Fiziksel ve Veri Bağlantı Katmanları

OSI modeli, en altta donanıma en yakın bileşenlerle başlar. 1. Katman fiziksel katman, 2. Katman ise veri bağlantısı katmanıdır. Bu iki katman birlikte ham bitleri bir ortama aktarır ve aynı yerel ağdaki bir sonraki cihaza güvenilir biçimde ulaştırır. Diğer her şeyin dayandığı bu iki katman, elektrik veya ışık sinyallerini kullanılabilir çerçevelere dönüştürür.

Fiziksel katman, bitlerin sinyaller olarak gerçek aktarımıyla ilgilenir. Kabloları, konektörleri, gerilim düzeylerini, ışık darbelerini ve radyo dalgalarını kapsar. Tek amacı ham 1'leri ve 0'ları bir ortam üzerinden taşımaktır; adresleri veya anlamı anlayamaz. Kablo ya da bağlantı noktası gibi fiziksel olarak dokunabildiğiniz her şey fiziksel katmanda bulunur.

1. Katmanda veriler, fiziksel sinyaller olarak kodlanmış bir bit akışından ibarettir. Bakır kablolarda bitler gerilim değişimleridir; fiberde ışık darbeleridir; kablosuz ağda ise radyo dalgalarıdır. Fiziksel katman, her iki ucun da aynı fikirde olması için 1'in ve 0'ın nasıl gösterileceğini tanımlar. Bu tanım yanlış olursa hiçbir üst katman çalışamaz; çünkü bitler doğru şekilde ulaşmaz.

Veri bağlantısı katmanı, ham bitleri çerçeve adı verilen yapılandırılmış birimlere dönüştürür; yerel adresleme ve hata denetimi ekler. Görevi, aynı yerel ağ kesimindeki iki cihaz arasında güvenilir teslimat sağlamaktır. 1. Katman yalnızca sinyal gönderirken 2. Katman bu sinyallere yapı ve hedef kazandırarak yerel iletişimi güvenilir hâle getirir.

Çerçeve, veri bağlantısı katmanının birimidir. Verileri, kaynak ve hedef donanım adresleriyle bir hata denetimi değeri içeren bir başlık ve kuyrukla sarar. Başlık, bir sonraki cihaza çerçeveyi kimin alması gerektiğini bildirir; kuyruk ise alıcının çerçevenin bozulmadan ulaştığını doğrulamasını sağlar. Çerçeveleme, 2. Katmanın bitleri yerel teslimat için paketleme biçimidir.

2. Katman, yerel ağdaki cihazları tanımlamak için MAC adreslerini (Ortam Erişim Denetimi) kullanır. MAC adresi, ağ bağdaştırıcısına kalıcı olarak işlenmiş benzersiz bir donanım adresidir ve altı çift onaltılık basamak şeklinde yazılır. IP adreslerinin aksine MAC adresleri yereldir ve fiziksel cihaza bağlıdır. Anahtarlar, bir LAN üzerindeki çerçeveleri doğru bağlantı noktasına iletmek için bunları kullanır.

Veri bağlantısı katmanı, çerçeve denetim dizisi adı verilen kuyruktaki bir değeri kullanarak her çerçevede hata denetimi yapar. Alıcı bu değeri yeniden hesaplayıp karşılaştırır; değerler farklıysa çerçeve bozulmuştur ve atılır. Bu işlem, elektriksel gürültü veya parazit kaynaklı hasarı yakalar. 2. Katmandaki hata algılama, bozuk verilerin üst katmanları fark edilmeden etkilemesini önler.

Veri bağlantısı katmanı iki bölüme ayrılır: ortama erişimi denetleyen ve donanım adreslemesini yöneten MAC alt katmanı ile üst katmanla iletişimi yöneten LLC (Mantıksal Bağlantı Denetimi) alt katmanı. Bu ayrım, tek bir üst düzey arayüzün birçok farklı fiziksel teknoloji üzerinde çalışmasını sağlar. Donanım adreslemesi ve ortam erişimi MAC alt katmanında gerçekleşir.

Bazı cihazlar çoğunlukla bu katmanlarda çalışır. Dağıtıcılar ve temel kablolar, sinyalleri yalnızca taşıyarak 1. Katmanda çalışır. Anahtarlar ise 2. Katmanda çalışır ve çerçeveleri doğru bağlantı noktasına iletmek için MAC adreslerini okur. Bir cihazın hangi katmanda çalıştığını bilmek, neleri yapıp neleri yapamayacağını anlamanızı sağlar; bu da ağ tasarlarken veya onarırken hayati önem taşır.

1. ve 2. Katmanlar yalnızca tek bir yerel ağ içindeki iletişimi yönetir. MAC adresleri genel yönlendirme için tasarlanmadığından ayrı ağlar arasında veri taşıyamazlar. Bir ağdan diğerine geçmek için 3. Katmana ve IP adreslerine ihtiyaç duyarsınız. Bu sınır, üst katmanların neden var olduğunu ve farklı ağları bir anahtarın değil, yönlendiricinin neden birbirine bağladığını açıklar.

Fiziksel katman, ham bitleri bir ortam üzerinden sinyaller olarak gönderir; veri bağlantısı katmanı ise bu bitleri güvenilir yerel teslimat için çerçevelere, MAC adreslerine ve hata denetimine sahip olacak şekilde paketler. Dağıtıcılar 1. Katmanda, anahtarlar 2. Katmanda bulunur. Bu alt katmanlar birlikte elektrik veya ışık sinyallerini aynı ağdaki komşu cihazlar arasında güvenilir iletişime dönüştürür.

Veri bağlantısı katmanı, fiziksel katmandan gelen ham bitlere ne ekler?

Fiziksel katman (1. Katman), ham bitleri kablolar, fiber veya radyo üzerinden sinyaller olarak iletir. Veri bağlantısı katmanı (2. Katman), bitleri hata algılama amacıyla MAC adreslerine ve çerçeve denetim dizisine sahip çerçevelere paketleyerek güvenilir yerel teslimat sağlar. 2. Katmanda MAC ve LLC alt katmanları bulunur. Dağıtıcılar 1. Katmanda, anahtarlar 2. Katmanda çalışır. Bu katmanlar yalnızca yerel iletişimi yönetir; ağlar arasında geçiş için 3. Katman gerekir.