Data Link Layer (Schicht 2): Frames, Funktionen & Protokolle

Frames und Funktionen der Data Link Layer (Schicht 2)

Frames (Datenrahmen)

In der Data Link Layer (Sicherungsschicht) werden Daten in Einheiten organisiert, die Frames genannt werden. Jeder Frame besitzt einen Header (Kopfzeile), der Adress- und Steuerinformationen enthält, sowie einen Trailer (Ende), der zur Fehlererkennung dient.

Die Kopfzeile eines lokalen Netzwerks (LAN) enthält die physikalischen Adressen von Quelle und Ziel innerhalb des LANs. Der Header eines Frames, der über ein Wide Area Network (WAN) verteilt wird, enthält stattdessen eine Schaltungskennung im entsprechenden Feld.

Ein Link kann ein lokales Netzwerk, eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung oder eine andere Wide-Area-Anlage sein, durch die Systeme mithilfe eines Data Link Layer Protokolls kommunizieren können.

Wichtige Funktionen der Data Link Layer

Die Data Link Layer ist für die zuverlässige Übertragung von Informationen über eine Datenübertragungsschaltung zuständig. Die Datenübertragung erfolgt durch Frames, welche Informationseinheiten mit logischem Sinn für den Austausch auf dieser Schicht darstellen. Wir müssen auch bedenken, dass diese Schicht der zweiten Schicht im TCP/IP-Modell entspricht.

Hauptaufgaben der Data Link Layer:

1. Initialisierung, Kündigung und Identifikation.
2. Adressierung und Blockierung.
3. Byte- und Zeichen-Synchronisation.
4. Abgrenzung des Frames und Transparenz.
5. Fehlerkontrolle.
6. Flusskontrolle (Flow Control).
7. Failover (Ausfallsicherung).
8. Leitung und Koordination der Kommunikation.

Flusskontrolle (Flow Control)

Die Flusskontrolle ist notwendig, um den Empfänger nicht zu überlasten. Sie wird normalerweise auf der Transportschicht durchgeführt, manchmal aber auch auf der Data Link Layer. Dabei werden Feedback-Mechanismen verwendet. Diese sind oft mit der Fehlerkorrektur verbunden und sollten nicht nur die Effizienz des Kanals beschränken.

Flusskontrolle beinhaltet zwei sehr wichtige Maßnahmen:

• Fehlererkennung
• Korrektur der Fehler

Fehlererkennung

Die Fehlererkennung dient dazu, Übertragungsfehler beim Senden von Frames an den Empfänger zu identifizieren und zu versuchen, diese zu beheben. Dies erfolgt durch verschiedene Arten von Codes. Hervorzuheben sind:

• CRC (Cyclic Redundancy Check)
• Einfache Parität (gerade oder ungerade Anzahl von Einsen)
• Kreuzparität (horizontale und vertikale Parität)
• Prüfsumme (Checksum)

Fehlerkorrektur

Die Fehlerkorrektur baut auf der Fehlererkennung auf. Um festgestellte Mängel zu beheben, müssen dem Frame redundante Bits hinzugefügt werden, die nützliche Informationen zur Erkennung und Wiederholung enthalten.

Zu den Techniken gehören:

• Wiederholungscodes (z. B. wird beim Hamming-Code jedes Bit dreimal wiederholt, um die Nichteinhaltung zu erkennen).
• Kreuzparitätsprüfung (Cross-Parity-Check)
• Reed-Solomon-Codes
• Goyle-Codes

Das HDLC-Protokoll

Bemerkenswert ist auch das HDLC-Protokoll (High-Level Data Link Control). Es handelt sich um ein hochrangiges, Bit-orientiertes Data Link Control Protokoll, das ein kontinuierliches ARQ- oder Schiebefenster-Verfahren verwendet. Es existieren auch Zeichen-orientierte Protokolle.