Datalinklag - Data link layer

OSI modell
for lag
7.  Påføringslag
6.  Presentasjonslag
5.  Øktlag
4.  Transportlag
3.  Nettverkslag
2.  Datalinklag
1.  Fysisk lag

Det Datalink-laget , eller lag 2 , er det andre laget av sju-lags OSI-modellen av datanettverk . Dette laget er protokollaget som overfører data mellom noder på et nettverkssegment over det fysiske laget . Datalinkingslaget gir de funksjonelle og prosessuelle midler for å overføre data mellom nettverksenheter og kan også gi midler til å oppdage og muligens rette feil som kan oppstå i det fysiske laget.

Datalinklaget er opptatt av lokal levering av rammer mellom noder på samme nivå i nettverket. Datalinkrammer, som disse protokollenhetene kalles, krysser ikke grensene for et lokalt nettverk. Ruting mellom nettverk og global adressering er funksjoner i høyere lag, slik at datalink-protokoller kan fokusere på lokal levering, adressering og mediearbitrage. På denne måten er datalinkingslaget analogt med en nabotrafikkbetjent; den prøver å mekle mellom parter som hevder tilgang til et medium, uten bekymring for deres endelige destinasjon. Når enheter prøver å bruke et medium samtidig, oppstår rammekollisjoner. Datalink-protokoller spesifiserer hvordan enheter oppdager og gjenoppretter fra slike kollisjoner, og kan gi mekanismer for å redusere eller forhindre dem.

Eksempler på datalinkprotokoller er Ethernet , Point-to-Point Protocol (PPP), HDLC og ADCCP . I Internet Protocol Suite (TCP/IP) er datalinklagets funksjonalitet inneholdt i koblingslaget , det laveste laget i den beskrivende modellen, som antas å være uavhengig av fysisk infrastruktur.

Funksjon

Datalinken gir mulighet for overføring av datarammer mellom verter som er koblet til den fysiske lenken. Innenfor semantikken i OSI -nettverksarkitekturen reagerer protokollene til datalinklaget på tjenesteforespørsler fra nettverkslaget , og utfører sin funksjon ved å sende ut tjenesteforespørsler til det fysiske laget . Denne overføringen kan være pålitelig eller upålitelig ; mange datalink -protokoller har ikke bekreftelser på vellykket rammemottak og aksept, og noen datalink -protokoller utfører kanskje ikke engang noen sjekk for overføringsfeil. I slike tilfeller må protokoller på høyere nivå gi flytkontroll , feilkontroll, bekreftelser og videreoverføring.

Rammeoverskriften inneholder kilde- og destinasjonsadressene som angir hvilken enhet som stammer fra rammen, og hvilken enhet som forventes å motta og behandle den. I motsetning til de hierarkiske og rutbare adressene til nettverkslaget, er lag 2 -adresser flate, noe som betyr at ingen del av adressen kan brukes til å identifisere den logiske eller fysiske gruppen som adressen tilhører.

I noen nettverk, for eksempel IEEE 802 lokalnett, er datalinklaget beskrevet mer detaljert med mediatilgangskontroll (MAC) og logisk lenkkontroll (LLC) underlag; dette betyr at IEEE 802.2 LLC-protokollen kan brukes med alle IEEE 802 MAC-lagene, for eksempel Ethernet, Token Ring , IEEE 802.11 , etc., samt med noen ikke-802 MAC-lag som FDDI . Andre protokoller for datalink-lag, for eksempel HDLC , er spesifisert for å inkludere begge underlag, selv om noen andre protokoller, for eksempel Cisco HDLC , bruker HDLCs innramming på lavt nivå som et MAC-lag i kombinasjon med et annet LLC-lag. I ITU-T G.hn- standarden, som gir en måte å lage et høyhastighets (opptil 1 Gigabit/s) lokalnettverk ved hjelp av eksisterende hjemledninger ( kraftledninger , telefonlinjer og koaksialkabler ), datalinklaget er delt inn i tre underlag (applikasjonsprotokollkonvergens, logisk lenkkontroll og mediatilgangskontroll).

Underlag

Datalinklaget er ofte delt inn i to underlag: logisk lenkkontroll (LLC) og mediatilgangskontroll (MAC).

Logisk lenkkontroll underlag

Det øverste underlaget, LLC, multiplexprotokoller som kjører på toppen av datalinklaget, og gir eventuelt flytkontroll, kvittering og feilmelding. LLC gir adressering og kontroll av datalinken. Den spesifiserer hvilke mekanismer som skal brukes for å adressere stasjoner over overføringsmediet og for å kontrollere dataene som utveksles mellom originator og mottakermaskiner.

Medialagkontroll for underlag

MAC kan referere til underlaget som bestemmer hvem som har tilgang til media til enhver tid (f.eks. CSMA/CD ). Andre ganger refererer det til en rammestruktur levert basert på MAC -adresser inne.

Det er generelt to former for mediatilgangskontroll: distribuert og sentralisert. Begge disse kan sammenlignes med kommunikasjon mellom mennesker. I et nettverk som består av folk som snakker, det vil si en samtale, vil de pause hver tilfeldig tid og deretter prøve å snakke igjen, og effektivt etablere et langt og forseggjort spill med å si "nei, du først".

Media Access Control delsjiktet utfører også rammesynkroniseringen , som bestemmer begynnelsen og slutten av hver ramme med data i sendingen bitstrømmen . Det innebærer en av flere metoder: tidsbasert deteksjon, karaktertelling, byte-fylling og bit-fylling.

  • Den tidsbaserte tilnærmingen forventer en bestemt tid mellom rammer.
  • Telling av tegn sporer antallet gjenværende tegn i rammetittelen. Denne metoden blir imidlertid lett forstyrret hvis dette feltet er ødelagt.
  • Byte -fylling går foran rammen med en spesiell bytesekvens som DLE STX og etterfølger den med DLE ETX . Utseende av DLE (byteverdi 0x10) må slippes unna med en annen DLE. Start- og stoppmerker oppdages på mottakeren og fjernes, så vel som de innsatte DLE -tegnene.
  • Tilsvarende bit-stuffing erstatter disse start- og sluttegn med flagg som består av en spesiell bit mønster (for eksempel en 0, 1 seks biter og en 0). Forekomster av dette bitmønsteret i dataene som skal overføres, unngås ved å sette inn litt. For å bruke eksemplet der flagget er 01111110, settes et 0 inn etter 5 påfølgende 1 -er i datastrømmen. Flaggene og de innsatte 0 -ene fjernes i mottakerenden. Dette gir vilkårlige lange rammer og enkel synkronisering for mottakeren. Den fylte biten legges til, selv om den følgende databiten er 0, noe som ikke kan forveksles med en synkroniseringssekvens , slik at mottakeren entydig kan skille utstoppede biter fra normale biter.

Tjenester

Tjenestene som tilbys av datalinklaget er:

Feiloppdagelse og korreksjon

I tillegg til innramming, kan datalinklaget også oppdage og gjenopprette fra overføringsfeil. For at en mottaker skal oppdage overføringsfeil, må avsenderen legge til overflødig informasjon som en feildeteksjonskode i rammen som sendes. Når mottakeren får en ramme, verifiserer den om den mottatte feildeteksjonskoden samsvarer med en omberegnet feildeteksjonskode.

En feildeteksjonskode kan defineres som en funksjon som beregner r (mengden redundante biter) som tilsvarer hver streng på N totalt antall biter. Den enkleste feildeteksjonskoden er paritetsbiten , som lar en mottaker oppdage overføringsfeil som har påvirket en enkelt bit blant de overførte N + r -bitene. Hvis det er flere vendte biter, er det ikke sikkert at kontrollmetoden kan oppdage dette på mottakersiden. Det finnes mer avanserte metoder enn deteksjon av paritetsfeil som gir høyere kvalitet og funksjoner.

H E L L O
8 5 12 12 15

Et enkelt eksempel på hvordan dette fungerer ved bruk av metadata er å overføre ordet "HELLO", ved å kode hver bokstav som posisjonen i alfabetet. Dermed er bokstaven A kodet som 1, B som 2, og så videre som vist i tabellen til høyre. Å legge opp de resulterende tallene gir 8 + 5 + 12 + 12 + 15 = 52, og 5 + 2 = 7 beregner metadataene. Til slutt overføres "8 5 12 12 15 7" tallsekvensen, som mottakeren vil se på slutten hvis det ikke er noen overføringsfeil. Mottakeren vet at det siste nummeret som er mottatt er feiloppdagende metadata og at alle data før er meldingen, slik at mottakeren kan beregne ovennevnte matematikk på nytt, og hvis metadata samsvarer kan det konkluderes med at dataene er mottatt feilfritt. Selv om mottakeren ser noe som en "7 5 12 12 15 7" sekvens (første element endret av en feil), kan den kjøre sjekken ved å beregne 7 + 5 + 12 + 12 + 15 = 51 og 5 + 1 = 6, og kast de mottatte dataene som defekte siden 6 ikke er lik 7.

Mer sofistikerte feiloppdagelses- og korreksjonsalgoritmer er designet for å redusere risikoen for at flere overføringsfeil i dataene vil avbryte hverandre og bli uoppdaget. En algoritme som til og med kan oppdage om riktige byte er mottatt, men ute av drift, er den sykliske redundanskontrollen eller CRC. Denne algoritmen brukes ofte i datalinklaget.

Eksempler på protokoller

Se også: Bit-sekvens uavhengighet

Forhold til TCP/IP -modellen

Internettprotokollpakke
Påføringslag
Transportlag
Internett -lag
Linklag

I Internet Protocol Suite (TCP/IP) er funksjonaliteten til datalinklag i OSI inneholdt i det laveste laget, koblingslaget . TCP/IP -koblingslaget har driftsomfanget for koblingen en vert er koblet til, og bekymrer seg bare med maskinvareproblemer til det å skaffe maskinvare (MAC) -adresser for å finne verter på lenken og overføre datarammer til lenken. Link-layer-funksjonaliteten ble beskrevet i RFC 1122 og er definert annerledes enn datalinklaget i OSI, og omfatter alle metoder som påvirker den lokale lenken.

TCP/IP-modellen er ikke en helhetlig designreferanse ovenfra og ned for nettverk. Den ble formulert for å illustrere de logiske gruppene og omfanget av funksjoner som trengs i utformingen av pakken med internettarbeidsprotokoller for TCP/IP, etter behov for driften av Internett. Generelt bør direkte eller strenge sammenligninger av OSI- og TCP/IP -modellene unngås, fordi lagdeling i TCP/IP ikke er et prinsipielt designkriterium og generelt sett anses å være "skadelig" (RFC 3439). Spesielt dikterer ikke TCP/IP en streng hierarkisk sekvens av innkapslingskrav, slik det tilskrives OSI -protokoller.

Se også

Referanser

  • S. Tanenbaum, Andrew (2005). Datanettverk (4. utg.). 482, FIE, Patparganj , Delhi 110 092: Dorling Kindersley (India) Pvt. Ltd., lisenser fra Pearson Education i Sør -Asia. ISBN 81-7758-165-1.CS1 maint: plassering ( lenke )
  • Odom, Wendel (2013). CCENT/CCNA ICND1 100-101, CCENT Offisiell sertifikatguide . Paul Boger, cisco press. ISBN 978-1-58714-385-4.

Eksterne linker