Capas Física y Enlace de Datos

Semana 1 – Día 2

Capa Física

Conceptos de Transmisión de Datos

• Transmisión de datos : Es el envío de información mediante señales electromagnéticas sobre un medio que puede ser punto a punto o multipunto.
• Frecuencia : Cantidad de veces que se repite la forma de la onda en un segundo.
• Espectro : Rango de frecuencias contenida en un señal.
• Ancho de banda: Diferencia entre la frecuencia mas alta y mas baja del espectro.
• Tasa de transferencia: Cantidad de bits que se pueden transmitir en un tiempo determinado.

Tipos de Transmisión de Datos

De acuerdo a la dirección del envío:
▪ Simple: Una sola dirección.
▪ Half-dúplex: Bidireccional pero un solo dispositivo transmite a la vez.
▪ Full-dúplex: Bidireccional. Ambos dispositivos pueden transmitir simultáneamente.

De acuerdo al tipo de señal electromagnética:
▪ Análoga: La señal tiene una intensidad que varía con suavidad en el tiempo.
▪ Digital: La señal tiene una intensidad constante por un tiempo determinado y luego cambia abruptamente a otro nivel.

De acuerdo a la sincronización de la señal:
▪ Asíncrona: Utiliza un patrón para indicar el inicio y el final de la transmisión.
▪ Síncrona: Utiliza un pulso para sincronizar la transmisión de cada bit.

Problemas de Transmisión

• Atenuación: pérdida de potencia sufrida por transitar por cualquier medio de transmisión
  
• Ruido: Una de las causas del ruido es la Interferencia Electromagnética. Algunos de los efectos que puede provocar es el llamado “CrossTalk”
  
• Retraso: ó Delay
  

Medios de Transmisión

Alámbricos:

• Cable Par trenzado
• Cable Coaxial
• Fibra Óptica

Inalámbricos:

• Antenas
• Microondas Terrestres
• Microondas Satelitales
• Infrarrojo
• Luz

Capa de Enlace de Datos
La función principal de la capa 2 es la transferencia de información entre dispositivos adyacentes o en la misma red local LAN. Se encarga de:

• Entramado de la información
• Direccionamiento
• Detección y manejo de errores

Sub Capas

• LLC se encarga de proveer servicio a la capa de red. Todo lo relativo a lo lógico de la trama es manejado por esta subcapa. Por ejemplo, identificar el protocolo de la capa de red.
• MAC se encarga de todo lo relativo al acceso al medio y el direccionamiento.

Topologías

• Lógica : Diagrama de conexión basado en el funcionamiento de los equipos.
• Física : Diagrama que muestra como están conectados los equipos en la realidad.

IEEE 802.3 y Ethernet

• IEEE 802.3: Colección de estándares IEEE que definen la capa física y el MAC de la capa de enlace de datos en una red Ethernet.

• Ethernet: Colección de tecnologías de red basadas en el conjunto de estándares IEEE 802.3, los cuales definen la capa física y el MAC de la capa de enlace de datos en una red alámbrica.
  Dentro de sus características técnicas se incluyen:
  ▪ Auto negociación de velocidad
  ▪ Half Duplex
  ▪ Full Duplex

Ethernet - Medios y Conectores

Ethernet - CSMA/CD:

Cuando dos estaciones trasmiten, y se sobreponen sus trasmisiones, hay una COLISION y las estaciones deben de retrasmitir la señal. Este principio lo retomo CSMA/CD. Aqui lo que se hace es sensar el medio fisico(el cable) y “mirar” cuando puedo entrar(o sea cuando puedo transmitir). Esto es el Carrier Sense, o sea mirar si hay una portadora sobre el medio. Si no hay portadora puedo trasmitir, pero puede ocurrir que alguna estacion ya halla trasmitido y por retardo en la red algun equipo(en un extremo por ejemplo) no se haya dado cuenta. Si el equipo que no se ha enterado trasmite, existira una colision.
Cuando la colision es detectada, ambos equipos dejan de trasmitir, e intentaran trasmitir de nuevo en un tiempo aleatorio, que dependera del tipo de Persistencia de CSMA/CD.
La aletoriedad del tiempo se incrementa de forma binaria exponencial. A este proceso de deneterse y volver a intentar se le llama Backoff. El backoff es realizado 6 veces, y si no se logra trasmitir el paquete, el envio se descarta. Por esto en Ethernet puede existir perdida de paquetes.

Equipos

• Tarjeta de Red:: Permite a los dispositivos la conexión a la red. Puede ser alámbrica o inalámbrica. En teoría, cada tarjeta tiene una dirección MAC única.
• Hub y Switch: se ven iguales físicamente. El Hubes un equipo de capa 1. Todo lo que se transmite por un puerto se repite por los demás. El Switch es un equipo de capa 2. La comunicación se establece únicamente entre los puertos que se quieren comunicar basado en la dirección MAC los dispositivos.

Dirección MAC
Las direcciones MAC están representadas por 6 bloquesde 2 números hexadecimales separados por un “-” ó “:”

Comunicación Capa 2 - Ethernet Mediante Hub

Comunicación Capa 2 - Ethernet Mediante Switch

Referencias:

• Forouzan, B. A. (2013). Data communications and networking (5th edition). New York, NY: McGraw-Hill
• Lammle, T. (2016). CCNA routing and switching complete study guide (2nd edition). Indiana, USA: Sybex, a Wiley brand
• Stallings, W. (2014). Data and computer communications (10th edition). Boston, MA: Pearson

Créditos:

• Profesor Réiner A. Campillo Terrero : Autor (Presentación, imágenes, referencias, contenido en general)