Podręcznik
Warstwa łącza danych to druga warstwa modelu OSI, odpowiedzialna za niezawodne przesyłanie ramek danych między bezpośrednio połączonymi urządzeniami sieciowymi. Jej główną rolą jest organizacja surowych bitów warstwy fizycznej w logiczne jednostki – ramki – oraz zapewnienie ich poprawnej transmisji przez medium komunikacyjne. Warstwa ta realizuje funkcje takie jak adresowanie fizyczne (MAC), wykrywanie i korekcję błędów, kontrolę przepływu oraz zarządzanie dostępem do wspólnego medium transmisyjnego. W tym celu stosuje różne protokoły dostępu do medium, takie jak CSMA/CD w Ethernet czy HDLC i LCP w PPP. Technologie takie jak Ethernet, PPP i Frame Relay są przykładami różnych sposobów implementacji tej warstwy, przystosowanych do pracy w sieciach lokalnych, punkt-punkt oraz rozległych. Poprawne działanie warstwy łącza danych ma kluczowe znaczenie dla efektywnej pracy całego stosu protokołów sieciowych i minimalizacji strat w transmisji.
1. Warstwa Fizyczna i Nośniki Transmisyjne
1.2. Charakterystyka warstwy fizycznej
Warstwa fizyczna, będąca najniższą warstwą w modelu OSI, jest podstawą każdej sieci komputerowej. Odpowiada za przesyłanie surowych bitów danych przez fizyczne medium transmisyjne, niezależnie od ich treści i struktury. Ta warstwa definiuje specyfikacje elektryczne, mechaniczne, procedury i funkcje niezbędne do aktywowania, utrzymywania i dezaktywowania fizycznych połączeń. Jest niezbędna do realizacji podstawowych funkcji sieci, takich jak inicjalizacja połączeń, synchronizacja transmisji oraz regulacja przepływu danych.
Elementy Warstwy Fizycznej
Urządzenia i Sprzęt Sieciowy: Do urządzeń warstwy fizycznej należą kable, światłowody, złącza, repeatery, huby, karty sieciowe (NICs), modemy oraz inne urządzenia transmisyjne. Każde z tych urządzeń ma specyficzne wymagania dotyczące sygnałów, napięć, konnektorów i protokołów fizycznych.
Sygnały i Kodowanie: Warstwa fizyczna zajmuje się przekształcaniem bitów danych na sygnały elektryczne, świetlne lub radiowe. Proces ten nazywany jest kodowaniem sygnału. W zależności od medium i technologii, kodowanie może obejmować różne formy modulacji sygnału, takie jak modulacja amplitudy, częstotliwości lub fazy.
Prędkość Transmisji i Synchronizacja: Warstwa fizyczna definiuje również prędkość transmisji danych, mierzoną w bitach na sekundę (bps). Prędkość ta może być różna w zależności od medium i technologii. Ważnym aspektem jest synchronizacja transmisji, która zapewnia, że nadawca i odbiorca są zsynchronizowani czasowo, co umożliwia poprawne odczytanie sygnału.
Specyfikacje i Standardy
Elektryczne i Mechaniczne Specyfikacje: Warstwa fizyczna określa charakterystyki napięcia, poziomy sygnałów, schematy połączeń i typy złączy. Na przykład, w przypadku Ethernetu wykorzystującego kable miedziane, standardy określają właściwości elektryczne takich połączeń.
Topologie Sieciowe: Warstwa fizyczna jest również odpowiedzialna za topologie sieci, czyli układ fizycznych połączeń w sieci. Przykłady topologii to topologia gwiazdy, pierścienia, szyny czy siatki, każda z własnymi zaletami i ograniczeniami w kontekście wydajności i niezawodności.