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En los estándares IEEE 802 LAN / MAN , la subcapa de control de acceso al medio ( MAC , también llamada control de acceso al medio) es la capa que controla el hardware responsable de la interacción con el medio de transmisión alámbrico, óptico o inalámbrico . La subcapa MAC y la subcapa de control de enlace lógico (LLC) forman juntas la capa de enlace de datos . Dentro de la capa de enlace de datos, LLC proporciona control de flujo y multiplexación para el enlace lógico (es decir , EtherType , etiqueta VLAN 802.1Q , etc.), mientras que MAC proporciona control de flujo y multiplexación para el medio de transmisión.

Estas dos subcapas juntas corresponden a la capa 2 del modelo OSI . Por razones de compatibilidad, LLC es opcional para implementaciones de IEEE 802.3 (las tramas son entonces "sin procesar"), pero es obligatorio para implementaciones de otros estándares de capa física IEEE 802. Dentro de la jerarquía del modelo OSI y los estándares IEEE 802, la subcapa MAC proporciona una abstracción de control de la capa física de manera que las complejidades del control del enlace físico son invisibles para la LLC y las capas superiores de la pila de red. Por tanto, cualquier subcapa LLC (y capas superiores) se puede utilizar con cualquier MAC. A su vez, el bloque de control de acceso al medio está conectado formalmente al PHY a través de una interfaz independiente del medio.. Aunque el bloque MAC se integra hoy en día típicamente con el PHY dentro del mismo paquete de dispositivo , históricamente cualquier MAC podría usarse con cualquier PHY, independientemente del medio de transmisión.

Al enviar datos a otro dispositivo en la red, la subcapa MAC encapsula tramas de nivel superior en tramas apropiadas para el medio de transmisión (es decir, el MAC agrega un preámbulo de palabra de sincronización y también relleno si es necesario), agrega una secuencia de verificación de tramas para identificar errores de transmisión, y luego reenvía los datos a la capa física tan pronto como lo permita el método de acceso al canal apropiado . Para topologías con un dominio de colisión (bus, anillo, malla, topologías punto a multipunto), es necesario controlar cuándo se envían los datos y cuándo esperar para evitar colisiones . Además, el MAC también es responsable de compensar las colisiones iniciando la retransmisión si una señal de atascoes detectado. Al recibir datos de la capa física, el bloque MAC asegura la integridad de los datos verificando las secuencias de verificación de tramas del remitente y elimina el preámbulo y el relleno del remitente antes de pasar los datos a las capas superiores.

Funciones realizadas en la subcapa MAC [ editar ]

Según IEEE Std 802-2001 sección 6.2.3 "Subcapa MAC", las funciones principales realizadas por la capa MAC son: [1]

  • Delimitación y reconocimiento de cuadros
  • Direccionamiento de estaciones de destino (tanto como estaciones individuales como como grupos de estaciones)
  • Transmisión de la información de direccionamiento de la estación fuente
  • Transferencia de datos transparente de LLC PDU, o de información equivalente en la subcapa Ethernet
  • Protección contra errores, generalmente mediante la generación y verificación de secuencias de verificación de tramas
  • Control de acceso al medio de transmisión físico

En el caso de Ethernet , las funciones requeridas de un MAC son: [2]

  • recibir / transmitir tramas normales
  • Funciones de retransmisión y retroceso semidúplex
  • añadir / comprobar FCS ( secuencia de comprobación de tramas )
  • aplicación de la brecha entre cuadros
  • descartar marcos con formato incorrecto
  • anteponer (tx) / eliminar (rx) preámbulo, SFD ( delimitador de marco de inicio ) y relleno
  • compatibilidad semidúplex: agregar (tx) / eliminar (rx) la dirección MAC

Mecanismo de direccionamiento [ editar ]

Las direcciones de red local utilizadas en redes IEEE 802 y redes FDDI se denominan direcciones de control de acceso a medios ; se basan en el esquema de direccionamiento que se utilizó en las primeras implementaciones de Ethernet . Una dirección MAC está pensada como un número de serie único. Las direcciones MAC generalmente se asignan al hardware de la interfaz de red en el momento de la fabricación. La parte más significativa de la dirección identifica al fabricante, quien asigna el resto de la dirección, por lo que proporciona una dirección potencialmente única. Esto hace posible que las tramas se entreguen en un enlace de red que interconecta hosts mediante alguna combinación de repetidores , concentradores , puentes yconmutadores , pero no mediante enrutadores de capa de red . Así, por ejemplo, cuando un paquete IP llega a su (sub) red de destino, la dirección IP de destino (un concepto de capa 3 o capa de red) se resuelve con el Protocolo de resolución de direcciones para IPv4 , o mediante el Protocolo de descubrimiento de vecinos (IPv6) en el Dirección MAC (un concepto de capa 2) del host de destino.

Ejemplos de redes físicas son las redes Ethernet y las redes Wi-Fi , las cuales son redes IEEE 802 y utilizan direcciones MAC IEEE 802 de 48 bits.

No se requiere una capa MAC en la comunicación de punto a punto de dúplex completo , pero los campos de dirección se incluyen en algunos protocolos de punto a punto por razones de compatibilidad.

Mecanismo de control de acceso al canal [ editar ]

Los mecanismos de control de acceso al canal proporcionados por la capa MAC también se conocen como método de acceso múltiple . Esto hace posible que varias estaciones conectadas a un mismo medio físico lo compartan. Ejemplos de medios físicos compartidos son las redes de bus , las redes de anillo , las redes de concentradores, las redes inalámbricas y los enlaces punto a punto semidúplex . El método de acceso múltiple puede detectar o evitar colisiones de paquetes de datos si se utiliza un método de acceso al canal basado en contención en modo paquete , o reservar recursos para establecer un canal lógico si se utiliza un circuito de conmutación de circuitos.o se utiliza un método de acceso al canal basado en canalización. El mecanismo de control de acceso al canal se basa en un esquema de multiplexación de capa física .

El método de acceso múltiple más extendido es el CSMA / CD basado en contención que se utiliza en las redes Ethernet. Este mecanismo solo se utiliza dentro de un dominio de colisión de red, por ejemplo, una red de bus Ethernet o una red de topología en estrella basada en concentrador. Una red Ethernet puede dividirse en varios dominios de colisión, interconectados por puentes y conmutadores.

No se requiere un método de acceso múltiple en una red conmutada de dúplex completo , como las redes Ethernet conmutadas de hoy en día, pero a menudo está disponible en el equipo por razones de compatibilidad.

Mecanismo de control de acceso al canal para transmisión concurrente [ editar ]

El uso de antenas direccionales y comunicación de ondas milimétricas en una red de área personal inalámbrica aumenta la probabilidad de programación simultánea de transmisiones sin interferencias en un área localizada, lo que da como resultado un inmenso aumento en el rendimiento de la red. Sin embargo, la programación óptima de la transmisión simultánea es un problema NP-difícil . [3]

Redes móviles [ editar ]

Las redes celulares , como las redes GSM , UMTS o LTE , también utilizan una capa MAC. El protocolo MAC en redes celulares está diseñado para maximizar la utilización del costoso espectro con licencia. [4] La interfaz aérea de una red celular está en las capas 1 y 2 del modelo OSI; en la capa 2, se divide en varias capas de protocolo. En UMTS y LTE, esos protocolos son el protocolo de convergencia de datos en paquetes (PDCP), el protocolo de control de enlace de radio (RLC) y el protocolo MAC. La estación base tiene control absoluto sobre la interfaz aérea y programa el acceso al enlace descendente así como el acceso al enlace ascendente de todos los dispositivos. El protocolo MAC está especificado por3GPP en TS 25.321 [5] para UMTS, TS 36.321 [6] para LTE y TS 38.321 [7] para 5G New Radio (NR).

Ver también [ editar ]

  • Lista de métodos de acceso al canal
  • Controlador de acceso a medios isócronos
  • Reenvío forzado por MAC
  • MACsec (IEEE 802.1AE)

Referencias [ editar ]

  1. ^ "IEEE 802-2001 (R2007) Estándar IEEE para redes de área local y metropolitana: descripción general y arquitectura" (PDF) . IEEE.
  2. ^ "4.1.4", IEEE 802.3-2002 , IEEE
  3. ^ Bilal, Muhammad; et al. (2014). "Esquemas de programación por intervalos de tiempo para transmisión simultánea de múltiples saltos en WPAN con antena direccional". Revista ETRI . 36 (3): 374–384. arXiv : 1801.06018 . doi : 10.4218 / etrij.14.0113.0703 .
  4. ^ Guowang Miao ; Jens Zander; Ki Won Sung; Ben Slimane (2016). Fundamentos de las redes de datos móviles . Prensa de la Universidad de Cambridge . ISBN 978-1107143210.
  5. ^ 3GPP TS 25.321 Especificación del protocolo de control de acceso medio (MAC)
  6. ^ 3GPP TS 36.321 Acceso de radio terrestre universal evolucionado (E-UTRA); Especificación del protocolo de control de acceso al medio (MAC)
  7. ^ 3GPP TS 38.321 NR; Especificación del protocolo de control de acceso al medio (MAC)