De fysieke laag en de datalinklaag

Op laag 1 zijn gegevens slechts een stroom bits die als fysieke signalen zijn gecodeerd. Op koper zijn bits spanningsveranderingen; in glasvezel zijn het lichtpulsen; bij Wi-Fi zijn het radiogolven. De fysieke laag bepaalt hoe een 1 en een 0 worden weergegeven, zodat beide uiteinden dezelfde interpretatie gebruiken. Als dit niet klopt, kan geen hogere laag functioneren, omdat de bits niet correct aankomen.

De datalinklaag neemt onbewerkte bits en ordent ze in gestructureerde eenheden die frames heten. Daarbij voegt de laag lokale adressering en foutcontrole toe. Het doel is betrouwbare aflevering tussen twee apparaten op hetzelfde lokale netwerksegment. Terwijl laag 1 alleen signalen verstuurt, geeft laag 2 die signalen structuur en een bestemming, waardoor lokale communicatie betrouwbaar wordt.

Een frame is de eenheid van de datalinklaag. Het omringt de gegevens met een kop en een afsluiting waarin de hardwareadressen van de bron en de bestemming en een waarde voor foutcontrole staan. De kop vertelt het volgende apparaat wie het frame moet ontvangen; met de afsluiting kan de ontvanger controleren of het frame onbeschadigd is aangekomen. Framing is de manier waarop laag 2 bits verpakt voor lokale aflevering.

Laag 2 gebruikt MAC-adressen (Media Access Control) om apparaten op een lokaal netwerk te identificeren. Een MAC-adres is een uniek hardwareadres dat in een netwerkadapter is ingebouwd en wordt geschreven als zes paren hexadecimale cijfers. In tegenstelling tot IP-adressen zijn MAC-adressen lokaal en gekoppeld aan het fysieke apparaat. Switches gebruiken ze om frames naar de juiste poort op een LAN te sturen.

De datalinklaag controleert elk frame op fouten met behulp van een waarde in de afsluiting die een frame check sequence heet. De ontvanger berekent deze waarde opnieuw en vergelijkt beide waarden. Als ze verschillen, is het frame beschadigd en wordt het verwijderd. Zo wordt schade door elektrische ruis of interferentie gedetecteerd. Foutdetectie op laag 2 voorkomt dat beschadigde gegevens onopgemerkt hogere lagen aantasten.

De datalinklaag is opgesplitst in twee delen: de sublaag MAC, die de toegang tot het medium regelt en de hardwareadressering afhandelt, en de sublaag LLC (Logical Link Control), die de communicatie met de bovenliggende laag beheert. Dankzij deze splitsing kan één interface van een hogere laag over veel verschillende fysieke technologieën werken. Hardwareadressering en toegang tot het medium vinden plaats in de MAC-sublaag.

Bepaalde apparaten werken voornamelijk op deze lagen. Hubs en eenvoudige kabels werken op laag 1 en verplaatsen alleen signalen. Switches werken op laag 2 en lezen MAC-adressen om frames naar de juiste poort door te sturen. Als je weet op welke laag een apparaat werkt, weet je wat het wel en niet kan doen. Dat is essentieel bij het ontwerpen of repareren van een netwerk.

Laag 1 en 2 verzorgen alleen communicatie binnen één lokaal netwerk. Ze kunnen geen gegevens tussen afzonderlijke netwerken verplaatsen, omdat MAC-adressen niet bedoeld zijn voor wereldwijde routering. Om van het ene netwerk naar het andere te gaan, heb je laag 3 en IP-adressen nodig. Deze grens verklaart precies waarom hogere lagen bestaan en waarom een router, en geen switch, verschillende netwerken met elkaar verbindt.

De fysieke laag verstuurt onbewerkte bits als signalen over een medium, en de datalinklaag verpakt die bits in frames met MAC-adressen en foutcontrole voor betrouwbare lokale aflevering. Hubs bevinden zich op laag 1 en switches op laag 2. Samen zetten deze onderste lagen elektrische of lichtsignalen om in betrouwbare communicatie tussen aangrenzende apparaten op hetzelfde netwerk.

De fysieke laag (laag 1) verzendt onbewerkte bits als signalen via kabels, glasvezel of radio. De datalinklaag (laag 2) verpakt bits in frames met MAC-adressen en een frame check sequence voor foutdetectie, zodat lokale aflevering betrouwbaar verloopt. Laag 2 heeft de sublagen MAC en LLC. Hubs werken op laag 1 en switches op laag 2. Deze lagen verzorgen alleen lokale communicatie; voor communicatie tussen netwerken is laag 3 nodig.