Data Link Frame

Data Link Frame

A MOLDURA

Este tópico discute em detalhes o que acontece com o quadro de enlace de dados conforme ele se move por uma rede. As informações anexadas a um quadro são determinadas pelo protocolo que está sendo usado.

A camada de enlace de dados prepara os dados encapsulados (geralmente um pacote IPv4 ou IPv6) para transporte pela mídia local, encapsulando-os com um cabeçalho e um trailer para criar um quadro.

O protocolo de enlace de dados é responsável pelas comunicações NIC-para-NIC na mesma rede. Embora existam muitos protocolos de camada de enlace de dados diferentes que descrevem os quadros da camada de enlace, cada tipo de quadro tem três partes básicas:

  • Cabeçalho
  • Dados
  • Reboque

Ao contrário de outros protocolos de encapsulamento, a camada de enlace de dados anexa informações na forma de um trailer no final do quadro.

Todos os protocolos da camada de enlace de dados encapsulam os dados dentro do campo de dados do quadro. No entanto, a estrutura do quadro e os campos contidos no cabeçalho e no trailer variam de acordo com o protocolo.

Não existe uma estrutura de quadro que atenda às necessidades de todo o transporte de dados em todos os tipos de mídia. Dependendo do ambiente, a quantidade de informações de controle necessária no quadro varia para corresponder aos requisitos de controle de acesso da mídia e da topologia lógica. Por exemplo, um quadro WLAN deve incluir procedimentos para evitar colisões e, portanto, requer informações de controle adicionais quando comparado a um quadro Ethernet.

Conforme mostrado na figura, em um ambiente frágil, mais controles são necessários para garantir a entrega. Os campos de cabeçalho e trailer são maiores, pois mais informações de controle são necessárias.

Os campos de cabeçalho e trailer

É necessário maior esforço para garantir a entrega. Isso significa maior sobrecarga e taxas de transmissão mais lentas.

FRAME FIELDS

O enquadramento divide o fluxo em agrupamentos decifráveis, com informações de controle inseridas no cabeçalho e no trailer como valores em campos diferentes. Esse formato fornece aos sinais físicos uma estrutura que é reconhecida pelos nós e decodificada em pacotes no destino.

Os campos do quadro genérico são mostrados na figura. Nem todos os protocolos incluem todos esses campos. Os padrões para um protocolo de enlace de dados específico definem o formato do quadro real.

Campos de quadro Rede

Os campos do quadro incluem o seguinte:

  • Sinalizadores do indicador de início e parada do quadro – Usados ​​para identificar os limites de início e fim do quadro.
  • Endereçamento – Indica os nós de origem e destino na mídia.
  • Tipo – Identifica o protocolo da camada 3 no campo de dados.
  • Controle – Identifica serviços especiais de controle de fluxo, como qualidade de serviço (QoS). QoS dá prioridade de encaminhamento a certos tipos de mensagens. Por exemplo, os quadros de voz sobre IP (VoIP) normalmente recebem prioridade porque são sensíveis ao atraso.
  • Dados – Contém a carga útil do quadro (ou seja, cabeçalho do pacote, cabeçalho do segmento e os dados).
  • Detecção de erro – Incluído após os dados para formar o trailer.

Os protocolos da camada de enlace de dados adicionam um trailer ao final de cada quadro. Em um processo denominado detecção de erro, o trailer determina se o quadro chegou sem erros. Ele coloca um resumo lógico ou matemático dos bits que compõem o quadro no trailer. A camada de enlace de dados adiciona detecção de erro porque os sinais na mídia podem estar sujeitos a interferência, distorção ou perda que mudaria substancialmente os valores de bit que esses sinais representam.

Um nó de transmissão cria um resumo lógico do conteúdo do quadro, conhecido como valor de verificação de redundância cíclica (CRC). Este valor é colocado no campo de sequência de verificação de quadro (FCS) para representar o conteúdo do quadro. No trailer Ethernet, o FCS fornece um método para o nó receptor determinar se o quadro sofreu erros de transmissão.

CAMADA 2 ENDEREÇOS

A camada de enlace fornece o endereçamento usado no transporte de um quadro em uma mídia local compartilhada. Os endereços dos dispositivos nesta camada são chamados de endereços físicos. O endereçamento da camada de enlace está contido no cabeçalho do quadro e especifica o nó de destino do quadro na rede local. Geralmente, está no início do quadro, de modo que a NIC pode determinar rapidamente se ele corresponde ao seu próprio endereço da camada 2 antes de aceitar o restante do quadro. O cabeçalho do quadro também pode conter o endereço de origem do quadro.

Ao contrário dos endereços lógicos da Camada 3, que são hierárquicos, os endereços físicos não indicam em qual rede o dispositivo está localizado. Em vez disso, o endereço físico é exclusivo para o dispositivo específico. Um dispositivo ainda funcionará com o mesmo endereço físico da Camada 2, mesmo se o dispositivo for movido para outra rede ou sub-rede. Portanto, os endereços da camada 2 são usados ​​apenas para conectar dispositivos dentro da mesma mídia compartilhada, na mesma rede IP.

As figuras ilustram a função dos endereços da Camada 2 e Camada 3. Conforme o pacote IP viaja de host para roteador, roteador para roteador e, finalmente, roteador para host, em cada ponto ao longo do caminho o pacote IP é encapsulado em um novo quadro de enlace de dados. Cada quadro de link de dados contém o endereço de link de dados de origem da NIC que envia o quadro e o endereço de link de dados de destino da NIC que recebe o quadro.

Clique em cada botão para obter mais informações.

O host de origem encapsula o pacote IP da Camada 3 em um quadro da Camada 2. No cabeçalho do quadro, o host adiciona seu endereço da Camada 2 como origem e o endereço da Camada 2 para R1 como destino.

Host para roteador

R1 encapsula o pacote IP da Camada 3 em um novo quadro da Camada 2. No cabeçalho do quadro, R1 adiciona seu endereço da Camada 2 como origem e o endereço da Camada 2 para R2 como destino.

Roteador para Roteador

R2 encapsula o pacote IP da Camada 3 em um novo quadro da Camada 2. No cabeçalho do quadro, R2 adiciona seu endereço da Camada 2 como origem e o endereço da Camada 2 para o servidor como destino.

Roteador para Host

O endereço da camada de enlace é usado apenas para entrega local. Os endereços nesta camada não têm significado além da rede local. Compare isso com a Camada 3, onde os endereços no cabeçalho do pacote são transportados do host de origem para o host de destino, independentemente do número de saltos de rede ao longo da rota.

Se os dados devem passar para outro segmento de rede, um dispositivo intermediário, como um roteador, é necessário. O roteador deve aceitar o quadro com base no endereço físico e desencapsular o quadro para examinar o endereço hierárquico, que é o endereço IP. Usando o endereço IP, o roteador pode determinar a localização da rede do dispositivo de destino e o melhor caminho para alcançá-lo. Quando sabe para onde encaminhar o pacote, o roteador cria um novo quadro para o pacote, e o novo quadro é enviado ao próximo segmento de rede em direção ao seu destino final.

FRAMES LAN E WAN

Os protocolos Ethernet são usados ​​por LANs com fio. As comunicações sem fio se enquadram nos protocolos WLAN (IEEE 802.11). Esses protocolos foram projetados para redes multiacesso.

As WANs tradicionalmente usavam outros tipos de protocolos para vários tipos de topologias ponto a ponto, hub-spoke e full mesh. Alguns dos protocolos WAN comuns ao longo dos anos incluem:

  • Protocolo ponto a ponto (PPP)
  • Controle de link de dados de alto nível (HDLC)
  • Transferência de quadro
  • Modo de transferência assíncrona (ATM)
  • X.25

Esses protocolos da camada 2 agora estão sendo substituídos na WAN pela Ethernet.

Em uma rede TCP / IP, todos os protocolos OSI Layer 2 funcionam com IP na OSI Layer 3. No entanto, o protocolo Layer 2 usado depende da topologia lógica e da mídia física.

Cada protocolo realiza controle de acesso à mídia para topologias lógicas da Camada 2 especificadas. Isso significa que vários dispositivos de rede diferentes podem atuar como nós que operam na camada de enlace de dados ao implementar esses protocolos. Esses dispositivos incluem os NICs em computadores, bem como as interfaces em roteadores e switches da Camada 2.

O protocolo da Camada 2 usado para uma topologia de rede específica é determinado pela tecnologia usada para implementar essa topologia. A tecnologia utilizada é determinada pelo tamanho da rede, em termos do número de hosts e da abrangência geográfica, e pelos serviços a serem fornecidos na rede.

Uma LAN normalmente usa uma tecnologia de alta largura de banda capaz de suportar um grande número de hosts. A área geográfica relativamente pequena de uma LAN (um único prédio ou um campus com vários prédios) e sua alta densidade de usuários tornam essa tecnologia econômica.

No entanto, usar uma tecnologia de alta largura de banda geralmente não é econômica para WANs que cobrem grandes áreas geográficas (cidades ou várias cidades, por exemplo). O custo dos links físicos de longa distância e a tecnologia usada para transportar os sinais por essas distâncias normalmente resulta em menor capacidade de largura de banda.

A diferença na largura de banda normalmente resulta no uso de protocolos diferentes para LANs e WANs.

Os protocolos da camada de enlace incluem:

  • Ethernet
  • 802.11 sem fio
  • Protocolo ponto a ponto (PPP)
  • Controle de link de dados de alto nível (HDLC)
  • Transferência de quadro

Veja exemplos de protocolos da camada 2.

Exemplos de protocolos da camada 2
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