بررسی لایه پیوند داده ها در شبکه

هنگامی که از لایه ی پیوند داده صحبت می کنیم، متوجه می شویم که اساساً دو نوع متفاوت از کانال های لایه ی پیوند وجود دارند. نوع اول که در شبکه های LAN، WLAN، شبکه های ماهواره ای و شبکه های دسترسی HFC مورد استفاده قرار می گیرند که به آن ها کانال های پخشی می گوییم. کانال نوع دوم، پیوند ارتباطی نقطه به نقطه است که میان دو مسیر یاب یا بین مسیر یاب ISP و مودم شماره گیر مسکونی وجود دارد، پیوند ارتباطی نقطه به نقطه است.
[url=http://saftysign.ir][color=#FFFFFF] تابلوسازی [/color][/url]
وظیفه لایه ی پیوند داده
برقراری ارتباطی کارآمد و قابل اطمینان میان دو ایستگاه مجاور است.
فریم بندی
انتقال مطمئن داده
کشف خطا و کنترل جریان



چه خدمات و سرویس هایی توسط لایه ی پیوند داده ارائه می شوند؟
هر پروتکل لایه پیوند داده به منظور حرکت دادن داده نگارها بر روی پیوند ارتباطی به کار می رود. پروتکل لایه ی پیوند داده، قالب بسته مبادله شده میان گره های ( مسیریاب یا میزبان) موجود در انتهای هر پیوند را تعریف می کند و در ضمن، مشخص کننده ی عملیاتی است که این گره ها هنگام ارسال یا دریافت بسته ها انجام می دهند. واحد تبادل داده توسط پروتکل لایه ی پیوند، فریم نام دارد. هر فریم در لایه ی پیوند داده معمولاً یک داده نگار لایه ی شبکه را جاسازی می کند.



عملیاتی که هنگام ارسال یا دریافت فریم ها توسط پروتکل پیوند داده صورت می پذیرد عبارتند از:
- کشف خطا
- ارسال مجدد
- کنترل جریان
- کنترل دستیابی




شرح وظایف لایه پیوند داده
قالب بندی: تقریبا همگی پروتکل های لایه ی پیوندی پیش از ارسال داده نگار لایه ی شبکه بر روی پیوند ارتباطی، آن را در یک فریم جا سازی می کنند. هر فریم شامل فیلد داده است که داده نگار لایه ی شبکه در آن درج می شود. هم چنین تعدادی فیلد سرآیند وجود دارد. هر فریم ممکن است شامل فیلد پی آیند نیز باشد.


دست یابی به پیوند ارتباطی: هر پروتکل دست یابی به رسانه ی MAC قواعدی را مشخص می کند که طی آن فریم بر روی پیوند ارسال می شود. برای پیوندهای نقطه به نقطه، پروتکل MAC ساده است یا اصلا وجود ندارد. لیکن وقتی که چندین گره از پیوند پخشی بهره ببرند، مشکلی تحت عنوان دست یابی چندگانه روی می دهد.


تحویل مطمئن: وقتی پروتکل لایه ی پیوند، سرویس تحویل مطمئن را ارائه دهد، در واقع تضمین می دهد که تمامی داده نگارهای لایه ی شبکه بدون خظا بر روی پیوند حرکت داده شوند. می دانیم پروتکل TCP از لایه حمل نیز تحویل مطمئن را عرضه می دارد. تحویل مطمئن در لایه پیوند نیز مشابه با لایه حمل است و به کمک ارسال مجدد و تاییدها ( ACK) قابل حصول است. معمولا سرویس مطمئن لایه پیوند برای خطوطی کاربرد دارد که احتمال خطا در آن ها زیاد است. هدف از به کار گیری این پروتکل ها آن است که خطاها در پیوندی که در معرض خطا است، به شکل محلی تسهیل شوند و بدین سیاق از ارسال مجدد انتها به انتهای داده ها توسط پروتکل های لایه حمل یا کاربردی پیش گیری کنند.


کنترل جریان: گره های دو سر هر پیوند ارتباطی دارای بافر محدودی برای فریم ها هستند. این پیش آمدی محتمل برای مواردی است که گره ی گیرنده با نرخ سریع تری از توان پردازش فریم ها، آن ها را دریافت می کند. در نبود کنترل جریان، بافر گیرنده ممکن است سرریز شده و فریم ها از دست بروند. همانند پروتکل لایه ی حمل، پروتکل لایه پیوند نیز می تواند به مکانیزم کنترل جریان مجهز گردد تا گره فرستنده نتواند گره گیرنده را سرریز کند.


کشف و تصحیح خطا: بیت در گیرنده ممکن است به غلط تفسیر گردد. از آن جایی که عمل هدایت داده نگار معیوب به پیوند بعدی مناسب نیست، اکثر پروتکل های لایه ی پیوند مجهز به مکانیزمی جهت کشف یک یا چند بیت خطا هستند. این عمل با تنظیم بیت های کشف خطا در سوی فرستنده صورت می پذیرد و سپس گیرنده عمل وارسی خطا را انجام می دهد. کشف خطا، سرویس رایجی در میان بیش تر پروتکل های لایه ی پیوند به شمار می رود. مکانیزم هایی مانند وارسی توان، CRC و مجموع مقابله ای همگی از سرویس های کشف و تصحیح خطا هستند که توسط لایه پیوند عرضه شده اند. لازم به تذکر است که لایه حمل و لایه شبکه نیز به شکل محدودی کشف خطا را ارائه می دهند ولی کشف و تصحیح خطا در لایه پیوند معمولا کامل تر و پیچیده تر بوده و توسط سخت افزار پیاده سازی می شود.


مکانیزم های سرویس های کشف و تصحیح خطا در لایه پیوند داده عبارتند از: وارسی توان، CRC و مجموع مقابله ای


ارتباط تمام دو طرفه و نیمه دو طرفه: در شیوه ی ارتباط تمام دو طرفه، گیرنده های موجود در انتهای هر پیوند می توانند بسته ها را به شکل هم زمان ارسال کنند. اما در شیوه نیمه دو طرفه، گره نمی تواند هم زمان عمل دریافت و ارسال را انجام دهد.




به طور خلاصه آن چه از گفتار بالا می توان نتیجه گرفت این است که وظیفه لایه ی پیوند، تحویل هر فریم اطلاعاتی از یک گره به گره دیگر به صورت مطمئن می باشد و منظور از واژه اطمینان این است که بسته های اطلاعاتی به صورت سالم و پشت سر هم به مفقصد رسیده اند.


در واقع، همان طور که وظیفه لایه ی شبکه، جا به جایی انتها به انتهای سگمنت های لایه حمل از میزبان مبدا به میزبان مقصد است، وظیفه پروتکل لایه ی پیوند داده، حرکت دادن گره به گره داده نگارهای لایه ی شبکه بر روی یک پیوند ارتباطی واحد در یک مسیر می باشد.


یک مشخصه مهم لایه پیوند این است که داده نگار ممکن است بر روی پیوندهای مختلف مسیر توسط پروتکل های متفاوت لایه ی پیوند اداره شود. برای مثال در پیوند اول ممکن است داده نگار توسط اترنت، در پیوند میانی توسط پروتکل WAN و در پیوند آخر به وسیله PPP مدیریت گردد. توجه کنیم که سرویس های ارائه شده توسط پروتکل های لایه ی پیوند ممکن است متفاوت باشند. برای مثال یک پروتکل لایه ی پیوند ممکن است تحویل مطمئن را عرضه کند و یا اینکه تحویل مطمئن را ارائه ندهد. بنابراین لایه شبکه بایستی بتواند با توجه به حضور مجموعه ای ناهمگن از سرویس های مختلف لایه پیوند، وظیفه انتها به انتهای خویش را انجام دهد. اگر چه سرویس پایه ی لایه ی پیوند، حمل یک داده نگار از گره ای به گره ی مجاورش در پیوند ارتباطی یگانه ای است.




با توجه به مطالبی که بیان کردیم به این نتیجه که می رسیم که لایه پیوند داده دو وظیفه مهم به عهده دارد:
- کنترل جریان اطلاعات
- کنترل خطا



گیرنده با بازدید بایت های مخصوص کشف و تصحیح خطا می تواند مطمدن شود که کل فریم اطلاعاتی چگونه به مقصد رسیده است. گفتیم کنترل جریان، مجموعه فرآیندهایی در لایه ی پیوند است که معین می کنند قبل از دریافت تایید اطلاعات از جانب گیرنده، چه میزان اطلاعات را می توان به سوی گیرنده روانه ساخت.




محدودیت هایی که هر گیرنده در دریافت داده ها با آن روبرو است عبارت است از:
- محدودیت در سرعت دریافت اطلاعات
- محدودیت در سرعت پردازش
محدودیت در حافظه (بافر)



به دلیل محدودیت های فوق، نرخ پردازش اطلاعات توسط گیرنده کم تر از نرخ ارسال داده ها در خط است و قبل از این که بافرها پر شوند، باید به فرستنده اطلاع دهیم که دست نگه داشته و اطلاعات اضافی را ارسالی نکند. پس می توان گفت که کنترل جریان، مجموعه فرآیندهایی است که مقدار داده های ارسالی را قبل از دریافت ACK محدود می سازد. منظور از ACK، همان تاییدی است که از جانب گیرنده به فرستنده ارسال می شود.


کنترل خطا نیز شامل مکانیزم هایی است که گیرنده پس از کشف خطا در هر فریم، فرستنده را مطلع می شازد تا آن فریم را از نو ارسال کند.




چند نمونه از پروتکل های لایه پیوند در شبکه ی اینترنت جهانی عبارت است از:
- LAN های بیسیم
- استاندارد 802.11 (موسوم به وای فای)
- توکن رینگ
- PPP

منبع : meta4u.com