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How to use the OSI Model-to-troubleshoot Networks at Layer 2

Cómo utilizar el modelo OSI para solucionar los problemas de las redes en el capa 2 OSI

by | Sep 15, 2022 | Networking, Redes WiFi, Redes Wireless, Resolución de problemas de red, TanazaOS ESP

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Nuestro artículo anterior trata de cómo utilizar el modelo OSI para solucionar problemas de red en la layer 1. Cubrimos cómo esbozar los problemas con sus redes WiFi y cómo solucionarlos utilizando el modelo OSI.
 
Sólo para refrescar su memoria, el modelo OSI ayuda a desglosar un problema y aislar la raíz del mismo. Lo ideal es adoptar un enfoque ascendente por capas, ya que la mayoría de los problemas de WiFi se producen en las dos primeras capas del modelo OSI. Si el problema no está en los layer 1 o 2, no es un problema de WiFi. Y punto.
 
En este artículo, continuamos nuestro camino hacia arriba en el modelo OSI con el layer de enlace de datos.

Modelo para la resolución de problemas en redes de capa 2 OSI

El enlace de datos es la segundo layer del modelo OSI. Se refiere al modo en que los sistemas que utilizan un enlace físico cooperan entre sí.

Ayuda a transferir datos entre dos dispositivos de la misma red. Los datos se dividen en paquetes. El trabajo de el layer de enlace de datos es definir secuencias únicas para indicar el comienzo y el final de cada paquete. Además, es la responsable directa del control de flujo y de errores en las comunicaciones dentro de la red.

El layer de enlace de datos tiene dos subcapas: la de Control de Enlace Lógico (LLC), que interpreta la electricidad, la luz y el WiFi en 1s y 0s que se convierten en los paquetes de datos. La otra subcapa es la capa de Control de Acceso al Medio (MAC), responsable de trasladar los paquetes de datos de una tarjeta de interfaz de red (NIC) a otra a través de un canal compartido. Gracias a los protocolos MAC utilizados en la subcapa, las señales enviadas desde diferentes estaciones a través del mismo canal no colisionan.

Las radios WiFi se comunican mediante intercambios de tramas 802.11 en la subcapa MAC de el layer de enlace de datos. Por lo tanto, el siguiente layer en la que hay que fijarse a la hora de solucionar problemas en las redes es el capa 2 OSI.

Retransmisiones

El problema más común en el capa 2 OSI son las retransmisiones que se producen en la sublayer MAC. Todo comienza cuando un dispositivo transmisor envía una trama unicast a un dispositivo. El dispositivo receptor utiliza una comprobación de redundancia cíclica, también conocida como “CRC”, para confirmar la integridad de la recepción del paquete de datos. Si el CRC se supera, significa que el paquete de datos no se ha corrompido durante la transmisión.
 
El dispositivo receptor enviará una trama de acuse de recibo 802.11 ‘ACK’ al dispositivo transmisor, como forma de verificar la entrega del paquete de datos. Si se produce una colisión durante la transmisión de la información o se corrompe parte de la trama unicast, el CRC fallará. Así, el dispositivo receptor no enviará una trama ACK al dispositivo transmisor.
 
A su vez, el dispositivo transmisor volverá a transmitir las tramas, provocando una retransmisión. Las retransmisiones tienen un gran impacto en las redes WiFi, ya que crea una sobrecarga adicional en la capa MAC. Además, consume tiempo de emisión adicional en el medio semidúplex.
 
Las retransmisiones de el capa 2 OSI tienen un efecto negativo. Por ejemplo, si el rendimiento disminuye y la latencia aumenta, lo más probable es que afecte a la voz y al vídeo. Así, un aumento de la latencia provocará problemas de eco, y las altas variaciones de jitter darán lugar a un audio inconexo. Como regla general, para las llamadas WiFi, la tasa máxima de retransmisiones que puede soportar tu red WiFi sin afectar al servicio debería ser inferior al 2%.
 
Los motivos de las retransmisiones de capa 2 OSI pueden ser varios. Por ejemplo, una interferencia de radiofrecuencia unida a una baja relación señal/ruido (SNR) debida a un mal diseño del WiFi. Ambas cosas ocurren en el layer 1. Además, existe la posibilidad de una interferencia de celda adyacente y un nodo oculto que también pueden causar porcentajes más altos de reintentos de layer 2.

Desglosemos las razones:

SNR (Relación señal/ruido)

Es la diferencia entre la potencia de la señal recibida y la potencia del ruido expresada en decibelios. Las retransmisiones en el layer 2 aumentan cuando el ruido de fondo se acerca a la potencia de la señal recibida o si la señal es demasiado baja. Estadísticas para las redes WLAN: Una buena calidad de señal debe estar entre 20 y 25 dB. Todo lo que esté por debajo de estos rangos se considera una calidad de señal baja.

Interferencias de RF

Desempeña un papel importante en las retransmisiones en el layer 2. Las retransmisiones excesivas se producen cuando las tramas se corrompen a causa de las interferencias de RF y, por tanto, el rendimiento se reduce considerablemente. Si estas retransmisiones se producen con frecuencia, es esencial entender la fuente para eliminar el dispositivo de interferencia.

Interferencias del canal

Volvamos a lo básico. Al diseñar el plan de asignación de canales WLAN de 2,4 GHz, hay que asegurarse de utilizar adecuadamente los canales disponibles para 2,4 GHz. Cuando hay una célula de cobertura superpuesta, y un espacio de frecuencia superpuesto, las posibilidades de tener datos corruptos y reintentos de capa 2 OSI son notablemente altas. Recuerda configurar un patrón de reutilización para los canales de 2,4 GHz 1, 6 y 11 (EE.UU.) o 1, 5 y 9 -a veces también se utiliza el 13 en los despliegues para Europa-. De este modo, evitarás las interferencias de células adyacentes en tus WLAN.

Nodo oculto

En las redes inalámbricas, un “nodo oculto” significa que un nodo específico “habla” con un punto de acceso WiFi pero no puede “hablar” directamente con otros nodos que ya tienen una “conversación” con ese punto de acceso. Esto debería llamar la atención, porque provoca problemas en la subcapa MAC, ya que varios nodos envían paquetes de datos al punto de acceso al mismo tiempo, creando así interferencias en el nivel del punto de acceso, lo que provoca la pérdida de paquetes de datos.

Nota al margen

Cuando hay una pérdida frecuente de paquetes, y por lo tanto se producen retransmisiones a menudo es crucial mantener un ojo en el porcentaje de pérdida de paquetes y retransmisiones. Tanaza cuenta con una herramienta de ping integrada en la plataforma de gestión de la nube que permite realizar un seguimiento de la pérdida de paquetes de datos y del rendimiento de la red para identificar los problemas de conexión de forma proactiva. Nuestra herramienta de ping mide y registra el tiempo de ida y vuelta de los paquetes, lo que permite conocer los niveles de latencia entre los dispositivos. Además, mide si hay pérdidas en el trayecto mientras se realiza la prueba de ping.

Roaming

Otro problema común en el layer 2 es el roaming. A veces, los problemas de itinerancia se deben a problemas de los controladores en el lado del dispositivo cliente, y a dispositivos pegajosos debido a un mal diseño del WiFi. Normalmente, la itinerancia mejora para aquellos dispositivos cliente que soportan los protocolos 802.11K.
 
Además, la itinerancia tiene una correspondencia con la seguridad de la WLAN. Cuando los dispositivos cliente se desplazan de un AP a otro, siempre tienen que pasar por un proceso de autenticación con el nuevo AP. Cuando los AP actúan de forma independiente, el establecimiento de una autenticación tiene lugar cada vez que el dispositivo cliente se desplaza.
 
Por ejemplo, el smartphone de un usuario final está conectado al WiFi del aeropuerto, donde coexisten decenas de AP en la misma red. Si el usuario final se desplaza, sin la inclusión de los estándares 802.11r/k, el smartphone se desconecta del AP existente antes de establecer una conexión con el nuevo.
 
Como resultado, el usuario final experimenta desconexión WiFi y latencia mientras se reconecta a un nuevo punto de acceso. Esto se traduce en caídas en las llamadas basadas en WiFi, lentitud en la carga de sitios web, dificultades para subir imágenes a las redes sociales y otros resultados negativos.
 
La plataforma WiFi en la nube de Tanaza es compatible con los protocolos actuales de itinerancia rápida IEEE 802.11. Los estándares de itinerancia rápida se aprovechan cuando un dispositivo cliente se conecta a un SSID seguro o cautivo en una red inalámbrica. Estos estándares permiten al dispositivo cliente desplazarse rápidamente de un punto de acceso a otro sin problemas. Los dispositivos cliente no necesitan volver a autenticarse en el servidor RADIUS cada vez que cambian de punto de acceso.
 
Si se instala el sistema operativo TanazaOS en los puntos de acceso que no disponen de itinerancia en el firmware de serie, se pueden añadir a los dispositivos funciones de itinerancia según los estándares IEEE 802.11r/k/v. En consecuencia, el sistema operativo TanazaOS permite la función de itinerancia rápida sobre redes de múltiples proveedores de una variedad de puntos de acceso WiFi con los que es compatible.

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