Capa de enlace de datos para niños

La capa de enlace de datos es como un "puente" que conecta dos dispositivos directamente en una red. Es la segunda capa del modelo OSI, un sistema que ayuda a entender cómo se comunican las computadoras. Su trabajo principal es asegurarse de que la información viaje de forma segura y sin errores entre un dispositivo y otro que estén conectados directamente.

Esta capa recibe instrucciones de la capa de red (la capa superior) y usa los servicios de la capa física (la capa inferior, que maneja los cables y las señales). Su objetivo es que la información fluya sin problemas entre dos máquinas. Para lograrlo, organiza la información en paquetes especiales llamados tramas. A cada trama le añade una dirección única, como una Dirección MAC, para saber a dónde va. También se encarga de detectar y corregir errores, y de controlar la velocidad del envío de datos para que un equipo más rápido no sature a uno más lento.

Cuando varios equipos comparten el mismo medio de comunicación (como un cable o una señal inalámbrica), la capa de enlace de datos decide quién puede usarlo en qué momento. Esto se hace en una parte especial llamada la subcapa de control de acceso al medio.

Existen reglas y estándares para esta capa, como los del grupo IEEE 802, que incluyen redes muy conocidas como Ethernet (para conexiones por cable) y IEEE 802.11 (conocida como Wi-Fi, para conexiones inalámbricas). Otros protocolos importantes de esta capa son el protocolo punto a punto (PPP) y el protocolo de enlace de alto nivel (HDLC).

En tu computadora, la subcapa de acceso al medio suele estar integrada en la tarjeta de red, mientras que la subcapa de enlace lógico funciona gracias al programa que controla la tarjeta (conocido como driver).

Pila del modelo OSI.

¿Qué son las Tramas de Datos?

Las tramas son las unidades de información que la capa de enlace de datos utiliza para enviar y recibir datos. Piensa en ellas como pequeños paquetes que contienen la información que se va a transmitir, junto con la dirección de destino y otros datos importantes para que el envío sea correcto.

Funciones Clave de la Capa de Enlace

La capa de enlace de datos tiene varias responsabilidades importantes para asegurar una comunicación fluida y sin errores. En el modelo TCP/IP, esta capa se corresponde con la primera.

Sus funciones principales son:

• Iniciar, terminar e identificar las conexiones.
• Dividir y agrupar la información.
• Sincronizar los datos.
• Marcar el inicio y fin de las tramas y asegurar la transparencia.
• Controlar y corregir errores.
• Controlar el flujo de datos.
• Recuperar fallos en la comunicación.
• Gestionar y coordinar la comunicación.

¿Cómo se Inician y Terminan las Conexiones?

La función de inicio se encarga de preparar el enlace para la comunicación. Esto implica que los dispositivos intercambien mensajes para asegurarse de que ambos están listos para enviar y recibir información.

Las funciones de terminación liberan los recursos que se usaron durante la comunicación. La identificación es crucial para saber a qué dispositivo se debe enviar una trama o quién la está enviando, usando la dirección de la capa de enlace (como la dirección MAC).

¿Por qué se Segmenta y Agrupa la Información?

La segmentación ocurre cuando una trama es demasiado grande. En ese caso, se divide en tramas más pequeñas para que puedan ser enviadas.

Si las tramas son muy cortas, se pueden agrupar varios mensajes pequeños en una sola trama más grande. Esto hace que el envío sea más eficiente.

¿Cómo se Sincronizan los Datos?

Para que la información se entienda correctamente, es necesario que los bits (las unidades más pequeñas de datos) estén en el orden correcto dentro de cada carácter u octeto (un grupo de 8 bits).

La sincronización asegura que los mecanismos de codificación del emisor (el que envía) y los de decodificación del receptor (el que recibe) estén en la misma "fase". Es como asegurarse de que ambos hablen el mismo idioma al mismo tiempo.

¿Cómo se Delimitan las Tramas y se Asegura la Transparencia?

La capa de enlace debe saber dónde empieza y dónde termina cada trama. Hay varios métodos para esto:

• Usar caracteres especiales para marcar el "principio y fin" de cada trama.
• Indicar el "principio y cuenta", donde un carácter marca el inicio y un número indica la longitud de la trama.
• Usar un "guion" o una secuencia específica de bits (llamadas banderas o flags) para identificar el principio y el fin.

La transparencia se logra insertando bits adicionales. Por ejemplo, si se encuentran cinco "1" seguidos, se inserta un "0" para evitar que esa secuencia se confunda con una bandera de fin de trama. Así, la información original se mantiene "transparente" y no se interpreta mal.

¿Cómo se Controlan los Errores?

El control de errores es vital para detectar y corregir problemas que puedan ocurrir al enviar tramas entre computadoras. Sus funciones incluyen:

• Identificar las tramas de datos.
• Usar Códigos detectores y correctores de error.
• Controlar el flujo de datos.
• Gestionar la comunicación.

La corrección de errores es opcional en esta capa, pero es muy importante en redes de área extensa (WAN). Para identificar tramas, se pueden usar contadores de caracteres o secuencias de bits de inicio y fin.

El control de flujo evita que el receptor se sature con demasiados datos. Se usan mecanismos de retroalimentación para que el emisor sepa cuándo enviar más datos.

Los métodos para controlar errores son:

• Corrección de errores hacia adelante (FEC): El receptor puede corregir algunos errores sin pedir que se reenvíe la información.
• Petición de repetición automática (ARQ): Si se detecta un error, el receptor pide al emisor que reenvíe la trama. Esto puede hacerse de varias maneras:

* Parada y espera simple: El emisor envía una trama y espera una confirmación antes de enviar la siguiente. * Envío continuo y rechazo simple: El emisor envía tramas continuamente. Si el receptor encuentra un error, pide que se reenvíen todas las tramas desde la que tuvo el error. * Envío continuo y rechazo selectivo: El emisor envía continuamente, pero solo se retransmite la trama específica que tuvo el error.

La detección de errores se realiza con códigos como el Control de redundancia cíclica (CRC), la paridad simple o cruzada, y la Suma de verificación. La corrección de errores puede usar técnicas como el Código Hamming o la repetición de bits.

¿Cómo se Controla el Flujo de Datos?

El control de flujo es necesario para que un emisor no envíe datos tan rápido que sature al receptor. Generalmente, esta función se realiza en la capa de transporte, pero a veces también en la capa de enlace. Utiliza mecanismos de retroalimentación para que el emisor sepa si el receptor puede manejar más datos.

El control de flujo incluye la detección de errores (para encontrar problemas en las tramas) y la corrección de errores (para solucionar esos problemas). Para corregir errores, a menudo se añaden bits extra a la información.

¿Cómo se Recuperan los Fallos?

La recuperación de fallos se refiere a los procedimientos para detectar y solucionar situaciones anormales, como la pérdida de tramas, la aparición de tramas duplicadas o la llegada de tramas fuera de secuencia.

Si estos problemas no se manejan correctamente, se puede perder información o aceptar datos incorrectos. Para evitarlo, se usan contadores para limitar el número de errores o reintentos, y temporizadores para establecer tiempos de espera.

¿Cómo se Gestiona y Coordina la Comunicación?

La gestión de la comunicación puede ser de dos tipos:

• Centralizada: Hay una máquina principal (maestra) que controla a varias máquinas secundarias (esclavas). Las conexiones pueden ser punto a punto o multipunto.
• Distribuida: No hay una máquina principal; todas compiten por el control del sistema de comunicación.

La coordinación se puede hacer por selección o por contienda:

• Selección: Un maestro "pregunta" a las máquinas secundarias si tienen algo que enviar (sondeo) o les "selecciona" para enviar. También se puede usar un "testigo" (un permiso) que pasa de una máquina a otra, y solo la que tiene el testigo puede enviar mensajes. Ejemplos son Token Ring y Token Bus.
• Contienda: Cada computadora envía su trama o mensaje cuando lo desea. Todos los componentes de la red pueden enviar y recibir. Ejemplos son los sistemas ALOHA y CSMA/CD. Aquí hay que tener cuidado con las "colisiones", que ocurren cuando dos máquinas intentan enviar al mismo tiempo.

Galería de imágenes

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  Gestión y coordinación.

Véase también

• Modelo OSI
• Internet
• Familia de protocolos de Internet
• Modelo TCP/IP
• Ethernet
• Point-to-Point Protocol
• High-Level Data Link Control
• IEEE 802
• Corrección de errores hacia adelante
• Automatic Repeat Request
• Control de acceso al medio
• Receptor