En los estándares IEEE 802 LAN/MAN , el control de acceso al medio ( MAC ), también llamado control de acceso al medio , es la capa que controla el hardware responsable de la interacción con el medio de transmisión cableado (eléctrico u óptico) o inalámbrico . La subcapa MAC y la subcapa de control de enlace lógico (LLC) juntas forman 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 formato"), pero obligatoria 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 modo que las complejidades del control del enlace físico son invisibles para la LLC y las capas superiores de la pila de red. Por lo 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 a la PHY a través de una interfaz independiente de los medios . Aunque hoy en día el bloque MAC suele estar integrado 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 trama para identificar errores de transmisión, y luego reenvía los datos a la capa física tan pronto como el método de acceso al canal apropiado lo permita. Para topologías con un dominio de colisión (topologías de bus, anillo, malla, 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 se detecta una señal de interferencia . Al recibir datos de la capa física, el bloque MAC garantiza la integridad de los datos al verificar 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.
Según IEEE Std 802-2001 sección 6.2.3 "Subcapa MAC", las funciones principales realizadas por la capa MAC son: [2]
En el caso de Ethernet , las funciones requeridas de una MAC son: [3]
Las direcciones de red local utilizadas en las redes IEEE 802 y redes FDDI se denominan direcciones MAC ; se basan en el esquema de direccionamiento que se utilizó en las primeras implementaciones de Ethernet . Una dirección MAC pretende ser un número de serie único. Las direcciones MAC generalmente se asignan al hardware de interfaz de red en el momento de la fabricación. La parte más importante de la dirección identifica al fabricante, quien asigna el resto de la dirección, proporcionando así 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 y conmutadores , 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 la red. 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 punto a punto full-duplex , pero los campos de dirección se incluyen en algunos protocolos punto a punto por razones de compatibilidad.
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 en 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 usa un método de acceso al canal basado en contención en modo paquete, o reservar recursos para establecer un canal lógico si se usa un método de acceso al canal basado en conmutación de circuitos o canalización. El mecanismo de control de acceso al canal se basa en un esquema multiplex 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 sólo 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 full-duplex , como las redes Ethernet conmutadas actuales, pero suele estar disponible en el equipo por razones de compatibilidad.
El uso de antenas direccionales y comunicación por 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 resulta en un inmenso aumento en el rendimiento de la red. Sin embargo, la programación óptima de la transmisión simultánea es un problema NP-difícil . [4]
Las redes móviles , como las redes GSM , UMTS o LTE , también utilizan una capa MAC. El protocolo MAC en las redes celulares está diseñado para maximizar la utilización del costoso espectro bajo licencia. [5] La interfaz aérea de una red celular se encuentra en las capas 1 y 2 del modelo OSI; en la capa 2, se divide en múltiples capas de protocolo. En UMTS y LTE, esos protocolos son el Protocolo de convergencia de datos por 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 de enlace descendente así como el acceso de enlace ascendente de todos los dispositivos. El protocolo MAC está especificado por 3GPP en TS 25.321 [6] para UMTS, TS 36.321 [7] para LTE y TS 38.321 [8] para 5G .