Aby przetransportować dane przez dużą sieć, taką jak WAN, dane mogą podróżować przez wiele różnych połączeń. Połączenia te są nazywane łączami, ponieważ „łączą” one urządzenia ze sobą. Każdy typ łącza ma inną strukturę ramki i używa innych adresów i protokołów.
Proces enkapsulacji danych, transportowania ich przez łącze i dekapsulacji na końcu łącza jest powtarzany raz za razem, gdy dane odbywają swoją podróż.
Analgia „specjalnej koperty”
Wyobraźmy sobie świat, w którym wysyłamy listy umieszczając je w różnych rodzajach kopert przeznaczonych dla różnych systemów transportowych (tj. rodzajów łączy); adresy, które piszemy na kopertach, sprawiają, że koperty przechodzą tylko przez określony odcinek systemu transportowego.
-
System transportowy między domami a urzędami pocztowymi używa białych kopert. Jedyne rzeczy, które mogą być napisane na białych kopertach to numer domu, ulica i nazwa lokalnego urzędu pocztowego.
-
System transportowy między urzędami pocztowymi używa czerwonych kopert. Jedyne rzeczy, które mogą być napisane na czerwonych kopertach to nazwy urzędów pocztowych.
- Nadawca pisze list z pełnym adresem osoby, do której chce go wysłać.
- Potem umieszcza go w białej kopercie, zaadresowanej do lokalnego urzędu pocztowego.
- Urząd pocztowy otwiera kopertę, aby spojrzeć na pełny adres na górze listu i zobaczyć, dokąd zmierza. Następnie umieszcza list z powrotem w nowej czerwonej kopercie zaadresowanej do następnego urzędu pocztowego.
- To może się powtarzać przez kilka urzędów pocztowych.
- Gdy list trafia do urzędu pocztowego, który rozpoznaje pełny adres jako lokalny, umieszcza list w białej kopercie zaadresowanej do domu przeznaczenia i ulicy.
Na każdym etapie, koperta jest w odpowiednim opakowaniu dla danego odcinka podróży i ma tylko lokalne adresy, aby przejść przez ten odcinek lub łącze.
Zauważ, że w przeciwieństwie do tego, jak to wygląda tutaj, urzędy pocztowe nie mają możliwości przeczytania zawartości naszego listu – więcej na ten temat w dalszej części kursu.
Warstwa łącza danych
Jak to się łączy z sieciami w świecie rzeczywistym? Jak transportujemy dane przez jedno łącze?
- Dane, które mają być transportowane, pochodzą z warstwy sieciowej nadawcy. Jest to część sieciowego systemu operacyjnego urządzenia, która zajmuje się komunikacją zewnętrzną – dowiesz się o niej więcej w następnym tygodniu.
- Dane muszą być zamknięte w ramce, przekształcone w odpowiedni sygnał elektryczny, bezprzewodowy lub optyczny dla danego typu mediów transmisyjnych, a następnie przesłane przez te media.
- Gdy dane są odbierane, proces ten jest odwracany: sygnał jest dekodowany, a dane są dekapsulowane z ramki i przekazywane do warstwy sieciowej odbiorników.
Odnosimy się do zestawu powyższych procesów jako części warstwy łącza danych. Jest to kombinacja oprogramowania i sprzętu wbudowanego w kartę interfejsu sieciowego (NIC) lub kartę sieciową. Nowoczesny komputer ma zazwyczaj trzy oddzielne warstwy łącza danych dla sieci Ethernet, bezprzewodowej i Bluetooth oraz przełączniki w odpowiedniej warstwie w razie potrzeby.
W części systemu operacyjnego urządzenia, która zajmuje się sieciami, warstwa łącza danych siedzi między warstwą sieci a fizycznymi złączami, które łączą urządzenie z mediami transmisyjnymi.
Warstwa łącza danych w akcji
Możesz sobie wyobrazić, że warstwa łącza danych na jednym urządzeniu komunikuje się bezpośrednio z warstwą łącza danych na innym urządzeniu. Jednak połączenie odbywa się za pośrednictwem nośnika fizycznego.
- Warstwa sieciowa w jednym urządzeniu chce wysłać pewne dane do warstwy sieciowej w innym urządzeniu, przez pewien rodzaj połączenia.
- Na urządzeniu wysyłającym warstwa sieciowa przekazuje dane do odpowiedniej warstwy łącza danych. Warstwa ta enkapsuluje dane w celu utworzenia ramki i przekazuje ramkę do nośnika.
-
Ostatnia część warstwy łącza danych przekształca bity ramek w sygnały elektryczne, bezprzewodowe lub optyczne, które są przesyłane wzdłuż nośnika łącza.
-
Gdy ramka jest odbierana, warstwa łącza danych urządzenia odbierającego dekapsuluje dane z ramki i przekazuje je do warstwy sieciowej odbiornika.
Mówimy, że warstwa łącza danych świadczy usługę na rzecz warstwy sieciowej, transportując jej dane w ramkach przez łącze.
Model TCP/IP
Możemy teraz zacząć budować nasz model warstwowy od dołu do góry.
Widzimy, że warstwa łącza danych jest tylko pierwszą, lub dolną, warstwą modelu warstwowego zwanego modelem TCP/IP. TCP to skrót od Transmission Control Protocol, a IP to skrót od Internet Protocol. Oba są podstawowymi protokołami telekomunikacyjnymi
Model TCP/IP umożliwia rozwój nowych technologii łączy i ich integrację z naszymi sieciami bez konieczności złomowania wszystkiego i zaczynania od nowa. Wszystko, co musielibyśmy zrobić, to użyć zaktualizowanych NIC w naszych urządzeniach. (Ponieważ NIC są często wbudowane, w końcu i tak zmieniamy urządzenia.)
Dzięki temu modelowi nie musieliśmy wyłączać Internetu i budować nowego, gdy pojawiły się nowe standardy bezprzewodowe lub 3G/4G.
Pytania
- W warstwowym modelu TCP/IP, co się dzieje, gdy odbierająca warstwa łącza danych sprawdza sekwencję kontroli ramki (FCS) i zdaje sobie sprawę, że wystąpił błąd?
- Warstwa łącza danych dla Ethernetu używa adresów MAC podczas konstruowania ramki. Czy adresy są potrzebne we wszystkich typach ramek?
.