Datalänk-ram (frame)

Datalänk-ramar formateras och kapslas in så att de kan transporteras genom nätverket. Varje dataram (frame) förses med styrinformation i dess header och trailer. Ramar formateras enligt specifika datalänk-protokoll. Även om det finns flera olika datalänk-protokoll har varje ram tre grundläggande delar:

  • Header
  • Data
  • Trailer.

Alla datalänk-protokoll kapslar in L3-PDU i datalänk-ramar. Men konstruktionen av datalänk-ramar varierar beroende på datalänk-protokollen. Det finns inte en ramstruktur som har styrinformation för alla möjliga datalänkar och inte heller alla typer av transmissionsmedier.

Vissa datalänkar kräver fler kontrollmekanismer och därmed ramarnas header och trailer kan bli större. LAN-nätverk anses vara säker nätverksmiljö och då används mindre styrinformation i datatrafiken.

Ramarnas fält

Ramar är egentligen grupper av bitar som representerar en del av ett meddelande. Att gruppera databitar i en viss ordning kallas på engelska “Framing”. Ett sätt att visa grupperingen av ramar är en tabell med flera fält. Varje fält innehåller ett visst värde som motsvarar styrinställningar, det vill säga regler och specifikationer på hur ramar ska hanteras och transporteras. Dessa värden hjälper mottagaren som kodar av grupperingar till datapaket som levereras till nätverksskiktet. Styrinformationen i en rams header är unikt för varje typ av protokoll.

Här nedan visas fält i en rams header som kan variera beroende på specifika datalänkar och transmissionsmedia.

Bild 2: 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 adresser för kommunicerande noder (source och destination)
  • Type – Anger det övre skiktens tjänsten som finns inkapslad i ramen
  • Control – Anger diverse kontroller
    • Logical Connection – Används för att upprätta en logisk koppling mellan noder
    • Physical link – Används för att upprätta medielänk
    • Flow control – Används för att starta och stoppa trafiken över medierna
    • Congestion control – Indikerar överbelastning i media
    • Prioritet/Quality of Service – Anger en viss typ av kommunikationstjänst för bearbetning
  • Error Detection – Identifierar felaktiga ramar

Ovan nämnda fält inkluderas inte av alla datalänk-protokollen. Däremot inkluderas alltid Trailer i slutet av en ram så att det kan kontrolleras om ramarna inte har ändrats på vägen till mottagare. Processen kallas Error Detection. Vid sändning av ramar räknas ut en kontrollsumma som ska inte ändras vilket kontrolleras av mottagaren genom att räkna ut samma kontrollsumma. En ändring i ramen ger inte den ursprungliga värde som kallas Cyclic Redundancy Check (CRC).

L2-adresser

Datalänkskiktet tillhandahåller adresser som används för att transportera ramar över de gemensamma lokala transmissionsmedierna. Nätverksenheternas adresser i Datalänkskiktet kallas fysiska adresser. Dessa adresser inkapslas i ramarnas header för att identifiera avsändaren och mottagaren.

Till skillnad från de hierarkiska L3 logiska adresser identifierar L2-fysiska adresser endast nätverksnätverksenheter och inte deras nätverk. Om en nätverksenhet flyttas till ett annat nätverk kommer den fortfarande att använda samma L2 fysisk adress.

Bild 3: Adresseringssystem

Bilden ovan illustrerar hur L2 och L3 adresser används för att föra data från avsändare över till destinationen. Eftersom IP-paket reser inkapslat i ramar från avsändardatorn till en router och därefter till en annan och en annan router. När datalänk-ramar passerar genom routrarna ändras L2-adresser. Vid varje datalänk inkapslas nya fysiska adresser, men avsändarens och destinationens L3-adresserna behålls intakta.

En adress som är enhetsspecifik och icke-hierarkisk kan inte användas för att hitta en nätverksenhet på stora nätverk eller på Internet. Det här skulle vara som att försöka hitta ett enda hus inom hela världen endast med ett husnummer och gatunamn. Av denna anledning används datalänk-adresser endast för lokal leverans medan L3-adresser för att hitta eller komma åt destinationsnätverket.

När dataramar behöver transporteras till ett annat nätverk än det lokala används en router som är ansluten till externa nätverk. När denna router tar emot datalänk-ramar kapslar av de så att L3-adresser kan läsas av. Med hjälp av IP-adressen kan routern välja den bästa vägen till destinationsnätverk och vidarebefordra datalänk-ramarna till nästa router på vägen ditt.

LAN och WAN ramar (frames)

I ett TCP / IP-nätverk arbetar alla OSI Datalänk-protokoll med IP protokollet som finns i OSI Nätverksskikt. Dock används olika Datalänk-protokoll beroende på det fysiska egenskaper av det transmissionsmediet.

Varje Datalänk-protokoll utför åtkomstkontroller för att komma åt specifika transmissionsmedier. Detta innebär att ett antal nätverksenheter fungerar med hjälp av datalänk-protokoll som styr nätverkskort på datorer samt portar på routrar och Layer 2-switchar.

Datalänk-protokoll associeras med en viss nätverkstopologi som bestäms i sin tur av storleken på nätverket (i termer av antal datorer och geografiska räckvidd) och de nätverkstjänster som ska tillhandahållas. Ett LAN använder vanligtvis en hög bandbreddsteknik som kan stödja ett stort antal nätverksenheter. Ett LAN betraktas vara relativt begränsat geografisk område (en enda byggnad eller en universitetsbyggnad) och att ett LAN har många nätverksenheter. Det gör att ett LAN är en kostnadseffektiv nätverksteknik.

Samma nätverksteknik är inte lämpligt för WAN-nätverk som täcker stora geografiska områden (t.ex. städer eller flera städer) och mindre antal nätverksenheter. Det gör att WAN-nätverksteknik behöver vanligtvis lägre bandbreddskapacitet. Skillnaden i bandbredd resulterar normalt i användningen av olika protokoll för LAN och WAN.

Data länk lagringsprotokoll inkluderar:

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