Warstwa łącza danych zajmuje się fizycznym adresowaniem, sposobem wykorzystania łącz sieciowych przez systemy końcowe, wykrywaniem błędów, uporządkowanym dostarczaniem ramek oraz kontrolą przepływu danych.

Warstwa łącza danych:

• Komunikuje się z wyższymi warstwami Logical Link Control (LLC)

• Używa płaskiej konwencji (nazwy odwołują się do przypisanych unikatowych identyfikatorów/adresów)

• Używa ramek do organizowania lub grupowania bitów danych

• Używa Media Access Control (MAC) do określania, który komputer znajdujący się w grupie wielu komputerów próbujących nadawać w tym samym czasie wysyła binarne dane

Standardy LAN

Standardy definiują fizyczne media oraz złącza używane do łączenia urządzeń z mediami. Określają także sposób komunikacji urządzeń na poziomie warstwy łącza danych.

Warstwa łącza danych ma dwie podwarstwy:

• Media Access Control (MAC) (802.3) - podwarstwa MAC definiuje sposób transmisji ramek fizycznym przewodem. Obsługuje fizyczny schemat adresowania związany z każdym urządzeniem, definicja topologii sieci oraz sposobem korzystania z łącz sieciowych przez systemy końcowe.

• Logical Link Control (LLC) (802.2) - jest odpowiedzialna za logiczna identyfikacje różnych typów protokołów i zastosowanie odpowiedniej dla nich metod enkapsulacji. Identyfikacja ta jest przeprowadzona za pomocą identyfikatora typu lub punktu dostępu do usług (service acces point [SAP]). Typ ramki LLC używany przez stację końcową zależy od tego, jakiego identyfikatora oczekuje protokół wyższej warstwy.

Adres MAC

Adres MAC to 48-bitowy adres wyrażony jako 12 cyfr w formacie szesnastkowym. Pierwszych sześć cyfr szesnastkowych adresu MAC to identyfikator producenta (kod producenta - Organizational Unique Identifier). Ostatnich sześć cyfr jest zarządzanych przez producenta i często reprezentuje numer seryjny interfejsu. Adresy MAC są bardzo ważne dla funkcjonowania sieci komputerowych. Dają metodę identyfikacji komputerów. Nadają hostom stałą, unikatową nazwę.

Ramki

Ramka to jednostka danych protokołu warstwy 2. Tworzenie ramek to proces enkapsulacji warstwy. Ramki pozwalają zorganizować istotne informacje, których system końcowy w inny sposób nie mógłby zinterpretować.

Przykłady informacji:

• Komputery biorące udział w komunikacji

• Początek i koniec komunikacji nawiązanej między komputerami

• Zapis błędów, które wystąpiły podczas trwania komunikacji

• Kolejność nadawania komputerów podczas „konwersacji”

• Lokalizacja danych w ramce

Format ramki

Pole początku ramki

Pole adresu

Typ/długośc pola

Pole danych

Pole sekwencji kontroli ramki

Pole końca ramki

Pole początku ramki - sekwencja bajtów sygnalizujących w celu „ściągnięcia uwagi innych komputerów w celu wysłania komunikatu”.

Pole adresu - informacje identyfikacyjne, np. adres MAC komputera źródłowego i docelowego.

Pole kontrolne - np. określa dokładną długość ramki, lub określają protokół warstwy 3 otoczony przez ramkę warstwy drugiej.

Pole danych - zawiera dane które chcemy wysłać. Do ramek dodawane są czasem bajty uzupełniające, dzięki którym ramki osiągają minimalną długość.

Pole sekwencji kontroli ramki (FCS) - zawiera wartość obliczoną przez komputer źródłowy, opartą na zawartości danych w ramce. Po odebraniu ramki przez komputer docelowy, wartość FCS jest przeliczana i porównywana z wartością zawartą w ramce. Jeśli te dwie liczby różnią się, oznacza to błąd, a ramka jest odrzucana.

Istnieją trzy podstawowe metody obliczania wartości sekwencji kontroli ramki:

• Kontrola cyklicznej redundancji (CRC - cyclic redundancy checz) - dane ulegają przeliczeniom wielomianowym.

• Parzystość dwuwymiarowa - dodawany jest ósmy bit, dzięki któremu 8-bitowa sekwencja zawiera parzystą lub nieparzystą liczbę jedynek.

• Internetowa suma kontrolna - wartości bitów danych są dodawane i tworzą sumę kontrolną.

Pole końca ramki - komputer musi zwrócić uwagę innych urządzeń. Pole długości (jeśli zostało zastosowane) określa miejsca przewidywanego początku i końca ramki.

Metody dostępu dla Media Access Control (MAC)

Istnieją dwie ogólne kategorie MAC:

• Deterministyczna - oparta na zróżnicowanych priorytetach (Tonek Ring i FDDI).

• Niedeterministyczna - pakiety obsługiwane są w kolejności nadejścia (Ethernet).

Implementacje topologiczne a protokoły MAC:

• Ethernet - logiczna topologia magistrali, fizyczna topologia gwiazdy i rozszerzonej gwiazdy (okablowanie w formie gwiazdy).

• Tonek Ring - logiczna topologia pierścienia, fizyczna topologia gwiazdy.

• FDDI - logiczna topologia pierścienia, fizyczna topologia podwójnego pierścienia.

Urządzenia warstwy 2:

• Karta sieciowa

• Mosty

• Przełączniki

Karta sieciowa:

• Zapewnia porty połączeń sieciowych.

• Z siecią komunikuje się połączeniami szeregowymi natomiast z komputerem -równoległymi.

• Wymagają IRQ, adresu wejścia/wyjścia.

Kryteria przy doborze karty sieciowej:

• Rodzaj sieci (Ethernet, Tonek Ring, FFDI i inne).

• Rodzaj mediów (skrętka, koncentryk, światłowód).

• Typ magistrali (PCI, ISA).

Funkcje karty sieciowej:

• Kontrola łącza logicznego - komunikuje się z wyższymi warstwami w komputerze.

• Adresowanie - dostarcza unikatowy adres MAC

• Ramki - pakuje bity w celu ich przesyłania jako część procesu enkapsulacji.

• Sygnały - tworzy sygnały i współpracuje z mediami używając wbudowanych urządzeń nadawczo-odbiorczych.

Mosty

Most tworzy segment sieci i musi podejmować inteligentne decyzje odnośnie tego, czy przekazywać sygnały do następnego segmentu. Dzieli ruch na segmenty i filtruje ten ruch na podstawie adresu stacji lub adresu MAC.

---