af Barbara Rosa Ale Vela 5 år siden
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Los protocolos de la capa de enlace de datos incluyen:
Frame Relay
HDLC
Protocolo punto a punto (PPP)
802.11 inalámbrico
Ethernet
La diferencia de ancho de banda normalmente produce el uso de diferentes protocolos para las LAN y las WAN.
En una red TCP/IP, todos los protocolos de capa 2 del modelo OSI funcionan con la dirección IP en la capa 3.
Las direcciones de dispositivo en esta capa se llaman direcciones físicas.
La capa de enlace de datos proporciona direccionamiento que es utilizado para transportar una trama a través de los medios locales compartidos.
Como se muestra en la figura, los tipos de campos de trama genéricos incluyen lo siguiente:
Detección de errores: estos campos de trama se utilizan para la detección de errores y se incluyen después de los datos para formar el tráiler.
Datos: incluye el contenido de la trama (es decir, el encabezado del paquete, el encabezado del segmento y los datos).
Control: identifica los servicios especiales de control de flujo, como calidad de servicio (QoS). QoS se utiliza para dar prioridad de reenvío a ciertos tipos de mensajes.
Tipo: identifica el protocolo de capa 3 en el campo de datos.
Direccionamiento: indica los nodos de origen y destino en los medios.
El tramado rompe la transmisión en agrupaciones descifrables, con la información de control insertada en el encabezado y tráiler como valores en campos diferentes.
SubteLa capa de enlace de datos prepara los paquetes para su transporte a través de los medios locales encapsulándolos con un encabezado y un tráiler para crear una trama.ma
Tráiler
Datos
Encabezado
CSMA/CA utiliza un método similar a CSMA/CD para detectar si el medio está libre. CSMA/CA también utiliza técnicas adicionales. CSMA/CA no detecta colisiones pero intenta evitarlas ya que aguarda antes de transmitir.
11 es el acceso múltiple por detección de portadora con prevención de colisiones (CSMA/CA).
Otra forma de CSM que utilizan las redes WLAN del IEEE 802.
En las redes LAN Ethernet de half-duplex se utiliza el proceso de acceso múltiple por detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD).
Las redes WLAN, LAN Ethernet con concentradores y las redes de bus Ethernet antiguas son todos ejemplos de redes de acceso por contención.
Hay dos métodos básicos de control de acceso al medio para medios compartidos:
Acceso controlado: cada nodo tiene su propio tiempo para utilizar el medio. Estos tipos deterministas de redes no son eficientes porque un dispositivo debe aguardar su turno para acceder al medio.
Acceso por contención: todos los nodos en half-duplex compiten por el uso del medio, pero solo un dispositivo puede enviar a la vez.
Las LAN Ethernet y WLAN son un ejemplo de una red de accesos múltiples.
Algunas topologías de red comparten un medio común con varios nodos. Estas se denominan redes de acceso múltiple.
Comunicación de dúplex completo: los dos dispositivos pueden transmitir y recibir en los medios al mismo tiempo.
Comunicación half-duplex: los dos dispositivos pueden transmitir y recibir en los medios pero no pueden hacerlo simultáneamente.
Las comunicaciones dúplex refieren a la dirección en la que se transmiten los datos entre dos dispositivos.
En las redes LAN de medios compartidos, los terminales se pueden interconectar mediante las siguientes topologías físicas:
Anillo: los sistemas finales se conectan a su respectivo vecino y forman un anillo.
Bus: todos los sistemas finales se encadenan entre sí y terminan de algún modo en cada extremo.
Estrella extendida o híbrida: en una topología en estrella extendida, dispositivos intermediarios centrales interconectan otras topologías en estrella.
Estrella: los dispositivos finales se conectan a un dispositivo intermediario central.
La topología física define cómo se interconectan físicamente los sistemas finales.
Los nodos de los extremos que se comunican en una red punto a punto pueden estar conectados físicamente a través de una cantidad de dispositivos intermediarios.
En esta disposición, los dos nodos no tienen que compartir los medios con otros hosts. Además, un nodo no tiene que determinar si una trama entrante está destinada a él o a otro nodo.btema
Por lo general, las WAN se interconectan mediante las siguientes topologías físicas:
Hub-and-spoke: es una versión WAN de la topología en estrella, en la que un sitio central interconecta sitios de sucursal mediante enlaces punto a punto
Punto a punto: esta es la topología más simple, que consta de un enlace permanente entre dos terminales
Las topologías LAN y WAN se pueden ver de dos maneras:
Topología lógica: se refiere a la forma en que una red transfiere tramas de un nodo al siguiente. Esta disposición consta de conexiones virtuales entre los nodos de una red.
Topología física: se refiere a las conexiones físicas e identifica cómo se interconectan los terminales y dispositivos de infraestructura, como los routers, los switches y los puntos de acceso inalámbrico.
La topología de una red es la configuración o relación de los dispositivos de red y las interconexiones entre ellos.
El método real de control de acceso al medio utilizado depende de lo siguiente:
Uso compartido de medios: de qué modo los nodos comparten los medios. El uso compartido de los medios puede ser punto a punto, como en las conexiones WAN, o compartido, como en las redes LAN.
Topología: cómo se muestra la conexión entre los nodos a la capa de enlace de datos.
El control de acceso a los medios es el equivalente a las reglas de tráfico que regulan la entrada de vehículos a una autopista.
La regulación de la ubicación de las tramas de datos en los medios se encuentra bajo el control de la subcapa de control de acceso al medio.
Las organizaciones de ingeniería que definen estándares y protocolos abiertos que se aplican a la capa de enlace de datos incluyen:
Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI)
Organización Internacional para la Estandarización (ISO)
Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)
Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)
A diferencia de los protocolos de las capas superiores del conjunto TCP/IP, los protocolos de capa de enlace de datos generalmente no están definidos por la petición de comentarios (RFC).
Cada entorno de red que los paquetes encuentran cuando viajan desde un host local hasta un host remoto puede tener características diferentes.
Durante una misma comunicación, pueden ser necesarios distintos métodos de control de acceso al medio.
La técnica utilizada para colocar y sacar la trama de los medios se llama método de control de acceso al medio.
Los protocolos de la Capa 2 especifican la encapsulamiento de un paquete en una trama y las técnicas para colocar y sacar el paquete encapsulado de cada medio.
La capa de enlace de datos se divide en dos subcapas:
Control de acceso al medio (MAC): se trata de la subcapa inferior, que define los procesos de acceso al medio que realiza el hardware.
Control de enlace lógico (LLC): esta subcapa superior se comunica con la capa de red. Coloca en la trama información que identifica qué protocolo de capa de red se utiliza para la trama.
La capa de enlace de datos del modelo OSI
Lleva a cabo la detección de errores.
Recibe y dirige paquetes a un protocolo de capa superior.
Intercambia tramas entre los nodos en un medio de red físico, como UTP o fibra óptica.
Controla la forma en que los datos se colocan y reciben en los medios.
Prepara los datos de red para la red física.
Acepta paquetes de la capa 3 y los empaqueta en tramas.
Permite a las capas superiores acceder a los medios.
Una LAN inalámbrica requiere los siguientes dispositivos de red:
Adaptadores NIC inalámbricos: proporcionan capacidad de comunicación inalámbrica a cada host de la red.
Punto de acceso inalámbrico (AP): concentra las señales inalámbricas de los usuarios y se conecta a la infraestructura de red existente basada en cobre, como Ethernet.
Una implementación común de tecnología inalámbrica de datos permite a los dispositivos conectarse en forma inalámbrica a través de una LAN.
En cada uno de estos estándares, las especificaciones de la capa física se aplican a áreas que incluyen:
Diseño y construcción de antenas
Requisitos de recepción y decodificación de señales
Frecuencia e intensidad de la transmisión
Codificación de señales de datos a señales de radio
Los estándares de IEEE y del sector de las telecomunicaciones sobre las comunicaciones inalámbricas de datos abarcan la capas física y de enlace de datos. Haga clic en cada estándar de la figura para obtener más información.
Existen algunas áreas de importancia para la tecnología inalámbrica, que incluyen las siguientes:
Medio compartido: WLAN opera en half-duplex, lo que significa que solo un dispositivo puede enviar o recibir a la vez. El medio inalámbrico se comparte entre todos los usuarios inalámbricos
Seguridad: la cobertura de la comunicación inalámbrica no requiere acceso a un hilo físico de un medio. Por lo tanto, dispositivos y usuarios sin autorización para acceder a la red pueden obtener acceso a la transmisión.btema
Interferencia: la tecnología inalámbrica también es vulnerable a la interferencia, y puede verse afectada por dispositivos comunes como teléfonos inalámbricos domésticos, algunos tipos de luces fluorescentes
Área de cobertura: las tecnologías inalámbricas de comunicación de datos funcionan bien en entornos abiertos.
Los medios inalámbricos transportan señales electromagnéticas que representan los dígitos binarios de las comunicaciones de datos mediante frecuencias de radio y de microondas.
Los medios inalámbricos proporcionan las mejores opciones de movilidad de todos los medios y la cantidad de dispositivos habilitados para tecnología inalámbrica sigue en aumento.
La utilización de cables de fibra óptica ofrece muchas ventajas en comparación con los cables de cobre.
Tres tipos comunes de errores de empalme y terminación de fibra óptica son:
Acabado final: los extremos de los medios no se encuentran bien pulidos o puede verse suciedad en la terminación.
Separación de los extremos: no hay contacto completo de los medios en el empalme o la conexión.
Desalineación: los medios de fibra óptica no se alinean con precisión al unirlos.
La terminación y el empalme del cableado de fibra óptica requieren equipo y capacitación especiales.
El extremo de una fibra óptica se termina con un conector de fibra óptica. Existe una variedad de conectores de fibra óptica.
En términos generales, los cables de fibra óptica pueden clasificarse en dos tipos:
Fibra óptica multimodo (MMF): consta de un núcleo más grande y utiliza emisores LED para enviar pulsos de luz.
Fibra óptica monomodo (SMF): consta de un núcleo muy pequeño y emplea tecnología láser costosa para enviar un único haz de luz.
Los dispositivos electrónicos semiconductores, denominados “fotodiodos”, detectan los pulsos de luz y los convierten en voltajes.
Los pulsos de luz que representan los datos transmitidos en forma de bits en los medios son generados por uno de los siguientes:
Diodos emisores de luz (LED)
Láseres
La fibra óptica se compone de dos tipos de vidrio (núcleo y revestimiento) y un blindaje exterior de protección (revestimiento).
En la actualidad, el cableado de fibra óptica se utiliza en cuatro tipos de industrias:
Redes por cable submarinas: se utilizan para proporcionar soluciones confiables de alta velocidad y alta capacidad que puedan subsistir en entornos submarinos adversos por distancias transoceánicas.
Redes de largo alcance: los proveedores de servicios las utilizan para conectar países y ciudades.
Fibre-to-the-Home (FTTH): la fibra hasta el hogar se utiliza para proporcionar servicios de banda ancha siempre activos a hogares y pequeñas empresas.
Redes empresariales: la fibra óptica se utiliza para aplicaciones de cableado troncal y para la interconexión de dispositivos de infraestructura.
A diferencia de los cables de cobre, el cable de fibra óptica puede transmitir señales con menos atenuación y es totalmente inmune a las EMI y RFI. El cable de fibra óptica se utiliza para interconectar dispositivos de red.
Transmite de datos a través de distancias más extensas y a anchos de banda mayores que cualquier otro medio de red.
Crosstalk
Pérdida de señal debido a atenuación
Longitud del cable
Mapa de cableado
Después de la instalación, se debe utilizar un comprobador de cables UTP.
Según las diferentes situaciones, es posible que los cables UTP necesiten armarse según las diferentes convenciones para los cableados.
Cable de consola: cable exclusivo de Cisco utilizado para conectar una estación de trabajo a un puerto de consola de un router o de un switch.
Cable cruzado Ethernet: cable utilizado para interconectar dispositivos similares. Por ejemplo, para conectar un switch a un switch, un host a un host o un router a un router.
Cable directo de Ethernet: el tipo más común de cable de red. Por lo general, se utiliza para interconectar un host con un switch y un switch con un router.
Los cables UTP generalmente se terminan con un conector RJ-45. Este conector se utiliza para una variedad de especificaciones de capa física, una de las cuales es Ethernet.
En particular, la TIA/EIA-568 estipula los estándares comerciales de cableado para las instalaciones LAN y es el estándar de mayor uso en entornos de cableado LAN.
Algunos de los elementos definidos son:
Métodos para realizar pruebas de cable
Terminación de los cables
Conectores
Longitudes del cable
El cableado UTP cumple con los estándares establecidos en conjunto por la TIA/EIA.
Cuando se utiliza como medio de red, el cableado de par trenzado no blindado (UTP) consta de cuatro pares de hilos codificados por colores que están trenzados entre sí y recubiertos con un revestimiento de plástico flexible.
Cambio del número de vueltas por par de hilos: para mejorar aún más el efecto de anulación de los pares de hilos del circuito, los diseñadores cambian el número de vueltas de cada par de hilos en un cable.
Anulación: los diseñadores ahora emparejan los hilos en un circuito. Cuando dos hilos en un circuito eléctrico están cerca, los campos magnéticos son exactamente opuestos entre sí.
Los peligros eléctricos son un problema potencial, dado que los hilos de cobre podrían conducir electricidad en formas no deseadas.
El peligro de incendio existe porque el revestimiento y aislamiento de los cables pueden ser inflamables o producir emanaciones tóxicas cuando se calientan o se queman.
Si bien el cable UTP esencialmente reemplazó al cable coaxial en las instalaciones de Ethernet modernas, el diseño del cable coaxial se adaptó para los siguientes usos:
Instalaciones de Internet por cable: los proveedores de servicios de cable proporcionan conectividad a Internet a sus clientes mediante el reemplazo de porciones del cable coaxial y la admisión de elementos de amplificación con cables de fibra óptica.
Instalaciones inalámbricas: los cables coaxiales conectan antenas a los dispositivos inalámbricos. T
El cable coaxial obtiene su nombre del hecho de que hay dos conductores que comparten el mismo eje.
La totalidad del cable está cubierta por un revestimiento para evitar daños físicos menor
Sobre este material aislante, hay una malla de cobre tejida o una hoja metálica que actúa como segundo hilo en el circuito y como blindaje para el conductor interno. La segunda capa o blindaje reduce la cantidad de interferencia electromagnética externa.
Una capa de aislamiento plástico flexible que rodea al conductor de cobre.
Un conductor de cobre utilizado para transmitir las señales electrónicas.
El cable STP combina las técnicas de blindaje para contrarrestar la EMI y la RFI, y el trenzado de hilos para contrarrestar el crosstalk.
El par trenzado blindado (STP) proporciona una mejor protección contra ruido que el cableado UTP.
El cableado UTP, que se termina con conectores RJ-45, se utiliza para interconectar hosts de red con dispositivos intermediarios de red, como switches y routers.
El cableado de par trenzado no blindado (UTP) es el medio de red más común.
Estos cables se utilizan para interconectar los nodos en una LAN y los dispositivos de infraestructura, como switches, routers y puntos de acceso inalámbrico.
Existen tres tipos principales de medios de cobre que se utilizan en las redes:
Coaxial
Par trenzado blindado (STP)
Par trenzado no blindado (UTP)
Las redes utilizan medios de cobre porque son económicos y fáciles de instalar, y tienen baja resistencia a la corriente eléctrica.
Por ejemplo, los estándares para los medios de cobre se definen según lo siguiente:
Distancia máxima de los medios
Diagrama de pines y códigos de colores de las conexiones a los medios
Tipo de conectores utilizados
Ancho de banda de la comunicación
Tipo de cableado de cobre utilizado
Esta capa física produce la representación y agrupación de bits en voltajes, radiofrecuencia e impulsos de luz
La latencia se refiere a la cantidad de tiempo, incluidas las demoras, que les toma a los datos transferirse desde un punto determinado hasta otro.
La latencia creada por la cantidad de dispositivos de red encontrados entre origen y destino
El tipo de tráfico
La cantidad de tráfico
El rendimiento es la medida de transferencia de bits a través de los medios durante un período de tiempo determinado.
Una combinación de factores determina el ancho de banda práctico de una red:
Las tecnologías seleccionadas para la señalización y la detección de señales de redema
Las propiedades de los medios físicos
La transferencia de datos se analiza en términos de ancho de banda y rendimiento.
Los diferentes medios físicos admiten la transferencia de bits a distintas velocidades.
Los estándares de la capa física abarcan tres áreas funcionales
Señalización La capa física debe generar las señales inalámbricas, ópticas o eléctricas que representan los “1” y los “0” en los medios.
Codificación La codificación, o codificación de línea, es un método que se utiliza para convertir una transmisión de bits de datos en un “código” predefinido.
SubteComponentes físicos Los componentes físicos son los dispositivos electrónicos de hardware, medios y conectores que transmiten y transportan las señales para representar los bits.ma
La capa física consta de circuitos electrónicos, medios y conectores desarrollados por ingenieros.
Los protocolos y las operaciones de las capas OSI superiores se llevan a cabo en software diseñado por ingenieros en software e informáticos. El grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF) define los servicios y protocolos del conjunto TCP/IP.
Existen tres formatos básicos de medios de red. La capa física produce la representación y las agrupaciones de bits para cada tipo de medio de la siguiente manera:
Conexión inalámbrica: las señales son patrones de transmisiones de microondas.
Cable de fibra óptica: las señales son patrones de luz.
Cable de cobre: las señales son patrones de pulsos eléctricos
La capa física del nodo de destino recupera estas señales individuales de los medios, las restaura a sus representaciones en bits y pasa los bits a la capa de enlace de datos en forma de trama completa.
Envían por los medios una a la vez.
La capa física codifica las tramas y crea las señales eléctricas, ópticas o de ondas de radio que representan los bits en cada trama.
La capa de transporte segmenta los datos de usuario, la capa de red los coloca en paquetes y la capa de enlace de datos los encapsula en forma de trama.
Esta capa acepta una trama completa desde la capa de enlace de datos y la codifica como una secuencia de señales que se transmiten en los medios locales.
La capa física de OSI proporciona los medios de transporte de los bits que conforman una trama de la capa de enlace de datos a través de los medios de red.
Las NIC Ethernet se utilizan para las conexiones por cable
Las tarjetas de interfaz de red (NIC) conectan un dispositivo a la red.
El tipo de conexión física utilizada depende por completo de la configuración de la red.
Una conexión física puede ser una conexión por cable o una conexión inalámbrica mediante ondas de radio.
Ya sea una conexión a una impresora local en el hogar o a un sitio web en otro país, para que se pueda producir cualquier comunicación de red se debe establecer antes una conexión a una red local.
