La capa de enlace: donde los bits se organizan en tramas
La capa de enlace de datos es la capa 2 del modelo OSI y organiza la comunicación del enlace en tramas. En Ethernet utiliza direcciones MAC, permite la conmutación y detecta errores mediante FCS. Las VLAN separan dominios de difusión; para comunicar subredes diferentes se necesita una función de capa 3.
En este episodio de Network Technology Podcast repasamos la capa 2 del modelo OSI: Enlace de datos, donde aparecen las tramas, las direcciones MAC y el funcionamiento de los switches. Puedes escucharlo completo en Spotify mientras sigues esta guía.
¿Qué es la capa de enlace de datos?
La capa de enlace de datos es la segunda capa del modelo OSI. Su función principal es permitir la comunicación entre dispositivos conectados al mismo enlace o red local, utilizando unidades estructuradas llamadas tramas. Al enviar, encapsula los datos de capas superiores y los entrega a la capa física; al recibir, interpreta la trama y entrega su contenido al protocolo correspondiente.
En una red Ethernet, esta capa trabaja con direcciones MAC y con reglas que permiten identificar el origen y el destino de una trama. También incorpora mecanismos para detectar si una trama ha sufrido errores durante la transmisión.
¿Qué funciones realiza la capa 2?
Encapsular datos
Añade cabeceras y campos de control para transformar los datos recibidos de capas superiores en una trama.
Direccionamiento MAC
Identifica interfaces de red dentro del entorno de capa 2 mediante direcciones MAC.
Acceso al medio
Define cómo acceden los dispositivos al medio de transmisión según la tecnología utilizada.
Conmutación
Los switches utilizan direcciones MAC para decidir por qué puerto reenviar una trama Ethernet.
Detección de errores
Ethernet utiliza el campo FCS para detectar alteraciones en la trama durante la transmisión.
Segmentación lógica
Las VLAN permiten separar dominios de broadcast dentro de una infraestructura conmutada.
Las subcapas MAC y LLC
En la arquitectura IEEE 802 suele explicarse la capa de enlace mediante dos subcapas conceptuales:
MAC
Media Access Control. Se ocupa del acceso al medio, el direccionamiento MAC y aspectos del formato de las tramas.
LLC
Logical Link Control. Ofrece una interfaz lógica hacia capas superiores y permite distinguir protocolos que utilizan el enlace.
En la práctica
En Ethernet II, habitual con IP, el campo EtherType identifica directamente el protocolo transportado. No todas las tramas Ethernet incluyen una cabecera LLC.
¿Qué es una trama Ethernet?
Una trama es la estructura que utiliza la capa de enlace para transportar información por una red local. En Ethernet incluye campos que permiten identificar destino, origen, tipo de contenido y posibles errores.
| Campo | Función |
|---|---|
| Dirección MAC destino · 6 bytes | Indica a qué interfaz o grupo va dirigida la trama. |
| Dirección MAC origen · 6 bytes | Identifica la interfaz que envía la trama. |
| EtherType · 2 bytes | Identifica el protocolo: 0x0800 para IPv4, 0x0806 para ARP y 0x86DD para IPv6. En formatos IEEE 802.3 con LLC, este campo puede indicar longitud. |
| Datos y relleno · 46–1500 bytes | Transporta el contenido de capas superiores. Se añade relleno si hace falta alcanzar el tamaño mínimo. |
| FCS · 4 bytes | Permite detectar errores mediante una comprobación basada en CRC. |
Una trama Ethernet convencional sin etiqueta ocupa de 64 a 1518 bytes, contando el FCS. El preámbulo y el delimitador de inicio se transmiten antes y no se incluyen en ese tamaño. Una etiqueta 802.1Q añade 4 bytes entre la MAC de origen y el campo de tipo; aquí no tratamos tramas jumbo.
Direcciones MAC: la identidad de capa 2
Una dirección MAC suele representarse mediante 48 bits, normalmente escritos como seis grupos hexadecimales, por ejemplo:
00:1A:2B:3C:4D:5EEn Ethernet se utiliza como dirección de origen y destino de las tramas. Aunque muchas interfaces traen una dirección asignada por el fabricante, los sistemas modernos también pueden utilizar direcciones administradas localmente o aleatorias en determinados escenarios.
¿Qué diferencia hay entre una dirección MAC y una IP?
| Característica | MAC | IP |
|---|---|---|
| Capa OSI | Capa 2 · Enlace | Capa 3 · Red |
| Uso principal | Entrega local de tramas | Direccionamiento y encaminamiento entre redes |
| Ejemplo | 00:1A:2B:3C:4D:5E | 192.168.1.20 |
| Dispositivo que la usa para reenviar | Switch de capa 2 | Router o dispositivo de capa 3 |
| Ámbito típico | Enlace o dominio de capa 2 | Red lógica IP |
¿Cómo sabe un switch por dónde enviar una trama?
Un switch Ethernet aprende observando la dirección MAC de origen de las tramas que recibe. Así construye una tabla que relaciona direcciones MAC con puertos dentro de cada VLAN. Las entradas dinámicas caducan si no se renuevan.
Si la MAC destino ya está en la tabla de esa VLAN, el switch reenvía la trama por el puerto asociado, siempre que pueda reenviar tráfico. Si ese puerto coincide con el de entrada, filtra la trama: no la devuelve por el mismo puerto. Si no la conoce, realiza un unknown unicast flooding: envía la trama por los puertos pertinentes del mismo dominio de VLAN, excepto por el puerto de entrada.
Unicast, broadcast y multicast
Unicast
Una trama dirigida a una interfaz concreta. Es el caso habitual de comunicación entre dos dispositivos.
Broadcast
Una trama destinada a todos los dispositivos del dominio de broadcast. En Ethernet la MAC de broadcast es FF:FF:FF:FF:FF:FF.
Multicast
Una trama destinada a un grupo de receptores, no necesariamente a todos los equipos de la red.
FCS: detectar errores en una trama
Ethernet incluye al final de la trama un campo Frame Check Sequence (FCS). Tiene 4 bytes y utiliza CRC-32 (comprobación de redundancia cíclica) para detectar alteraciones. El receptor realiza su propia comprobación y, si el resultado no coincide, considera que la trama está dañada.
¿Cómo separan las VLAN el tráfico en capa 2?
Una VLAN permite crear varios dominios lógicos de capa 2 sobre una infraestructura conmutada. Dos equipos conectados al mismo switch físico pueden pertenecer a VLAN distintas y quedar separados a nivel de enlace.
El estándar IEEE 802.1Q define redes puenteadas y mecanismos relacionados con VLAN, incluido el etiquetado utilizado para transportar información de VLAN a través de determinados enlaces.
Si quieres profundizar, consulta la guía del blog: VLAN: qué es, cómo funciona y configuración de enlaces troncales.
¿Qué relación tiene ARP con la capa 2?
Cuando un equipo IPv4 necesita enviar tráfico a otro dispositivo del mismo enlace, normalmente necesita conocer qué dirección MAC corresponde a la dirección IPv4 de destino o del siguiente salto. ARP proporciona ese mapeo entre direcciones IPv4 y direcciones de enlace Ethernet.
Por eso ARP resulta especialmente útil para entender el punto de encuentro entre la capa de red y la capa de enlace.
Puedes repasarlo con la entrada: Protocolo ARP: qué es y cómo relaciona direcciones IP y MAC.
Un PC envía datos a otro PC del mismo switch
Imagina dos ordenadores de la misma VLAN y subred conectados al mismo switch: A tiene 192.168.1.10/24 y B 192.168.1.20/24. Suponemos que no hay aislamiento ni filtros que impidan la comunicación.
Problemas típicos de capa 2
El enlace físico funciona, pero no hay comunicación local
Si los puertos tienen enlace pero dos equipos no se comunican, puede existir una VLAN incorrecta, filtrado, una configuración de puerto equivocada o un problema en la tabla de direcciones.
Un equipo está conectado a la VLAN equivocada
El cable puede estar perfecto y el enlace activo, pero el tráfico de broadcast y las tramas se encontrarán en un dominio lógico distinto al esperado.
Hay un bucle de capa 2
Los bucles en redes Ethernet conmutadas pueden provocar tráfico repetido, inestabilidad de tablas MAC y tormentas de broadcast. Protocolos de prevención de bucles, como Spanning Tree en sus distintas variantes, existen precisamente para evitar este problema.
La tabla MAC cambia continuamente
Un movimiento inesperado de una misma MAC entre puertos puede indicar cambios físicos, virtualización, agregaciones mal interpretadas o un problema de topología. Hay que analizar el contexto antes de concluir la causa.
Ejercicios de capa 2 con soluciones
Ejercicio 1: ¿bit, trama o paquete?
¿Cómo se llama la unidad de datos que asociamos normalmente con la capa de enlace?
Mostrar solución razonada
Trama. Los bits corresponden a la capa física y los paquetes se asocian normalmente con la capa de red.
Ejercicio 2: MAC desconocida
Un switch recibe una trama cuya MAC destino no aparece en su tabla. ¿Qué hace normalmente?
Mostrar solución razonada
Realiza flooding de unicast desconocido por los puertos pertinentes del mismo dominio de VLAN, excepto el puerto por el que llegó la trama.
Ejercicio 3: MAC o IP
¿Qué dirección utiliza un switch de capa 2 para decidir el reenvío normal de una trama?
Mostrar solución razonada
La dirección MAC de destino. Una dirección IP pertenece a la capa 3 y la utilizan los dispositivos de encaminamiento para decisiones de red.
Ejercicio 4: dos equipos en VLAN diferentes
Dos equipos están conectados al mismo switch, pero uno pertenece a VLAN 10 y otro a VLAN 20. ¿Se comunican directamente en capa 2?
Mostrar solución razonada
No como si estuvieran en el mismo dominio de enlace. Para comunicar VLAN diferentes se necesita una función de capa 3, como un router o un switch multicapa configurado para encaminarlas.
Ejercicio 5: enlace activo, pero broadcast ausente
El cable funciona y el puerto aparece activo, pero un equipo no recibe broadcasts que sí reciben otros PCs cercanos. ¿Qué revisarías?
Mostrar solución razonada
Comprobaría primero la VLAN del puerto y del equipo, además de cualquier configuración de filtrado o segmentación. El enlace físico activo no garantiza pertenecer al mismo dominio de capa 2.
Laboratorio práctico: observar la capa 2
Haz estas pruebas únicamente en tus equipos o en una red donde tengas autorización.
Comandos útiles en Windows
getmac /v
ipconfig /all
arp -aComandos útiles en Linux
ip link show
ip neigh showUsa arp como filtro de visualización para la resolución de direcciones y icmp para el ping IPv4. Si la asociación ya estaba en caché, puede no haber una nueva petición ARP. Un ping fallido tampoco demuestra por sí solo un fallo de capa 2.
Repaso rápido de la capa 2
1. ¿Cuál es la unidad de datos de la capa 2?
La trama.
2. ¿Qué dispositivo representa mejor la capa 2 en Ethernet?
El switch de capa 2.
3. ¿Qué dirección utiliza un switch?
Direcciones MAC.
4. ¿Para qué sirve FCS?
Para detectar alteraciones o errores en una trama recibida.
5. ¿Una VLAN crea un dominio de broadcast separado?
Sí, normalmente cada VLAN constituye un dominio de broadcast independiente.
Preguntas frecuentes sobre la capa de enlace
¿Ethernet pertenece a la capa 1 o a la capa 2?
Ethernet abarca aspectos de ambas. IEEE 802.3 incluye especificaciones físicas y también mecanismos de enlace como el formato de trama y el servicio MAC.
¿Un switch cambia las direcciones MAC?
Un switch de capa 2 convencional reenvía las tramas basándose en las direcciones MAC. Normalmente no sustituye las MAC origen y destino como lo haría un proceso de encaminamiento entre enlaces diferentes.
¿ARP es capa 2 o capa 3?
ARP sirve de puente práctico entre el direccionamiento IPv4 y las direcciones de enlace. Por eso suele estudiarse junto a capa 2 y capa 3 en lugar de forzarlo a una sola capa del modelo OSI.
¿Qué ocurre con un broadcast Ethernet?
Los switches lo reenvían dentro del dominio de broadcast correspondiente. Los routers no lo reenvían de forma general entre redes como si fuera tráfico unicast normal.
¿Qué diferencia hay entre una tabla MAC y una tabla ARP?
La tabla MAC de un switch relaciona direcciones MAC con puertos. La caché ARP relaciona direcciones IPv4 con direcciones MAC.
¿Para qué sirve 802.1Q?
IEEE 802.1Q define aspectos de redes puenteadas y VLAN, incluido el etiquetado que permite transportar información de VLAN en determinados enlaces.
¿Qué diferencia hay entre capa 2 y capa 3?
La capa 2 mueve tramas dentro de un enlace o dominio de capa 2. La capa 3 encamina paquetes entre redes mediante direcciones IP. Un switch multicapa puede realizar ambas funciones.
Relaciona esta capa con la transmisión física de bits, el protocolo ARP y el funcionamiento de VLAN y enlaces troncales.
Conclusión
La capa de enlace convierte un flujo de bits en una comunicación local organizada. Las tramas, las direcciones MAC, la detección de errores y el comportamiento de los switches son conceptos esenciales para comprender cómo funciona una LAN.
Dominar esta capa también facilita entender temas posteriores como ARP, VLAN, Spanning Tree y el salto hacia la capa 3 del modelo OSI.
La capa física permite que los bits viajen; la capa de enlace decide cómo organizarlos y cómo moverlos dentro de la red local.
Si todavía no has repasado el nivel anterior, consulta Modelo OSI capa 1: qué es la capa física y cómo funciona. También puedes volver a la guía general del modelo OSI y TCP/IP.
