Datalänk-ram (frame)

I detta avsnitt kommer vi att utforska hur datalänksramar (frames) hanteras när de rör sig genom ett nätverk. En datalänkram är en strukturerad enhet av data (bitar i en specifik ordning känd som framing)  som används för att transportera information inom ett nätverk. Det är en kapslad enhet som innehåller både användardata och styrinformation som behövs för att säkerställa korrekt överföring och mottagning av data. Datalänkramar används på datalänkskiktet i OSI-modellen för att underlätta kommunikationen mellan nätverksenheter.

En datalänkram (frame) består vanligtvis av tre huvuddelar: header, data inkapslad i paket, och trailer. I ramens header finns styrinformation som identifierar källan och destinationen för dataöverföringen (Addressing). Den innehåller också kontrollfält för att hantera felupptäckt och markera slutet av ramen.

Bild 1: Logisk representation av en ram (frame)

Typiska fält i en rams header inkluderar:

  • Frame start och Frame Stop – Anger början och slutet av en ram
  • Addressing – Anger adresserna för de kommunicerande noderna (source och destination)
  • Type – Anger vilken tjänst från det övre skiktet som är inkapslad i ramen.
  • Control – Anger diverse kontroller
    • Logical Connection – Används för att etablera en logisk förbindelse mellan noder.
    • Physical link – Används för att etablera den fysiska medielänken.
    • Flow control – Används för att styra start och stopp av trafiken över medierna.
    • Congestion control – Indikerar om medierna är överbelastade.
    • Prioritet/Quality of Service – Anger en specifik typ av kommunikationstjänst eller behandling.
  • Error Detection – Används för att identifiera felaktiga ramar. Vid sändning av ramar beräknas en kontrollsumma och lagras i ramens trailer. När ramen tas emot kontrolleras kontrollsumman för att se om några ändringar har skett. Om kontrollsumman har ändrats, förkastas ramen.

Det finns ingen standardramstruktur som passar alla former av datatransport över alla typer av transmissionsmedia. Beroende på miljön kan mängden styrinformation som krävs i ramen variera för att matcha åtkomstkontrollkraven för transmissionsmediet och den logiska topologin. I mer känsliga miljöer kan det krävas mer kontrollinformation för att säkerställa pålitlig dataöverföring.

Bild 2: WLAN-ramar behöver större kontrollinformation än Ethernet-ramar

L2-adresser

I datalänkskiktet används fysiska adresser för att identifiera nätverksenheter. Dessa adresser, även kända som L2-adresser eller MAC-adresser, inkapslas i ramens header för att ange avsändare och mottagare. L2-adresser är unika för varje nätverksenhet och oberoende av deras plats i nätverket.

Bild 3: Adresseringssystem

Bilden ovan illustrerar användningen av L2-adresser och L3-adresser vid dataöverföring. Medan IP-paket reser genom nätverket inkapslade i ramar, ändras de fysiska adresserna längs vägen. Dock behålls avsändarens och mottagarens L3-adresser oförändrade.

LAN och WAN ramar (frames)

När det gäller nätverkstopologier används olika datalänkprotokoll för LAN (Local Area Network) och WAN (Wide Area Network). Ett LAN använder vanligtvis högbandbreddsteknik som kan hantera många nätverksenheter och täcker en relativt begränsad geografisk yta, till exempel en byggnad eller ett universitetsområde. Detta gör LAN till en kostnadseffektiv nätverksteknik.

WAN-nätverk, å andra sidan, täcker större geografiska områden som städer eller flera städer och har vanligtvis färre nätverksenheter. Därför kräver WAN-nätverksteknik vanligtvis lägre bandbreddskapacitet. På grund av skillnaderna i bandbreddsanvändning används olika protokoll för LAN och WAN.

Exempel på datalänkprotokoll inkluderar:

  • Ethernet
  • 802.11 Wireless
  • Point-to-Point Protocol (PPP)
  • HDLC
  • Frame Relay (avvecklat)
Bild 4: L2-protokoll

Dessa protokoll anpassas och optimeras för att passa olika typer av nätverksmiljöer och deras specifika krav på överföring av data.