Este documento presenta información sobre las arquitecturas de red y el nivel de enlace. Explica las funciones clave del nivel de enlace como el direccionamiento, control de errores y entramado. También describe métodos para la detección y corrección de errores como paridad, CRC y ARQ, así como técnicas de control de flujo como ventanas deslizantes. El objetivo es proporcionar una introducción a los conceptos fundamentales del nivel de enlace de datos en las redes.

1. PLANIFICACIÓN Y ADMINISTRACIÓN DE REDES -
1º CFGS ASIR
PROFESORA: Angélica Fernández Roza
UNIDAD 2. Arquitecturas de red.
1

2. Índice:
1. El nivel de enlace: funciones.
2. Direccionamiento.
3. Control de errores.
4. Disciplina de línea.
5. Entramado.
UNIDAD x. Título. 2

3. Recordatorio …
Cables.Cables.
Conectores.Conectores.
Nivel de corriente.Nivel de corriente.
Funciones de los pines.Funciones de los pines.
Envía la información en formaEnvía la información en forma
Bits independientes (ceros y unos)Bits independientes (ceros y unos)
¡Hasta
ahora
hemos sólo
estudiado
esto!
¡Hasta
ahora
hemos sólo
estudiado
esto!

4. El nivel de enlace.
La capa de enlace de datos aísla de
manera efectiva los procesos de
comunicación en las capas superiores
desde las transiciones de medios que
pueden producirse de extremo a
extremo.
Un paquete se recibe de un protocolo
de capa superior y se dirige a éste, en
este caso IPv4 o IPv6, que no necesita
saber qué medio de comunicación
utilizará.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 4

5. El nivel de enlace.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 5

6. El nivel de enlace.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 6

7. El nivel de enlace.
El nivel de enlace es el nivel 2 de red.
La unidad de datos recibe el nombre de trama.
Las funciones del nivel de enlace son:
Direccionamiento: asignar direcciones
a las máquinas en una LAN.
Control de errores: control de errores
dentro de una LAN.
Disciplina de línea: en medios
compartidos, decide quién accede.
Entramado: agrupa los bits en tramas.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 7

8. El nivel de enlace.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 8

9. Control de errores.
Esta función establece los mecanismos
necesarios para:
Detectar errores en la transmisión de los bits de
cada trama, es decir, detectar cuando un bit o varios
bits de una trama se han modificado durante la
transmisión.
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10. Control de errores.
Corregir errores cuando se ha detectado su
existencia.
Los errores de tipo “no se recibe una trama
completa” o “se ha perdido o no ha llegado una
trama” también se solucionan con la función de
control de errores usando un protocolo como el
ARQ.
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11. Detección de errores.
Función de detección de errores:
Para que se puedan detectar errores, el emisor tiene
que añadir en las tramas un campo código de
detección de errores aplicando a la trama un
determinado algoritmo. Un código de este tipo es
CRC.
El receptor analiza el campo código de detección de
errores, le aplica un determinado algoritmo al campo
de detección de errores y al resto de la trama para
detectar errores en la transmisión. 11

12. Función de corrección.
Función de corrección de errores:
Si el código de detección de errores sirve también
para corregirlos, el receptor aplica el algoritmo de
corrección para corregir el bit fallido en la trama. Una
vez corregido asume que la trama se recibió
correctamente y pasa el paquete al nivel superior. Un
código de este tipo es CÓDIGO HAMMING. Un
sistema de este tipo se dice que es de corrección de
errores hacia adelante.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 12

13. Función de corrección.
Si los errores no se corrigen en el receptor, éste debe
informar al emisor de error en la trama para que
dicho emisor solucione el error reenviando la trama.
Se dice que éste es un sistema de corrección de
errores hacia atrás y el protocolo más común de este
tipo es ARQ.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 13

14. Métodos de detección.
Un error es cada una de las diferencias entre el dato
correcto y el que se recibe.
Para detectar errores es necesario añadir una redundancia
que permita determinar mediante algún algoritmo que la
información recibida no es correcta.
REDUNDACIA, es la información extra que se envía para
la detección/corrección de errores y que no sería necesaria
si podemos garantizar la ausencia de fallos.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 14

15. Redundancia.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 15

16. Métodos de detección.
Para detectar errores debidos a la modificación de
bits de las tramas durante su transmisión se utilizan
distintos sistemas. Todos ellos consisten en añadir
bits de control de errores a las tramas. Algunos de
estos sistemas son:
Paridad simple o vertical (VRC)
Paridad horizontal (LRC)
Paridad doble (VRC-LRC)
CRC
Checksum
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 16

17. Tipos de errores.
17

18. Paridad simple o vertical (VRC)
A una secuencia de bits de información ,
generalmente un byte, añade un bit de control
llamado de bit de control paridad.
Si el sistema de paridad es par, el bit debe ser tal
que el número total de bits (información + bit de
control) de valor 1 sea par. Se hace la función lógica
XOR entre todos los bits de información para calcular
el bit de paridad.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 18

19. Paridad simple o vertical VRC.
Si el sistema de paridad es impar, el bit debe ser tal
que el número total de bits (información + bit de
control) de valor 1 sea impar.
El receptor comprueba en cada secuencia (bits de
información+ bit de control) la paridad es correcta.
Este sistema no permite detectar errores cuando se
producen en un número par de bits de la misma
secuencia de control. 19

20. VRC
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21. Verificación de redundancia
longitudinal o LRC
Un bloque de bits se divide en filas y se añade una fila
de bits de redundancia según la paridad elegida.
Esto incrementa las posibilidades de detectar errores
de ráfaga.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 21

22. Verificación de redundancia
cíclica o CRC.
También se le llama código polinómico porqué
está basado el sistema de obtención del código en
las divisiones polinómicas.
A cada trama transmitida se añade un código
CRC.
El código CRC se obtiene del resto de la división
binaria de los bits de información y un divisor de
valor fijo llamado polinomio generador.
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23. Verificación de redundancia
cíclica o CRC.
CRC se basa en la división binaria. Se añade a
cada bloque de datos una cadena de bits
redundantes que hacen que la cadena de bits
completa sea exactamente divisible (resto = 0) por
un polinomio binario (polinomio generador).
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24. Polinomios
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Añadir a los bits de la trama N ceros (siendo N+1 el
número de bits del divisor o polinomio generador).
Dividir mediante restas XOR el resultado en binario
entre el polinomio generador.
Tomar los N bits menos significativos (podría haber
N+1) del resto final de la división como CRC.
Sustituir el CRC obtenido por los ceros añadidos en
la trama.
Enviar la trama con el CRC.

25. CRC
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26. Polinomios CRC estándar.
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27. Checksums o sumas de
comprobación.
Generador de suma de comprobación:
Se suman segmentos de datos de n bits en
complemento a 1 de forma que la longitud de la suma
sea también n, y se complementa ese total antes de
anexarlo al bloque de datos. De esta forma el bloque
resultante debe sumar 0.
Comprobador de suma de comprobación:
Se divide el bloque en secciones de n bits y los números
resultantes se suman en complemento a 1. El resultado
de la suma debe ser 0 si no ha habido error.
Es un procedimiento barato, pero la cobertura es
limitada.
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28. Checksums o sumas de
comprobación.
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29. Corrección de errores o ARQ.
Hasta ahora sabemos como detectar si hay errores en
los datos transmitidos.
¿Qué ocurre si hay un error? Pues hay que corregirlo.
La corrección de los errores en cada trama se consigue
por retransmisión de la trama.
El método se llama ARQ, Automatic Repeat Request.
Parada y espera con ARQ.
Ventana deslizante con ARQ.
Vuelta atrás n con ARQ.
Rechazo selectivo con ARQ.
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30. Corrección de errores.
Se basa en:
• Envío de tramas de confirmación positiva desde el
receptor cuando las tramas no tienen errores. Las
tramas de confirmación se llaman ACK
(Acknowledgement-reconocimiento).
• Envío de tramas NACK de confirmación negativa
cuando se ha recibido una trama con errores.
• Retransmisión de trama cuando se ha producido la
expiración de un tiempo de espera de respuesta (time-
out) de una trama enviada o cuando se ha recibido una
confirmación negativa (NACK).
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31. Control de errores.
Los errores que se pueden producir son:
Trama errónea.
Trama perdida.
ACK perdido.
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32. Parada y espera con ARQ.
Cuando el emisor envía una trama, espera a recibir una respuesta de
confirmación (ACK) de la trama desde el receptor. Cuando recibe esa
respuesta, envía la siguiente trama.
Si no llega la respuesta dentro de un tiempo límite (time-out), el
emisor procede a reenviar la trama anterior (control de errores,
interpreta que la trama no llegó a su destino).
Si se recibe una trama de no aceptación o rechazo (NACK) se
interpreta que la trama anterior no era válida, y que el receptor está
preparado para recibir. El emisor reemite la trama anterior.
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33. Parada y espera con ARQ.
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34. Ventana deslizante.
El emisor envía un conjunto de tramas antes de
recibir alguna aceptación o confirmación.
Al número máximo de tramas que se pueden enviar
sin recibir ninguna confirmación se le llama tamaño
de la ventana o ventana
Las tramas se identifican o numeran para poder saber
que última trama se ha recibido correctamente y cual
se espera recibir a continuación. Se numeran en
módulo n, es decir, de 0 a n-1. Este número n debe ser
mayor que el tamaño de la ventana.
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35. Ventana deslizante.
35

36. Ventana deslizante: vuelta
atrás
36

37. Ventana deslizante: vuelta
atrás
37

38. Ventana deslizante.
El número de una trama se denomina número de
secuencia.
Para cada trama hay un tiempo de espera máximo. Si
transcurre ese tiempo sin respuesta, se reemite esa
trama y las siguientes.
Si se recibe respuesta de error de una trama se reenvía
esa trama y las siguientes.
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39. Ventana deslizante: rechazo
selectivo
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40. Simulador ARQ.
http://elqui.dcsc.utfsm.cl/util/redes/selective-repeat-java/
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 40

41. Ejercicio:
Otra de las funciones que se le atribuye al nivel de red
es el de control de flujo.
¿En qué consiste el control de flujo?
Explica, a partir de las técnicas ARQ, las técnicas de
control de flujo del nivel de enlace.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 41

42. Direccionamiento: MAC Address
- Es laEs la dirección físicadirección física de un equipo.de un equipo.
- Es única para cada tarjeta de red.Es única para cada tarjeta de red.
- En principio no se puede cambiar, viene puesta deEn principio no se puede cambiar, viene puesta de
fábrica.fábrica.
- Consta de un total de 6 bytes normalmente escritos enConsta de un total de 6 bytes normalmente escritos en
hexadecimal.hexadecimal.
- Cada equipo conectado a la red tiene una.Cada equipo conectado a la red tiene una.
- Ejemplo: 00 04 A5 76 8F 31Ejemplo: 00 04 A5 76 8F 31
- Es la dirección que se usa dentro de una LAN.Es la dirección que se usa dentro de una LAN.

43. Obtención de dirección mac.

44. UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 44
Obtención de dirección mac.

45. Entramado
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 45

46. Entramado
46
 El entramado consiste en el formateo de datos para la transmisión
 Los niveles de enlace de entidades homólogas intercambiarán tramas.
 Las tramas están compuestas por campos.
 Un ejemplo de cómo podría ser una trama sería:

47. Entramado
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 47

48. Entramado.
Es necesario especificar dónde empieza y dónde
acaba una trama.
Existen varios métodos:
Cuenta de caracteres.
Caracteres de inicio y de fin.
Secuencias de bits de inicio y de fin.
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49. Entramado.
Cuenta de caracteres: consiste en añadir a cada
trama, el número de caracteres que contiene. No es
muy fiable, ya que cualquier error en un bit tanto de
la trama como de la cuenta da lugar a problemas.
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50. Entramado.
Caracteres de inicio y fin: técnica usada por el
protocolo Bisynch (BSC). Se envían unos caracteres
especiales que marcarán el comienzo y final de la
trama. Esos caracteres serán: DLE-STX (Data Link
Scape-Start Text) y DEL-EXT.
En caso de que se quieran enviar datos que contengan
estos mismos caracteres se enviar el DLE duplicado,
de modo que el receptor sabe que ha de descartar
uno.
50

51. Entramado.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 51

52. Entramado.
52
INICIO de
trama
INICIO de
trama FIN de tramaFIN de trama????????

53. Entramado.
Secuencia de bits de inicio y fin: técnica usa en el
protocolo HDLC. Consiste en enviar el patrón
01111110 al comienzo y al final de cada trama.
¿Qué ocurre si esa cadena está dentro de los datos a
enviar?
El mecanismo que permite enviar ese patrón dentro
de los datos será el introducir un 0 cada vez que sen
envíen cinco 1.
De ese modo el receptor descartará ese 0. Esto se
conoce como bit stuffing.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 53

54. Entramado
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 54
Aquí hay 16 unosAquí hay 16 unos
Bit Suffing: Se introduce un 0 cada cinco 1s.Bit Suffing: Se introduce un 0 cada cinco 1s.

55. Entramado.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 55
HDLC: Utiliza como delimitadores de inicio y fin la secuencia (flag)
01111110.
¿Qué es FCS?

56. Disciplina de línea.
Si tenemos un enlace dedicado no hay problema en
saber quien utilizará un medio de transmisión.
Si por el contrario, tenemos medios compartidos
como ocurre por ejemplo en la topología en bus:
problema!!
El nivel de enlace será el encargado de solucionarlo.
El nivel de enlace decidirá quien debe enviar en cada
momento.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 56

57. Disciplina de línea: técnicas.
Acceso aleatorio.
Varias estaciones de la misma categoría intentan
acceder al medio.
No existen condiciones preestablecidas sobre quien
envía primero por lo que se pueden producir conflictos.
Una colisión se produce cuando dos estaciones envían
señales de manera simultánea.
Para corregir este problema las hay diversas técnicas.
UNIDAD 2. Arquitecturas de red. 57

58. Disciplina de línea: CSMA/CD
CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Acces with Collision
Detection es un protocolo para resolver colisiones.
MA=Acceso
Múltiple: Hay
muchas
compartiendo
el medio.
MA=Acceso
Múltiple: Hay
muchas
compartiendo
el medio.
CS=Detecció
n de
portadora:
Hay alguien
transmitiendo
?
CS=Detecció
n de
portadora:
Hay alguien
transmitiendo
?
CD=Detecci
ón de
Colisiones:
si se detecta
colisión, se
retransmiten
datos.
CD=Detecci
ón de
Colisiones:
si se detecta
colisión, se
retransmiten
datos.
CS MA CD

59. Disciplina de línea.
Las técnicas de acceso aleatorio son:
Aloha.
CSMA
CSMA/CD
CSMA/CA
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Ejercicio:
¿En qué consiste cada técnica?
Explicarla brevemente.
¿En qué tecnologías se aplica cada una?
Ejercicio:
¿En qué consiste cada técnica?
Explicarla brevemente.
¿En qué tecnologías se aplica cada una?