Tiedon siirtämiseksi laajassa verkossa, kuten WAN-verkossa, tieto voi kulkea useiden eri yhteyksien kautta. Näitä yhteyksiä kutsutaan linkeiksi, koska ne ”yhdistävät” laitteet toisiinsa. Kullakin linkkityypillä on erilainen kehysrakenne, ja ne käyttävät erilaisia osoitteita ja protokollia.
Prosessi, jossa data kapseloidaan, kuljetetaan linkin yli ja puretaan kapselointi linkin lopussa, toistuu kerta toisensa jälkeen datan matkan aikana.
”Erityinen kirjekuori”-analogia
Kuvittele maailma, jossa lähetämme kirjeitä laittamalla ne erityyppisiin kirjekuoriin eri kuljetusjärjestelmiä (eli linkkityyppejä) varten; kirjekuoriin kirjoittamamme osoitteet saavat kirjekuoren kulkemaan vain tietyn kuljetusjärjestelmän osuuden läpi.
-
Talojen ja postikonttoreiden välisessä kuljetusjärjestelmässä käytetään valkoisia kirjekuoria. Valkoisiin kirjekuoriin voidaan kirjoittaa vain talon numero, katu ja paikallisen postitoimiston nimi.
-
Postitoimistojen välisessä kuljetusjärjestelmässä käytetään punaisia kirjekuoria. Punaisiin kirjekuoriin voi kirjoittaa vain postitoimistojen nimiä.
- Lähettäjä kirjoittaa kirjeen, jossa on sen henkilön täydellinen osoite, jolle hän haluaa lähettää sen.
- Sitten hän laittaa kirjeen valkoiseen kirjekuoreen, joka on osoitettu vain paikalliselle postitoimistolle.
- Postitoimisto avaa kirjekuoren katsoakseen kirjeen yläreunassa olevan täydellisen osoitteen nähdäkseen, minne kirje on menossa. Sitten se laittaa kirjeen takaisin uuteen punaiseen kirjekuoreen, joka on osoitettu seuraavalle postitoimistolle.
- Tämä voi toistua useissa postitoimistoissa.
- Kun kirje saapuu postitoimistoon, joka tunnistaa täydellisen osoitteen paikallisena, se laittaa kirjeen valkoiseen kirjekuoreen, joka on osoitettu määränpään talolle ja kadulle.
Kussakin vaiheessa kirjekuori on oikeassa kääreessä kyseiselle matkan osuudelle, ja siinä on vain paikalliset osoitteet, jotta se pääsee kulkemaan kyseisen osuuden tai linkin läpi.
Huomaa, että toisin kuin tässä näyttää, postitoimistot eivät pääse lukemaan kirjeemme sisältöä – tästä lisää myöhemmin kurssilla.
Datayhteyskerros
Kuinkahan tämä kytkeytyy oikeisiin verkkoihin maailmassa? Miten siirrämme dataa yhden linkin yli?
- Kuljetettava data tulee lähettäjän verkkokerroksesta. Tämä on se osa laitteen verkon käyttöjärjestelmästä, joka käsittelee ulkoista viestintää – opit siitä lisää ensi viikolla.
- Data on kapseloitava kehykseen, muunnettava siirtovälinetyypille sopivaksi sähköiseksi, langattomaksi tai optiseksi signaaliksi ja lopuksi siirrettävä välineen kautta.
- Kun data vastaanotetaan, tämä prosessi käännetään päinvastaiseksi: signaali dekoodataan ja data puretaan kehyksestä ja siirretään vastaanottimen verkkokerrokseen.
Kutsumme edellä mainittua prosessien joukkoa osaksi tiedonsiirtokerrosta. Tämä on yhdistelmä ohjelmistoja ja laitteistoja, jotka on rakennettu verkkokorttiin (NIC) tai verkkosovittimeen. Nykyaikaisessa tietokoneessa on tyypillisesti kolme erillistä tiedonsiirtokerrosta Ethernetille, langattomalle yhteydelle ja Bluetoothille, ja se kytkeytyy tarpeen mukaan sopivaan kerrokseen.
Laitteen käyttöjärjestelmän verkkoyhteyksiä käsittelevässä osassa tiedonsiirtokerros sijaitsee verkkokerroksen ja fyysisten liittimien välissä, jotka yhdistävät laitteen siirtovälineeseen.
Datansiirtokerros toiminnassa
Voi olla, että kuvittelet, että jonkunlaisessa laitteessa olevan tiedonsiirtokerroksen olevan tekemisissä sellaisenaan jonkin toisenlaisen laitteessa olevan tiedonsiirtokerroksen kanssa. Yhteys kulkee kuitenkin fyysisen median kautta.
- Verkkokerros yhdessä laitteessa haluaa lähettää jotakin dataa toisen laitteen verkkokerrokselle jonkinlaisen yhteyden yli.
- Lähettävällä laitteella verkkokerros välittää datan sopivalle datalinkkerrokselle. Tämä kerros kapseloi datan muodostaakseen kehyksen ja välittää kehyksen tietovälineelle.
-
Tietoyhteyskerroksen viimeinen osa muuntaa kehysten bitit sähköisiksi, langattomiksi tai optisiksi signaaleiksi, jotka lähetetään linkkivälinettä pitkin.
-
Kun kehys vastaanotetaan, vastaanottavan laitteen datalinkkikerros purkaa kehyksen tiedot ja välittää ne vastaanottajan verkkokerrokselle.
Sanomme, että datalinkkikerros tarjoaa palvelua verkkokerrokselle kuljettamalla sen dataa kehyksinä linkin yli.
TCP/IP-malli
Voitamme nyt alkaa rakentaa kerrosmalliamme alhaalta ylöspäin.
Voit nähdä, että tiedonsiirtokerros on vain TCP/IP-malliksi kutsutun kerrosmallin ensimmäinen eli alin kerros. TCP on lyhenne sanoista Transmission Control Protocol ja IP on lyhenne sanoista Internet Protocol. Molemmat ovat perustavanlaatuisia tietoliikenneprotokollia
TCP/IP-mallin avulla voidaan kehittää uusia linkkitekniikoita ja integroida niitä verkkoihimme ilman, että kaikkea tarvitsee romuttaa ja aloittaa alusta. Meidän tarvitsee vain käyttää laitteissamme päivitettyjä verkkokortteja. (Koska verkkokortit ovat usein sulautettuja, joudumme joka tapauksessa vaihtamaan laitteita.)
Tämän mallin ansiosta meidän ei tarvinnut sulkea internetiä ja rakentaa uutta, kun uudet langattomat standardit tai 3G/4G tulivat markkinoille.
Kysymyksiä
- Mitä tapahtuu TCP/IP:n kerroksellisessa mallissa, kun vastaanottava datalinkkikerros tarkistaa kehyksen tarkistussekvenssin (FCS) ja huomaa, että on tapahtunut virhe?
- Ethernetin datalinkkikerros käyttää MAC-osoitteita kehystä rakentaessaan. Tarvitaanko osoitteita kaikissa kehystyypeissä?