Niveles Enlace Datos y Red

Niveles Enlace Datos y Red.

Protocolos del nivel enlace de datos

• Detección y corrección de errores:

La detección de errores es utilizada para encontrar los posibles errores a la hora de enviar tramas al receptor e intentar solucionar estos. Esta detección se realiza mediante distintos tipos de códigos, de los cuales los más importantes  son es el CRC (código de redundancia cíclica), simple paridad, paridad cruzada y suma de verificación.

La corrección de errores se genera a partir de la detección, luego de esta detección  se debe añadir a la información útil que antes fue recolectada un número de bits redundantes, muy superior al que se necesita para detectar y transmitir. Existen varias técnicas ya sean el Código Hamming, Repetición (cada bit se repite un numero de 3 veces), verificación de paridad cruzada, Reed-Solomon y De Goyle.

• Protocolos sencillos orientados a carácter:

 Estos protocolos emplean códigos de control reservados en forma de caracteres, puesto que tanto los datos como la información de control se estructuran en caracteres. Se habían diseñado en principio para la transmisión de textos imprimibles, donde entre los datos de usuario no suelen aparecer caracteres de control.

Un ejemplo es el código BISYNC de IBM que emplea el conjunto de caracteres ASCII donde además de los caracteres imprimibles se recogen un buen número de caracteres de control.

• Protocolos sencillos orientados a bit:

 El método de inserción de bit se utiliza en protocolos orientados a bit que tratan la información como bits individuales, no como caracteres. Es el caso del protocolo HDLC, el SDLC o el PPP en modo de transmisión síncrona. Se define una única secuencia de control, denominada Flag, que se utiliza para delimitar el comienzo y el final de cada trama. Se trata de la secuencia 01111110.

Por lo tanto, para mantener la transparencia de los datos que van entre los Flags que delimitan la trama se debe evitar que en ella aparezcan seis bits 1 seguidos y flanqueados por dos bits 0.

            La técnica consiste en lo siguiente:

a) El emisor inserta un cero cada vez que detecta una secuencia de  cinco bits 1 seguidos.

b) El receptor cada vez que encuentra una secuencia de cinco bits 1 seguidos comprueba si el siguiente bit, es un 0, en cuyo caso lo elimina. Si el sexto es otro bit 1 comprueba si el siguiente bit, es un 0. En este caso se tratará de un Flag que marca el final de la trama. Si el séptimo bit es un 1, se habrá producido un error (aborto de la transmisión, emisor inactivo, etc.)

El método de inserción de bit varía la longitud de algunos caracteres, lo que impide que pueda ser utilizar en transmisiones asíncronas.

Cuando un protocolo  funciona sobre medios de transmisión asíncronos, se deben habilitar otros mecanismos para mantener la transparencia de los datos. Al tener que revisar la información bit a bit, los procesos de transmisión y recepción se hace más lentos por lo que esta técnica resulta poco eficiente implementada en software. Sin embargo, en la mayoría de los casos la inserción y eliminación de los bits se implementa en los circuitos electrónicos de gran escala de integración (LSI) que se emplean en las interfaces físicas convirtiéndolo en un método rápido y fiable.

          -Protocolo de parada y espera:

Se encarga de controlar la congestión, para evitar que se desborde el receptor, el emisor envía una trama y debe esperar una señal que le avise que fue recibida antes de enviar la siguiente. Este procedimiento resulta adecuado cuando hay que enviar pocas tramas de gran tamaño, sin embargo, la información suele transmitirse en forma de tramas cortas debido a la posibilidad de errores, la capacidad de buffer limitada y la necesidad en algunos casos de compartir el medio.

La eficiencia de este sistema está dada por la proporción entre el tiempo empleado en transmitir información útil (Trama) y el tiempo total del proceso (Total). El primero sería igual al tamaño de la trama partido por la velocidad de transmisión del emisor.

-Protocolo de ventana deslizante:

 Un mecanismo más sofisticado y muy empleado es el de la ventana deslizante, la ventana determina cuantos mensajes pueden estar pendientes de confirmación y su tamaño se ajusta a la capacidad del buffer del receptor para almacenar tramas. El tamaño máximo de la ventana está además limitado por el tamaño del número de secuencia que se utiliza para numerar las tramas.

En este protocolo existe un buffer de ventana deslizante para cada equipo (el emisor y el receptor). La ventana del emisor refleja las tramas por transmitir, dentro de la ventana en un instante dado habrá tramas emitidas y otras pendientes de hacerlo. En el receptor sucederá lo mismo con las tramas recibidas.

 Conforme el receptor va procesando tramas y enviando sus acuse de recibo, “desliza” la ventana hacia posiciones superiores. En el lado del emisor, conforme se van recibiendo acuses de recibo se va “deslizando” la ventana también hacia las tramas siguientes. No se puede emitir ni recibir tramas que estén fuera de la ventana. Las confirmaciones de tramas pueden  agruparse indicando al emisor la siguiente que se espera (RR nº).

[pic 1]

-Protocolos de control de errores:

 Una vez detectado el error en una trama, si no es posible solucionarlo con la información redundante se debe solicitar de nuevo la trama al emisor, lo  mismo ocurre si la trama se ha perdido.

Para ello están los protocolos ARQ (Automatic Repeat ReQuest), o protocolos de solicitud de repetición automática, con estos protocolos se intenta convertir un enlace no fiable en fiable.

Existen varios tipos de protocolos ARQ:

-ARQ con parada y espera:

 Se basa en la técnica de control de flujo, pero incorpora la atención a los diversos errores que se pueden producir. El primer tipo de error consiste en que la trama que llega al destino puede estar dañada, el receptor detecta este hecho mediante la utilización de técnicas de detección de errores, luego descartará la trama. La estación fuente pone en marcha un temporizador cada vez que se envía una trama, si recibe un paquete de confirmación este temporizador se pasa por alto, si por el contrario se encuentra un error en la trama el temporizador caducara sin que se haya recibido confirmación alguna y el emisor retransmitirá la última trama.

 El segundo tipo de error se genera  si llega una confirmación deteriorada. En este caso, el emisor (receptor de la confirmación) deberá descartar ese paquete y tras concluir el tiempo de espera volver a transmitir la trama, el receptor recibirá la misma trama de modo correcto dos veces, para que pueda identificarla como una trama repetida se recurre a numerarlas de modo que cuando se envían se utilizan varios bits en cabecera para ello. Las respuestas también indicarán qué trama han confirmado utilizando el número de la siguiente que espera recibir.

-ARQ con vuelta atrás N:

En el tipo de ARQ anterior se tiene el mismo problema con el protocolo de parada y espera: la eficiencia.

 Para mejorarla se tiene este protocolo, el cual difiere del anterior en que incorpora una ventana deslizante, de este modo se pueden enviar tantas tramas sin confirmar como tamaño tenga la ventana.

Al igual que en el caso anterior se confirman las tramas recibidas (con RRnº de la siguiente trama o con piggy-backing).

 Si el receptor detecta error, ahora puede avisar al emisor mediante un mensaje (REJect) de confirmación negativa. A partir de este momento el emisor rechazará todas las tramas que no sean la que pide, el emisor cuando recibe la confirmación negativa deberá retransmitir todas las tramas empezando por la solicitada (la que tuvo errores), Al igual que en el caso anterior se mantiene un temporizador para el caso de tramas perdidas.

Casos:

 Trama deteriorada tan deteriorada que el receptor ni siquiera la detecta:

- Si el emisor envía la siguiente el receptor detectará que está fuera de orden y envía un REJ.

- Si el emisor no envía ninguna más entonces expirará el tiempo de espera y solicitará al receptor el número de la siguiente a la correctamente recibida. Esto lo hace con un mensaje RR con el bit P=1.

El receptor retransmitirá un mensaje RR con el número solicitado y a partir de ahí continuará la comunicación normalmente.

 Mensaje RR perdido:

 - Si antes de que expire el tiempo de espera llega otra RR con un número superior, se dan por confirmadas las tramas.

 - Si el tiempo expira ocurrirá igual que en el caso anterior (RR con P=1, RR con número de la siguiente, etc.).

Trama REJ deteriorada:

 Expira el tiempo y sucede igual que en el caso anterior, el tamaño de ventana máximo está limitado en este protocolo a 2k -1, donde k es el número de bits dedicados a la identificación de tramas.

[pic 2]

-ARQ con rechazo selectivo:

 Evita la retransmisión de tramas correctamente recibidas cuando ha habido algún error en las precedentes, ahora cuando el receptor detecta un error en la trama recibida, en vez de enviar REJ, transmite la trama SREJ (Selective REJect) que ordena su retransmisión.

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