Ağ katmanı paketlerinin kaynak ana bilgisayardan hedef ana bilgisayara aktarılması için farklı fiziksel ağlarda geçiş yapmaları gerekir. Bu fiziksel ağlar, bakır teller, mikrodalgalar, optik fiberler ve uydu bağlantıları gibi farklı fiziksel ortam türlerinden oluşabilir. Ağ katmanı paketlerinin bu farklı ortamlara doğrudan erişmenin bir yolu yoktur.
OSI veri bağlantısı katmanı(data-link layer) tarafından tanımlanan hizmetler, iletim için ağ katmanı paketleri hazırlar ve fiziksel ortama erişimi kontrol eder. Bu bölüm, veri bağlantı katmanının genel işlevlerini ve onunla ilişkili protokolleri tanıtır.
Veri bağlantı katmanı, ortak bir yerel medya üzerinden veri alışverişi için bir araç sağlar. Veri bağlantı katmanı, ana bilgisayarlar arasında iletişim için verilerin paketlenmesinden sorumlu birçok üst katman hizmetini, bu verileri medyaya aktarmak için hizmetler ile bağlar.
Bu verileri yerel ortama aktarmak için, veri bağlantı katmanı bunları çerçevelere yeniden paketler ve çerçevelerin ortama erişimini kontrol eder. Tanımlanamayan sayıda fiziksel ortam bulunduğundan, çok çeşitli veri bağlantı katmanı protokolleri, farklı çerçeve türlerini ve medyaya erişimi kontrol etmek için farklı yöntemleri tanımlar. Bazı çerçeve türleri ve veri bağlantı katmanı hizmetleri LAN’lar için iletişimi destekler; diğerleri WAN’lar arasındaki iletişimi destekler. Bazı çerçeve türleri belirli bir ortam türünde kullanılır; diğerleri birden fazla ortam türünde kullanılabilir.
Bu nedenle, veri bağlantı katmanının işlevlerini genelleştirmek kolay bir iş değildir. Veri bağlantı katmanı hakkında bilgi edinmek için, bu bölüm OSI modeli tarafından tarif edildiği gibi veri bağlantı katmanının genellemelerini inceler ve ardından bazı mantıksal topolojiler de dahil olmak üzere farklı veri bağlantısı türleri ve fiziksel teknolojiler hakkında bilgi verir. Son olarak Ethernet, fiziksel ve veri bağlantı katmanlarına örnek olarak sunulmuştur.
Veri bağlantı katmanı iki temel hizmeti yerine getirir:
■ Üst katmanların, çerçeveleme gibi teknikleri kullanarak ortama erişmesine izin verir
■ Ortam erişim kontrolü (MAC) ve hata algılama gibi teknikler kullanılarak verilerin ortama nasıl yerleştirileceğini ve ortamdan nasıl alındığını kontrol eder
Veri bağlantı katmanı, fiziksel bir ağ ortamı üzerinden düğümler (Katman 2’de iletişim kuran cihazlar) arasındaki çerçevelerin değişiminden sorumludur. Bu, paketin bir çerçeveye kapsüllenmesini, çerçevenin medyaya yerleştirilmesini, çerçevenin medyadan alınmasını ve çerçevenin tekrar bir pakete özümlenmesini içerir.
Kaynak düğümde, veri bağlantı katmanı ortam için iletişim hazırlar. Düğümün üst katmanlarının işlevleri, iletişimin hangi ortamı kullanacağının veya iletişimin kaç farklı ortamın üzerinde seyahat edebileceğinin farkında değildir. Veri bağlantı katmanı, yüksek katmanlardaki iletişim süreçlerini uçtan uca meydana gelen ortam geçişlerinden etkili bir şekilde yalıtır.
Ağ katmanı protokollerinin, iletişimin hangi ortamı kullanacağının farkında olması gerekmez. Bir ağ modeli, her katmanın diğer katmanların rolleri için minimum endişe ile işlev görmesini sağlar. Veri bağlantı katmanı, üst katmanları ağa veri koyma ve ağdan veri alma sorumluluğundan kurtarır. Bu katman, verinin iletileceği her ortam için iletişim süreçlerini desteklemeye yönelik hizmetler sağlar.
Herhangi bir ağ katmanı paketinin herhangi bir değişiminde, çok sayıda veri bağlantı katmanı ve ortam geçişi olabilir. Yani, paket farklı ortamlardan geçerken farklı çerçevelere yeniden paketlenebilir. Yol boyunca her bir sıçramda, genellikle bir yönlendirici olan bir aracı cihaz çerçeveyi aşağıdaki gibi işler:
- Bir ortamdan çerçeveyi kabul etme
- Çerçevenin bir pakete dekapülasyonu
- Sonraki medyaya uygun yeni bir çerçeve oluşturulması
- Paketi yeni çerçevenin içinde fiziksel ağın bir sonraki bölümüne iletmek
Her sekmede, alınan çerçeve de hatalar için incelenir. Alınan bir çerçevede bir hata bulunursa, çerçeve atılır. Çerçeve iyi ise, veri bağlantı katmanı paketi üst katman protokolüne, bu durumda IPv4 veya IPv6’ya yönlendirir.
Örnek olarak, aşağıdaki şekil uzaktaki iki ana bilgisayar arasındaki veri iletişimini göstermektedir. İki ana bilgisayar, eş ağ katmanı protokolleriyle (örneğin IP) iletişim kurabilse de, IP paketlerini çeşitli LAN ve WAN türleri üzerinden taşımak için çok sayıda veri bağlantı katmanı protokolü kullanılmaktadır. Bu iki ana bilgisayar arasındaki paket alışverişi, veri bağlantı katmanında bulunması gereken çok çeşitli protokoller gerektirir. Her yönlendiricide, yeni bir ortam üzerinde taşıma için farklı bir veri bağlantı katmanı protokolü kullanılır.
Yukarıdaki şekilde gösterilen cihazlar arasındaki her bir bağlantıda farklı bir ortam kullanılır. İlk bilgisayar ve yönlendirici arasında bir Ethernet bağlantısı vardır. Yönlendiriciler bir uydu bağlantısı üzerinden bağlanır ve dizüstü bilgisayar kablosuz bir bağlantı aracılığıyla son yönlendiriciye bağlanır. Bu örnekte, bir IP paketi PC’den dizüstü bilgisayara giderken, PC’den ayrılan bir Ethernet çerçevesine kapsüllenecektir. İlk yönlendiricide, Ethernet çerçevesi kesilir, işlenir ve daha sonra uydu bağlantısını geçmek için yeni bir veri bağlantısı çerçevesine kapsüllenir. Son bağlantı için paket, yönlendiriciden dizüstü bilgisayara kablosuz bir veri bağlantısı çerçevesi kullanır.
Veri bağlantı katmanı olmadan, IP gibi bir ağ katmanı protokolü, bir dağıtım yolu boyunca var olabilecek her türlü medyaya bağlanmak için hükümler gerektirir. Ayrıca, IP’nin her yeni ağ teknolojisi veya aracı geliştirilişinde uyarlanması gerekecektir. Ağ katmanı standartlarındaki bu sık değişiklik, protokolü ve ağ ortamı inovasyonunu ve gelişimini engelleyecektir. Bu, ağ oluşturmada katmanlı bir yaklaşım kullanmanın önemli bir nedenidir.
Ağ katmanlarının bu izolasyonu nedeniyle, çok çeşitli veri bağlantı katmanı protokollerinin geliştirilmesi devam etmektedir. Veri bağlantı katmanı hizmetleri yelpazesi, şu anda kullanılan tüm medya türlerini ve bunlara erişme yöntemlerini içermelidir. Veri bağlantı katmanı tarafından sağlanan iletişim hizmetlerinin sayısı nedeniyle, rollerini genelleştirmek ve genel bir hizmet grubuna örnekler vermek zordur. Bu nedenle, herhangi bir protokol tüm bu veri bağlantı katmanı hizmetlerini destekleyebilir veya desteklemeyebilir.