Die Data Link Layer im OSI-Modell: Funktionen und Fehlerkontrolle

Die Data Link Layer im OSI-Modell

Die Data Link Layer ist für die zuverlässige Übertragung von Informationen über einen physikalischen Stromkreis zuständig. Sie ist die zweite Ebene des OSI-Modells. Sie empfängt Anfragen von der Netzwerkschicht und nutzt die Dienste der physikalischen Schicht. Ihr Ziel ist die fehlerfreie Informationsübertragung zwischen zwei direkt verbundenen Computern. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Informationen in Blöcke (Frames) aufgeteilt, denen eine Adressierung auf Link-Ebene zugewiesen wird. Dies beinhaltet die Verwaltung der Fehlererkennung und -korrektur sowie der Flusskontrolle zwischen den Geräten. Die Subschicht für den Medienzugriff (MAC) ist oft Teil der Netzwerkkarte selbst, während die Subschicht für die logische Verbindung im Treiber der Adapterkarte programmiert ist.

Datenorganisation in Frames

In der Data Link Layer werden die Daten in Einheiten organisiert, die als Frames bezeichnet werden. Jeder Frame hat einen Header, der Adressierungs- und Steuerinformationen enthält, sowie einen Trailer, der für die Fehlererkennung zuständig ist. Der Header eines Frames verwendet physikalische Adressen (wie MAC-Adressen) für die Übertragung in einem LAN, die den Ursprung und das Ziel angeben. Ein Frame-Header für WAN-Übertragungen enthält einen Verbindungskennzeichner für die Adressierung.

Funktionen der Data Link Layer

Die Data Link Layer ist für die zuverlässige Datenübertragung über einen physikalischen Stromkreis verantwortlich. Die Übertragung von Datenframes wird durch die Umwandlung von logischen Daten in Frames auf der Link-Ebene durchgeführt.

Wesentliche Merkmale:

• Einleitung, Abschluss und Identifizierung: Die Einleitungsfunktion umfasst die notwendigen Prozesse zur Aktivierung und zum Aufbau des Links. Dies beinhaltet den Austausch von Steuerbildern, um die Verfügbarkeit der Stationen für das Senden und Empfangen von Informationen zu bestätigen.
• Segmentierung und Blockierung: Wenn Frames zu lang sind, werden sie in kleinere Pakete segmentiert. Sind Frames zu kurz, werden mehrere Nachrichten von höheren Ebenen zu einem einzigen Link-Layer-Frame zusammengefasst.
• Synchronisation von Oktett und Zeichen: Bei der Übertragung ist es notwendig, die Bit-Positionen zu identifizieren, die jedem Zeichen oder Oktett innerhalb einer empfangenen Bit-Serie entsprechen. Diese Bit-Synchronisation beinhaltet die notwendigen Prozesse zur Erfassung, Erhaltung und Wiederherstellung der Zeichen- oder Oktettinformation. Dies geschieht durch Phasenkodierungsmechanismen.
• Rahmenabgrenzung und Transparenz: Die Link-Schicht muss die Abgrenzung und Synchronisation der Frames sicherstellen. Zur Synchronisation können verschiedene Methoden verwendet werden:
  • Prinzip "Start- und Endzeichen": Bestimmte Zeichen werden am Anfang oder Ende jedes Frames identifiziert.
  • Prinzip "Startzeichen und Zähler": Ein Zeichen wird für den Anfang verwendet, gefolgt von einem Zähler, der die Länge angibt.
  • Prinzip "Bitmuster": Ein bestimmtes Bitmuster wird verwendet, um den Beginn und das Ende mit Flaggen zu kennzeichnen.
  Die Transparenz wird durch Einfügen von Bits erreicht. Wenn fünf aufeinanderfolgende 1en auftreten, wird eine 0 eingefügt.
• Fehlerkontrolle: Die Data Link Layer bietet Erkennung und Korrektur von Fehlern bei der Übertragung von Datenframes zwischen Computern. Ihre Kontrollfunktionen umfassen im Allgemeinen:
  • Identifizierung von Datenrahmen
  • Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturcodes
  • Flusskontrolle
  • Verwaltung und Koordination der Kommunikationsmustererkennung
  Zur Fehlererkennung können Techniken wie Zeichenorientierung mit Füllzeichen oder Bitfolgenindikatoren mit Füllbits verwendet werden.
• Flusskontrolle: Es ist wichtig, den Empfänger nicht zu überlasten. Dies geschieht in der Regel durch Rückkopplungsmechanismen, auch bei langsamen Verbindungen. Die Flusskontrolle ist eng mit der Fehlerkorrektur verbunden und sollte die Effizienz des Kanals nicht beeinträchtigen. Sie umfasst zwei wichtige Maßnahmen: Fehlererkennung und Fehlerkorrektur.