6.1.1 — The Data Link Layer (Канальный уровень)
Что такое Data Link Layer?
Уровень 2 (Layer 2) модели OSI — это канальный уровень. Его задача — подготовить данные сетевого уровня (Layer 3) для передачи по физической среде.
Проще говоря: Layer 3 знает IP-адреса, но понятия не имеет, что за кабель или Wi-Fi используется. Layer 2 берёт это на себя — он работает с конкретным “железом” (NIC ↔ NIC).
Что делает Data Link Layer:
1. Даёт верхним уровням доступ к среде передачи — Layer 3 (IP) не знает и не должен знать, Ethernet это, Wi-Fi или что-то ещё.
2. Принимает пакеты Layer 3 и упаковывает их во фреймы (frames) — добавляет L2-заголовок с MAC-адресами.
3. Контролирует передачу данных — управляет тем, как данные помещаются на среду и принимаются с неё.
4. Обменивается фреймами между узлами (node to node) — между двумя непосредственно подключёнными устройствами.
5. Получает входящие фреймы и передаёт пакеты выше — извлекает L3-пакет и отправляет его нужному протоколу верхнего уровня.
6. Обнаруживает ошибки и отбрасывает повреждённые фреймы.
Зачем нужен отдельный Layer 2?
Без него протоколу IP пришлось бы самому поддерживать каждый тип физической среды. Появился новый тип кабеля — IP нужно переписывать. Это нереально. Layer 2 решает эту проблему — IP работает поверх него, не задумываясь о физике.
Структура фрейма (из диаграммы)
Когда PC1 (192.168.1.110) отправляет данные на Web Server (192.168.1.5):
┌─────────────────────┬──────────────────────────────────┐
│ L2 Header │ L3 IP Packet │
├──────────┬──────────┼──────────────────┬───────────────┤
│ Dest NIC │ Src NIC │ Source IP │ Destination IP│
│ (MAC) │ (MAC) │ 192.168.1.110 │ 192.168.1.5 │
└──────────┴──────────┴──────────────────┴───────────────┘
L2 Header содержит MAC-адреса (NIC → NIC, то есть “физический адрес” карты). L3 Packet содержит IP-адреса (логическая адресация).
💡 Нода (node) — любое устройство на пути передачи данных: конечное (ПК, телефон) или промежуточное (коммутатор). Layer 2 отвечает за передачу между двумя соседними нодами.
6.1.2 — IEEE 802 LAN/MAN Data Link Sublayers
Два подуровня Layer 2
Data Link Layer (Layer 2) в стандартах IEEE 802 делится на два подуровня:
LLC (Logical Link Control) — IEEE 802.2
Верхний подуровень, программный. Работает как посредник между сетевым уровнем (IP) и железом.
Главная задача: указать во фрейме, какой L3-протокол используется (IPv4 или IPv6). Это позволяет одной сетевой карте работать одновременно с несколькими протоколами Layer 3.
LLC берёт IP-пакет и добавляет к нему управляющую информацию Layer 2, чтобы доставить его до следующего узла.
MAC (Media Access Control) — IEEE 802.3 / 802.11 / 802.15
Нижний подуровень, реализован в железе (в самой NIC). Отвечает за физическую передачу данных по проводной или беспроводной среде.
MAC обеспечивает инкапсуляцию данных через три механизма:
Frame delimiting (разграничение фрейма) — специальные биты-разделители обозначают начало и конец фрейма, синхронизируя отправителя и получателя.
Addressing (адресация) — добавляет MAC-адреса источника и назначения для доставки фрейма между устройствами в одной среде.
Error detection (обнаружение ошибок) — в конце фрейма добавляется трейлер (FCS), по которому получатель проверяет целостность данных.
MAC также управляет доступом к общей среде — когда несколько устройств разделяют одну среду (half-duplex), MAC решает, кто и когда может передавать. При full-duplex это не нужно.
💡 Аналогия: LLC — это менеджер, который говорит “это IPv6-пакет”. MAC — это рабочий, который физически кладёт данные на “провод” и следит, чтобы никто не мешал.
6.1.3 — Providing Access to Media
Главная идея
Пакет путешествует от источника к назначению через разные сети с разными типами среды (Ethernet, Serial/WAN, Wi-Fi и т.д.). На каждом участке пути Layer 2 упаковывает пакет в подходящий для этой среды фрейм.
Что роутер делает на каждом хопе (hop):
1. Принимает фрейм с входящего интерфейса
2. Де-инкапсулирует фрейм → извлекает L3-пакет
3. Ре-инкапсулирует пакет в НОВЫЙ фрейм (для следующей среды)
4. Отправляет новый фрейм на следующий сегмент сети
Это происходит на каждом роутере по пути. L3-пакет (IP) остаётся неизменным, а L2-фрейм меняется на каждом участке.
Наглядно из диаграмм:
Участок 1 — Ethernet (LAN):
PC отправляет фрейм с Ethernet-заголовком (MAC-адреса) на роутер.
Роутер получает фрейм → снимает LAN Header/Trailer → видит чистый IP-пакет.
Участок 2 — Serial (WAN):
Роутер оборачивает тот же IP-пакет в WAN-фрейм и отправляет дальше по serial-линку.
Почему разные фреймы?
Потому что каждая среда имеет свои правила:
- Ethernet LAN — много устройств конкурируют за среду → нужен MAC-sublayer с управлением доступом
- Serial WAN — только два устройства напрямую → управление доступом не нужно, используется другой формат фрейма (например, HDLC или PPP)
💡 IP-пакет (Layer 3) — как письмо. Фрейм (Layer 2) — как конверт. На каждом почтовом отделении (роутере) письмо перекладывают в новый конверт, подходящий для следующего маршрута.
6.1.4 Стандарты канального уровня (Data Link Layer)
Главная идея
Протоколы канального уровня (Layer 2) не определяются через RFC и IETF — в отличие от протоколов верхних уровней (TCP, IP, HTTP и т.д.).
Вместо этого их стандартизируют специальные инженерные организации.
Организации и их роль
| Организация | Расшифровка | Что стандартизируют |
|---|---|---|
| IEEE | Institute of Electrical and Electronics Engineers | Ethernet (802.3), WiFi (802.11), VLAN (802.1Q) |
| ITU | International Telecommunication Union | Телекоммуникации, DSL, оптика |
| ISO | International Organization for Standardization | OSI модель, общие стандарты |
| ANSI | American National Standards Institute | Американские стандарты передачи данных |
Почему не IETF/RFC?
IETF / RFC → протоколы верхних уровней
TCP, IP, HTTP, DNS, BGP...
IEEE / ITU / ISO / ANSI → физический и канальный уровень
Ethernet, WiFi, оптика...
IETF занимается логическими протоколами передачи данных, а физические среды и форматы фреймов — это область инженерных организаций.
Самый важный для тебя — IEEE
Именно IEEE определил стандарты которые ты уже изучал:
- 802.3 — Ethernet
- 802.1Q — VLAN тегирование (dot1Q который прописываешь на сабинтерфейсах)
- 802.11 — WiFi
- 802.1X — аутентификация (RADIUS/WPA2-Enterprise)
