1. ¿Cómo prepara la capa de enlace de datos los paquetes para su transmisión?

La 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. Este proceso es fundamental para la entrega de datos en la red local.

2. Describa cuatro métodos generales de acceso a los medios de la capa de enlace de datos. Sugiera entornos de comunicación de datos en los cuales estos métodos de acceso puedan implementarse adecuadamente.

Los métodos de control de acceso al medio (MAC) son cruciales para gestionar cómo los dispositivos comparten un medio de transmisión. A continuación, se describen cuatro métodos y sus entornos de aplicación:

Métodos de Control de Acceso al Medio para Medios Compartidos:

• Controlado (Paso de Token): Cada nodo tiene su propio turno o tiempo asignado para utilizar el medio. Un ejemplo clásico es la topología de anillo, donde un token se pasa secuencialmente, otorgando permiso para transmitir.
• Contendido (Acceso Múltiple con Detección de Colisiones – CSMA/CD): Todos los nodos compiten por el uso del medio. Si dos nodos intentan transmitir simultáneamente, se produce una colisión. Este método es común en topologías de bus y en redes Ethernet antiguas, donde los nodos escuchan el medio antes de transmitir y detectan colisiones para reintentar.

Control de Acceso al Medio en Conexiones Punto a Punto:

• Half-duplex: El nodo solo puede transmitir o recibir datos uno por vez, no simultáneamente. Es adecuado para enlaces de bajo ancho de banda y larga distancia, donde la eficiencia de la transmisión bidireccional simultánea no es crítica o es costosa de implementar.
• Full-duplex: El nodo puede transmitir y recibir datos al mismo tiempo. Este método es ideal para enlaces de alto ancho de banda y larga distancia, ya que maximiza la eficiencia de la comunicación al permitir el flujo bidireccional simultáneo de datos.

3. Indique las similitudes y diferencias entre las topologías lógica multiacceso y lógica punto a punto.

Las topologías lógicas definen cómo los datos fluyen entre los nodos, independientemente de la topología física. Presentan similitudes en su objetivo de conectar dispositivos, pero difieren significativamente en la gestión del acceso al medio:

Topología Lógica Punto a Punto:

Una topología lógica punto a punto conecta dos nodos directamente. En redes de datos con estas topologías, el protocolo de control de acceso al medio puede ser muy simple, ya que solo hay dos participantes. Todas las tramas en los medios solo pueden viajar hacia o desde estos dos nodos. Las tramas se colocan en el medio por el nodo en un extremo y luego salen del medio por el nodo del otro extremo.

• Si los datos solo pueden fluir en una dirección a la vez, funciona como un enlace half-duplex.
• Si los datos pueden fluir eficazmente a lo largo del enlace desde cada nodo simultáneamente, es un servicio full-duplex.

Topología Lógica Multiacceso:

Una topología lógica multiacceso permite que varios nodos se comuniquen utilizando los mismos medios compartidos. Los datos desde un solo nodo pueden colocarse en el medio en cualquier momento. Cada nodo ve todas las tramas que se encuentran en el medio, pero solo el nodo al cual se dirige la trama procesa su contenido.

Muchos nodos que comparten el acceso al medio requieren un método de control de acceso al medio de la capa de enlace de datos que regule la transmisión de datos y, por consiguiente, reduzca las colisiones entre las distintas señales. Esto es crucial para mantener la integridad y eficiencia de la red.

4. Describa las funciones de una topología de anillo lógica.

En una topología lógica de anillo, cada nodo recibe una trama por turno. Si la trama no está direccionada a un nodo específico, este la pasa al nodo siguiente en el anillo. Esta estructura permite que un anillo utilice una técnica de control de acceso al medio controlada, conocida como paso de token.

Los medios, por lo general, transportan una trama por vez. Si no se están transmitiendo datos, se colocará una señal especial (conocida como token) en el medio. Un nodo solo puede colocar una trama de datos en el medio cuando posee el token, asegurando así un acceso ordenado y sin colisiones al medio compartido.

5. Nombre cinco protocolos de la capa 2.

La capa de enlace de datos utiliza diversos protocolos para gestionar la transmisión de datos a través de un enlace físico. Cinco protocolos comunes de la Capa 2 son:

1. Protocolo Punto a Punto (PPP)
2. Ethernet
3. Control de la Conexión de Datos de Alto Nivel (HDLC)
4. Frame Relay
5. Modo de Transferencia Asíncrona (ATM)

6. ¿En qué difieren las direcciones de la capa de enlace de datos de las direcciones de la capa de red?

Las direcciones de la capa de enlace de datos (direcciones físicas o MAC) y las direcciones de la capa de red (direcciones lógicas o IP) tienen propósitos y características distintas:

• Direcciones de la Capa de Enlace de Datos (Capa 2):
  • Son físicas y no jerárquicas.
  • No indican en qué red o subred está ubicado el dispositivo.
  • Si el dispositivo es transportado a otra red o subred, aún funcionará con la misma dirección física de la Capa 2.
  • Se utilizan exclusivamente para entregas locales, es decir, para transportar datos entre nodos a través de un medio local.
  • No tienen significado más allá de la red local.
• Direcciones de la Capa de Red (Capa 3):
  • Son lógicas y jerárquicas.
  • Indican la red y subred a la que pertenece el dispositivo, permitiendo el enrutamiento global.
  • Las direcciones en el encabezado del paquete pasan del host de origen al de destino sin tener en cuenta la cantidad de saltos de redes a lo largo de la ruta.
  • Son esenciales para la comunicación entre redes diferentes (interconexión de redes).

7. ¿Cuáles son los tipos de campos de encabezado posibles en las tramas de enlace de datos?

Los campos de encabezado de tramas típicos son componentes esenciales que proporcionan información de control y direccionamiento para la entrega de datos en la capa de enlace de datos. Incluyen:

• Campo Inicio de Trama: Indica el comienzo de una trama, señalando el inicio de los datos útiles.
• Campos Dirección de Destino y de Origen: Indican los nodos de destino y de origen en los medios, permitiendo la entrega local de la trama.
• Campo Prioridad/Calidad de Servicio (QoS): Indica un tipo particular de servicio de comunicación para procesar, priorizando ciertos tipos de tráfico.
• Campo Tipo: Indica el servicio de capa superior (por ejemplo, IP) contenido en la trama, permitiendo al receptor saber cómo procesar la carga útil.
• Campo Control de Conexión Lógica: Se utiliza para establecer y gestionar una conexión lógica entre nodos.
• Campo Control de Enlace Físico: Se utiliza para establecer y mantener el enlace de medios físicos.
• Campo Control de Flujo: Se utiliza para iniciar y detener el tráfico a través de los medios, evitando la sobrecarga del receptor.
• Campo Control de Congestión: Indica la congestión en los medios, permitiendo a los dispositivos ajustar su tasa de transmisión.

8. Mencione el objetivo del campo Secuencia de Verificación de Trama (FCS) en el tráiler de trama de enlace de datos.

El campo Secuencia de Verificación de Trama (FCS), ubicado en el tráiler de la trama de enlace de datos, tiene como objetivo principal detectar errores en la transmisión de datos. Los medios de transmisión son un entorno potencialmente inseguro para los datos, donde las señales pueden estar sujetas a interferencia, distorsión o pérdida, lo que podría cambiar sustancialmente los valores de los bits que representan.

Para asegurar que el contenido de la trama recibida en el destino coincida con el de la trama que salió del nodo de origen, se realiza el siguiente proceso:

1. Un nodo de transmisión crea un resumen lógico (o suma de verificación) del contenido de la trama. Este resumen se denomina Secuencia de Verificación de Trama (FCS) y se coloca en el tráiler para representar su contenido.
2. Cuando la trama llega al nodo de destino, el nodo receptor calcula su propio resumen lógico, o FCS, de la trama recibida.
3. El nodo receptor compara los dos valores FCS (el recibido y el calculado).
4. Si los dos valores son iguales, se considera que la trama llegó como se transmitió y se acepta.
5. Si los valores FCS difieren, la trama se descarta, ya que se asume que ha habido un error durante la transmisión.

Es importante destacar que siempre existe una pequeña posibilidad de que una trama con un buen resultado de FCS esté realmente dañada (por ejemplo, si los errores en los bits se cancelan entre sí al calcular el FCS). En tales casos, los protocolos de capa superior deberían entonces detectar y corregir esta pérdida de datos, garantizando la fiabilidad de la comunicación.