CaPiTuLo 8 "CaPa FiSiCa DeL mOdElO OsI"

CAPA FÌSICA DEL MODELO OSI.
Los protocolos de la capa superior de OSI preparan los datos desLa función de la capa física de OSI es la de codificar en señales los dígitos binarios que representan las tramas de la capa de Enlace de datos, además de transmitir y recibir estas señales a través de los medios físicos (alambres de cobre, fibra óptica o medio inalámbrico) que conectan los dispositivos de la red.de la red humana para realizar la transmisión hacia su destino.

La capa física de OSI proporciona los medios de transporte para los bits que conforman la trama de la capa de Enlace de datos a través de los medios de red. acepta una trama completa desde la capa de Enlace de datos y lo codifica como una secuencia de señales que se transmiten en los medios locales. Un dispositivo final o un dispositivo intermedio recibe los bits codificados que componen una trama.
El envío de tramas a través de medios de transmisión requiere los siguientes elementos de la capa física:

1.Medios físicos y conectores asociados.
2.Una representación de los bits en los medios.Codificación de los datos y de la información de control.
3.Sistema de circuitos del receptor y transmisor en los dispositivos de red.

FuNcIoNaMiEnTo.

Los medios no transportan la trama como una única entidad. Los medios transportan señales, una por vez, para representar los bits que conforman la trama.
Existen tres tipos básicos de medios de red en los cuales se representan los datos:Cable de cobre
2.Fibra
3.Inalámbrico.

La presentación de los bits -es decir, el tipo de señal- depende del tipo de medio. Para los medios de cable de cobre, las señales son patrones de pulsos eléctricos. Para los medios de fibra, las señales son patrones de luz. Para los medios inalámbricos, las señales son patrones de transmisiones de radio.

IdEnTiFiCaCiÒn De Un TrAmA.
Cuando la capa física codifica los bits en señales para un medio específico, también debe distinguir dónde termina una trama y dónde se inicia la próxima. De lo contrario, los dispositivos de los medios no reconocerían cuándo se ha recibido exitosamente una trama.indicar el comienzo de la trama es a menudo una función de la capa de Enlace de datos. Sin embargo, en muchas tecnologías, la capa física puede agregar sus propias señales para indicar el comienzo y el final de la trama.
Para habilitar un dispositivo receptor a fin de reconocer de manera clara el límite de una trama, el dispositivo transmisor agrega señales para designar el comienzo y el final de una trama.

EsTàNdArEs.

la capa física consiste en un hardware creado por ingenieros en forma de conectores, medios y circuitos electrónicos.el grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF) define los servicios y protocolos del conjunto TCP/IP en las RFC.

Al igual que otras tecnologías asociadas con la capa de Enlace de datos, las tecnologías de la capa física se definen por diferentes organizaciones, tales como:

• La Organización Internacional para la Estandarización (ISO)


• El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)


• El Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI)


• La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)


• La Asociación de Industrias Electrónicas/Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (EIA/TIA)


• Autoridades de las telecomunicaciones nacionales, como la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) en EE.UU.
  

Las tecnologías definidas por estas organizaciones incluyen cuatro áreas de estándares de la capa física:

• Propiedades físicas y eléctricas de los medios.



• Propiedades mecánicas (materiales, dimensiones, diagrama de pines) de los conectores.



• Representación de los bits por medio de las señales (codificación).
  



• Definición de las señales de la información de control.

Todos los componentes de hardware, como adaptadores de red (NIC, Tarjeta de interfaz de red), interfaces y conectores, material y diseño de los cables, se especifican en los estándares asociados con la capa física.

Las tres funciones esenciales de la capa física son:Los componentes físicosCodificación de datosSeñalización
Los elementos físicos son los dispositivos electrónicos de hardware, medios y conectores que transmiten y transportan las señales para representar los bits.

CoDiFiCaCiÒn:La codificación es un método utilizado para convertir un stream de bits de datos en un código predefinido. Los códigos son grupos de bits utilizados para ofrecer un patrón predecible que pueda reconocer tanto el emisor como el receptor. El host que realiza la transmisión transmitirá el patrón específico de bits o un código para identificar el comienzo y el final de la trama.

SeÑaLiZaCiÒn:La capa física debe generar las señales inalámbricas, ópticas o eléctricas que representan el "1" y el "0" en los medios. El método de representación de bits se denomina método de señalización.

SeÑaLiZaCiÒn De BiTs PaRa LoS mEdIoS.

La capa física representa cada uno de los bits de la trama como una señal. Cada señal ubicada en los medios cuenta con un plazo específico de tiempo para ocupar los medios. Esto se denomina tiempo de bit. Las señales se procesan mediante el dispositivo receptor y se vuelven a enviar para representarlas como bits.

SeÑaLiZaCiÒn NRZ:examinaremos un método simple de señalización: sin retorno a cero (NRZ). En NRZ, el stream de bits se transmite como una secuencia de valores de voltaje.Un valor de bajo voltaje representa un 0 lógico y un valor de alto voltaje representa un 1 lógico. El intervalo de voltaje depende del estándar específico de capa física utilizado. Codificación Manchester:En lugar de representar bits como impulsos de valores simples de voltaje, en el esquema de codificación Manchester, los valores de bit se representan como transiciones de voltaje.
Por ejemplo, una transición desde un voltaje bajo a un voltaje alto representa un valor de bit de 1. Una transición desde un voltaje alto a un voltaje bajo representa un valor de bit de 0. Si bien no es lo suficientemente eficiente como para ser utilizada en velocidades de señalización superiores, la codificación Manchester constituye el método de señalización empleado por Ethernet 10BaseT (Ethernet se ejecuta a 10 megabits por segundo).

PaTrOnEs De SeÑaLeS:Una forma de detectar tramas es iniciar cada trama con un patrón de señales que represente los bits que la capa física reconoce como indicador del comienzo de una trama. Otro patrón de bits señalizará el final de la trama. Los bits de señales que no se entraman de esta manera son ignorados por la capa física estándar que se utiliza.
Los bits de datos válidos deben agruparse en una trama. De lo contrario, los bits de datos se recibirán sin ningún contexto para darle significado a las capas superiores del modelo de red. La capa de Enlace de datos, la capa física o ambas pueden proporcionar este método de tramado.

GrUpOs De CòDiGoS:Un grupo de códigos es una secuencia consecutiva de bits de código que se interpretan y asignan como patrones de bits de datos. Por ejemplo, los bits de código 10101 pueden representar los bits de datos 0011. Las técnicas de codificación utilizan patrones de bits denominados símbolos. Es posible que la capa física utilice un conjunto de símbolos codificados,Si bien la utilización de grupos de códigos genera sobrecarga debido a los bits adicionales que se transmiten, se logra mejorar la solidez de un enlace de comunicaciones. Esta característica se aplica especialmente a la transmisión de datos de mayor velocidad. Entre las ventajas de utilizar grupos de códigos se incluyen:

1.Reducción del nivel de error en los bitsLimitación de la energía efectiva transmitida a los medios.

2.Ayuda para distinguir los bits de datos de los bits de control.

3.Mejoras en la detección de errores en los medios.

Reducción de los errores en el nivel de bits:Para detectar correctamente un bit individual como un 0 o un 1, el receptor debe saber cómo y cuándo probar la señal en los medios. Si los patrones de bit que se transmiten en los medios no crean transiciones frecuentes, esta sincronización puede perderse y ocasionar un error binario individual.Esto se logra utilizando símbolos para asegurar que no se utilicen demasiados 1 ó 0 en forma consecutiva.

Limitación de la energía transmitida:En muchos grupos de códigos, los símbolos garantizan el equilibrio entre la cantidad de 1 y 0 en una secuencia de símbolos. En muchos métodos de señalización de medios, un nivel lógico, por ejemplo un 1, se representa mediante la presencia de energía que se envía a los medios, mientras que el nivel lógico opuesto, un 0, se representa como la ausencia de esta energía.

Distinción entre datos y control:Los grupos de códigos incluyen tres tipos de símbolos:

1.Símbolos de datos: Símbolos que representan los datos de la trama cuando ésta se transmite a la capa física.

2.Símbolos de control: Códigos especiales introducidos por la capa física que se utiliza para controlar la transmisión. Entre ellos se incluyen los símbolos de fin de la trama y de medios inactivos.

3.Símbolos no válidos: Símbolos cuyos patrones no están permitidos en los medios. El receptor de un símbolo no válido indica un error de trama.

CaPiTuLo 7 CaPa De EnLaCe De DaToS

CAPA DE ENLACE DE DATOS.

______________________________________

La capa de enlace de datos proporciona un medio para intercambiar datos a través de medios locales comunes.
La capa de enlace de datos realiza dos servicios básicos:

.Permite a las capas superiores acceder a los medios usando técnicas, como tramas.

.Controla cómo los datos se ubican en los medios y son recibidos desde los medios usando técnicas como control de acceso a los medios y detección de errores.
Como con cada una de las capas OSI, existen términos específicos para esta capa:

Trama: el PDU de la capa de enlace de datos.

Nodo: la notación de la Capa 2 para dispositivos de red conectados a un medio común.

Medios/medio (físico)*: los medios físicos para la transferencia de información entre dos nodos.

Red (física)**: dos o más nodos conectados a un medio común.

La capa de enlace de datos es responsable del intercambio de tramas entre nodos a través de los medios de una red física

Acceso al medio de la capa superior.

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.
Sin la capa de enlace de datos, un protocolo de capa de red, tal como IP, tendría que tomar medidas para conectarse con todos los tipos de medios que pudieran existir a lo largo de la ruta de envío. Más aún, IP debería adaptarse cada vez que se desarrolle una nueva tecnología de red o medio. Este proceso dificultaría la innovación y desarrollo de protocolos y medios de red. Éste es un motivo clave para usar un método en capas en interconexión de redes.

TRAMA: es un elemento clave de cada protocolo de capa de enlace de datos. Los protocolos de capa de enlace de datos requieren información de control para permitir que los protocolos funcionen. La información de control puede indicar:

.Qué nodos están en comunicación con otros

.Cuándo comienza y cuándo termina la comunicación entre nodos individuales

.Qué errores se producen mientras los nodos se comunican

.Qué nodos se comunicarán luego.

A diferencia de otros PDU que han sido analizados en este curso, la trama de la capa de enlace de datos incluye:

Datos: El paquete desde la Capa de red.

Encabezado: contiene información de control como direccionamiento y está ubicado al comienzo del PDU.

Tráiler: contiene información de control agregada al final del PDU.

Formateo de datos para la transmisión:

Cuando los datos viajan por los medios, se convierten en un stream de bits, o en 1 y 0. Si un nodo está recibiendo streams de bits largos.

El tramado rompe el stream en agrupaciones descifrables, con la información de control insertada en el encabezado y tráiler como valores en campos diferentes. Este formato brinda a las señales físicas una estructura que puede ser recibida por los nodos y decodificada en paquetes en el destino.

Los tipos de campos típicos incluyen:

.Campos indicadores de comienzo y detención: Límites de comienzo y finalización de la trama.

.Nombrar o direccionar campos Campo tipo: El tipo de PDU contenido en la trama.

.Calidad: campos de control .

Campo de datos: Carga de tramas (Paquete de capa de red).

CONEXIÒN DE SERVICIOS DE CAPA SUPERIOR A LOS MEDIOS.

La Capa de enlace de datos está incorporada en una entidad física como tarjeta de interfaz de red (NIC) de Ethernet, que se inserta dentro del bus del sistema de una computadora y hace la conexión entre los procesos de software que se ejecutan en la computadora y los medios físicos. Sin embargo, la NIC no es solamente una entidad física. El software asociado con la NIC permite que la NIC realice sus funciones de intermediara preparando los datos para la transmisión y codificando los datos como señales que deben enviarse sobre los medios asociados.