Skip to main content

5.1 Spojová vrstva OSI

V modeli OSI je 2. vrstvou spojová alebo tiež linková vrstva (Data Link Layer = Layer 2 = L2). Pozostáva z dvoch častí - podvrstiev:

  • Nižšou je MAC (Media Access Control) - riadenie prístupu k médiu. Je hardvérovo orientovaná, zabezpečuje samotný prístup k fyzickému médiu (v závislosti od toho, o aký typ média ide).
  • Vyššou je LLC (Logical Link Control) - riadenie logického spojenia. Je softvérovo orientovaná, komunikuje s vyššími vrstvami a informuje ich, aký L3 protokol je zapuzdrený v prenášaných údajov.

Úloha spojovej vrstvy

Spojová vrstva je hranicou medzi hardvérom a softvérom počítačových sietí. Umožňuje vyšším vrstvám prístup k médiu - vyššie vrstvy už nijako nerozlišujú médium, sú od neho nezávislé. Prijíma údaje z 3. vrstvy (typicky IP pakety), zapuzdrí ich do rámcov (frames) a riadi ich odovzdávanie fyzickej vrstve / médiu. V opačnom smere prijíma rámce z média, skontroluje ich neporušenosť (detekcia chýb pri prenose) a údaje z neporušených rámcov odovzdá 3. vrstve.

Rámce, ktoré neprejdú kontrolou neporušenosti, sú bez náhrady zahodené. Nie je úlohou spojovej vrstvy riešiť opätovné vyžiadanie poškodených údajov. To môžu (ale nemusia) riešiť vyššie vrstvy.

Každý rámec obsahuje zdrojovú a cieľovú fyzickú adresu. Spojová vrstva riadi prenos rámcov medzi koncovými bodmi na danom médiu. Týmito koncovými bodmi (nodes) môžu byť aj sprostredkujúce, aj koncové zariadenia. Typickými sprostredkujúcimi zariadeniami pracujúcimi na tejto vrstve sú prepínač (switch) a prístupový bod (AP).

Topológie sietí WAN a LAN

Pri WAN sa môžeme stretnúť s fyzickou topológiou týchto typov:

  • Point-to-Point: trvalé priame spojenie dvoch koncových bodov;
  • Hub and Spoke: viaceré koncové body majú priame spojenie so spoločným centrálnym prvkom, ktorý ich prepája;
  • Mesh: každý koncový bod má priame spojenie s každým ďalším koncovým bodom (full mesh), prípadne len s niektorými (partial mesh) - cieľom je dosiahnuť vysokú redundanciu a odolnosť pred výpadkom.

V prípade LAN sú to fyzické topológie:

  • Bus - zbernica: všetky koncové zariadenia sú pripojené ku spoločnému médiu (typicky koaxiál), ktoré je na koncoch ukončené;
  • Ring - okruh: koncové zariadenia sú pripojené ku spoločnému médiu v podobe okruhu;
  • Star - hviezda: koncové zariadenia sú prepojené cez sprostredkujúce zariadenie.

Bežne sa stretávame práve s hviezdovou topológiou, či skôr s jej rozšírenou podobou (extended star) ktorá poskytuje veľmi dobrú škálovateľnosť. Prepájacím prvkom je prepínač - tých môže byť prepojených aj viac). Prepínač pracuje bežne v plne duplexnom (full-duplex) režime, teda je možné do média dáta súčasne odosielať i prijímať.

Metódy prístupu k médiu

V prípade half-duplex režimu, keď zariadenie buď vysiela alebo prijíma, nemôžu na zdieľanom médiu vysielať viaceré zariadenia súčasne. Situáciu rieši metóda prístupu, rozlišujeme:

  • kontrolovaný (deterministický) prístup: napríklad Token Ring, kedy sa jednotlivé zariadenia striedajú;
  • systém náhodného prístupu - ten má dva varianty:
    • s detekciou kolízie (CSMA/CD): napríklad ethernet v half-duplex - zariadenia najskôr zistia, či je médium voľné a až potom vysielajú, pričom stále počúvajú, či nedošlo miešaniu signálov a v prípade kolízie sa vysielajúce zariadenia „stiahnu“ a skúsia neskôr;
    • s vyhnutím sa kolízii (CSMA/CA): napríklad Wi-Fi - nie je možné anténou súčasne aj vysielať a aj prijímať signál, preto zariadenie pred vysielaním všetkých informuje o úmysle vysielať aj s uvedením trvania a až potom vysiela.

Systémy náhodného prístupu nie sú dobre škálovateľné, teda pri väčšom počte zariadení sa značne znižuje priepustnosť siete. Pri dnešných káblových sieťach však už tieto problémy nemusíme riešiť (sú plne duplexné), no pri bezdrôtových sieťach to prakticky znamená, že ku každému prístupovému bodu by sme nemali pripájať príliš veľa klientov.

Rámec a jeho hlavičky

Rámce rôznych technológií sa môžu odlišovať v niektorých detailoch, ale je možné nájsť spoločné znaky:

  • na začiatku hlavičky (header) je označenie začiatku rámca;
  • obsahuje fyzické adresy - typicky dve, príjemcu a odosielateľa;
  • obsahuje samozrejme aj dĺžku rámca a informáciu o type obsahu (protokol prenášaného paketu).

Na konci za prenášanými údajmi sa nachádza ešte päta (trailer), ktorá obsahuje kontrolný súčet rámca a označenie konca.

Kontrolný súčet (FCS = Frame Check Sequence) v princípe pripomína haš, ale je podstatne kratší (32 b) a tým pádom ani nemôže slúžiť na kryptografické účely. Cieľom je len veľmi jednoducho a rýchlo zistiť, či nedošlo k nechcenej (nie cielenej) zmene údajov pri prenose, teda k chybnému prenosu. Bežne sa používa algoritmus CRC (Cyclic Redundancy Check).

Back to top