لایه پیوندداده

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

لایه پیوند داده دومین سطح از مدل مرجع OSI می باشد. در این لایه بر روی الگوریتم های دستیابی به ارتباطات قابل اعتماد بین دو کامپیوتر همسایه بحث می شود.این لایه دارای وظایفی به قرار زیر است:

ارائه سرویس های مشخص به لایهٔ شبکه
مدیریت خطاهای انتقال
تنظیم جریان داده ها

برای تحقق این اهداف این لایه اقدام به فریم بندی اطلاعات می نمایید.

[ویرایش] ارائه سرویس های مشخص به لایه شبکه

ارتباط مجازی و واقعی در لایه پیوند داده

از مهمترین وظایف لایه پیوند داده انتقال داده ها از لایه شبکهٔ ماشین مبدا به لایه شبکه ماشین مقصد می باشد. این ارتباط (بخش الف) در شکل مقابل نشان داده شده است. البته این اتصال ارتباطی همچون بخش (ب) که ارتباطی واقعی است، را دنبال می نماید. سرویس هایی که لایه پیوند داده ارائه می کند، از سیستمی تا سیستم دیگر متفاوت است. اما از مهمترین سرویس ها عبارتند از:

سرویس متصل بدون تصدیق دریافت: این سرویس در اکثر LAN ها مورد استفاده قرار می گیرد.
سرویس غیر متصل با تصدیق دریافت: این سرویس برای کانالهای غیر اعتمادی مثل سیستم های بسیم مناسب است.

سرویس اتصال گرا با تصدیق دریافت:این سرویس که مناسب ترین سرویس این لایه است در سه مرحله انجام میگیرد.

مقدار دهی متغییر های لازم برای شمارش فریم ها و غیره.
انتقال فریم ها.
قطع اتصال و آزاد سازی متغییر ها و بافر ها.

[ویرایش] فریم بندی

جهت فریم بندی روشهای زیر وجود دارد:

شمارش کاراکتر ها: در این روش تعداد کاراکتر های فریم در یکی از فیلد های سرآیند آن نوشته می شود. وقتی این فریم به مقصد برسد، لایه پیوند داده مقابل به کمک آنها فریم داده ای را مشخص می کند. شکل زیر مثالی از فریم بندی به کمک شمارش کاراکتر ها می باشد.

مثال: فریم بندی به روش شمارش کاراکتر ها

البته در این روش ممکن است بیت مشخص کننده آغاز و انتهای فریم هم آسیب ببیند. در این صورت راهی باقی نمی ماند جز اینکه به فکر روش مورد اعتماد دیگری باشیم.

بایتهای پرچم، با لاگذاری بایت: در این روش فلگ هایی (نشانه) برای مشخص کردن ابتدا و انتهای فریم داده ای استفاده می شود.این روش هم مشکلات خاص خود را دارد چونکه ممکن است بخشی از داده ها شامل بایت های پرچم قراردادی باشد.
پرچم های شروع و پایان، با لاگذاری بیت: در این شیوه هر فریم با طرح بیتی 01111110 شروع می گردد و در سمت فرسنده به محض مشاهده ۵ بیت 1 پشت سرهم یک 0 قرار می دهد. عکس این رویداد در قسمت گیرنده رخ می دهد.

پرچم های شروع و پایان، با لاگذاری بیت

حالت های غیر مجاز کُدگذاری لایه‌ٔ فیزیکی: در این روش در اصل نوعی افزونگی داریم. مثلا در برخی LAN ها هر بیت داده با دو بیت فیزیکی نشان داده می شود: بیت 1 با زوج بالا-پایین و بیت 0 با زوج پایین-بالا.

در بسیاری از پروتکل های لینک داده برای اطمینان بیشتر از ترکیب روشهای گفته شده استفاده می شود.

[ویرایش] کنترل خطا

جهت کنترل خطای دریافت اطلاعات معمولا از دو مکانیزم استفاده می شود.

تصدیق دریافت: گیرنده دریافت بسته را تصدیق می کند.
استفاده از زمانسنج: هر بسته اگر در مدت زمان معینی به مقصد نرسید، دوباره ارسال می شود.

[ویرایش] کنترل جریان

برای یکی کردن سرعت ارسال و دریافت بسته های اطلاعاتی معمولا از راهکار های کنترل جریان استفاده می شود. در زیر چند راهکار را بیان می کنیم.

کنترل جریان بر اساس بازخور: گیرنده آمادگی خود را برای دریافت بسته ها اعلام میکند.
کنترل جریان بر اساس نرخ

[ویرایش] پروتکل های لینک داده

پروتکل یکطرفه نا مقید
پروتکل توقف-انتظار یکطرفه
پروتکل یکطرفه برای کانال های نویز دار
پروتکل پنجره لغزنده ۱-بیتی
پروتکل N تا به عقب برگرد
پروتکل تکرار انتخابی

در این بخش پروتکل یکطرفه نا مقید که ساده ترین این پروتکل ها(و البته ناقص ترین آنها) را ارائه می کنیم:

/* Protocol 1 (utopia) provides for data transmission in one direction only, from
   sender to receiver.  The communication channel is assumed to be error free
   and the receiver is assumed to be able to process all the input infinitely quickly.
   Consequently, the sender just sits in a loop pumping data out onto the line as
   fast as it can. */

typedef enum {frame_arrival} event_type;
#include "protocol.h"

void sender1(void)
{
  frame s;                      /* buffer for an outbound frame */
  packet buffer;                /* buffer for an outbound packet */

  while (true) {
        from_network_layer(&buffer);        /* go get something to send */
        s.info = buffer;        /* copy it into s for transmission */
        to_physical_layer(&s);      /* send it on its way */
  }     /* Tomorrow, and tomorrow, and tomorrow,
           Creeps in this petty pace from day to day
           To the last syllable of recorded time.
                - Macbeth, V, v */
}


void receiver1(void)
{
  frame r;
  event_type event;             /* filled in by wait, but not used here */

  while (true) {
        wait_for_event(&event);      /* only possibility is frame_arrival */
        from_physical_layer(&r); /* go get the inbound frame */
        to_network_layer(&r.info); /* pass the data to the network layer */
  }
}