AB 05 — Data Link Layer (Schicht 2)
Data Link Layer (Schicht 2) im OSI-Modell
Abschnitt betitelt „Data Link Layer (Schicht 2) im OSI-Modell“Sinn des Data Link Layers (Sicherungsschicht):
Der Data Link Layer (Sicherungsschicht, Layer 2) ist verantwortlich für die fehlerfreie Übertragung von Datenrahmen (Frames) innerhalb eines lokalen Netzwerks (LAN). Er stellt die Verbindung zwischen der physikalischen Schicht (Layer 1) und der Netzwerkschicht (Layer 3) her.
Wichtige Aufgaben des Data Link Layers:
Physische Adressierung: Verwendung von MAC-Adressen, um Daten an das richtige Gerät im Netzwerk zu senden.
Fehlererkennung und -korrektur: Mechanismen wie Prüfsummen (CRC) helfen, Übertragungsfehler zu erkennen.
Zugriffssteuerung: Bestimmt, wie Geräte auf das Netzwerkmedium zugreifen (z. B. Ethernet-CSMA/CD oder WLAN-CSMA/CA).
Datenflusskontrolle: Stellt sicher, dass Sender und Empfänger synchron arbeiten.
Unterteilung des Data Link Layers:
Der Data Link Layer besteht aus zwei Teilschichten:
Logical Link Control (LLC) – Logische Verbindungskontrolle
Media Access Control (MAC) – Medienzugriffskontrolle
- LLC (Logical Link Control):
Zuständig für die Verwaltung der Kommunikation zwischen Geräten über Layer 2.
Bestimmt, welches Protokoll auf der Netzwerkschicht (Layer 3) verwendet wird (z. B. IP, IPX).
Ermöglicht die Fehlererkennung und -korrektur.
Standardisiert durch IEEE 802.2.
- MAC (Media Access Control):
Regelt den Zugriff auf das physische Übertragungsmedium.
Definiert MAC-Adressen als eindeutige Hardware-Adressen zur Identifikation von Geräten.
Implementiert Zugriffsmechanismen wie:
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) – Ethernet
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) – WLAN
Standardisiert durch verschiedene IEEE 802.x-Protokolle (z. B. 802.3 für Ethernet, 802.11 für WLAN).
Sinn von LLC und MAC:
| LLC | LLC sorgt für eine stabile und fehlerfreie Datenübertragung zwischen den Geräten und stellt sicher, dass das richtige Netzwerkprotokoll verwendet wird. |
|---|---|
| MAC | MAC bestimmt, wie Geräte auf das Medium zugreifen und stellt sicher, dass Daten an das richtige Zielgerät weitergeleitet werden. |
Zusammen bilden LLC und MAC die Grundlage für eine zuverlässige Datenübertragung auf Schicht 2 des OSI-Modells, indem sie sowohl die logische Verbindung als auch den physikalischen Medienzugriff steuern.
MAC-Adresse
Abschnitt betitelt „MAC-Adresse“Die MAC-Adresse (Hardware-Adresse) dient als eindeutiger Identifikator des Geräts in einem Rechnernetz. Sie besteht aus 48 Bit (sechs Bytes) und wird in der Regel in hexadezimaler Schreibweise angegeben.
Die ersten 24 Bits (auch OUI – Organizationally Unique Identifier genannt) kodieren den Hersteller und können in einer OUI-Datenbank im Internet nachgeschlagen werden. Die verbleibenden 24 Bits werden vom jeweiligen Hersteller für jede Schnittstelle individuell festgelegt.
Abbildung 1: Vereinfachter Aufbau einer MAC-Adresse
Übliche Schreibweisen
Abschnitt betitelt „Übliche Schreibweisen“
Abbildung 2 : Übliche Schreibweisen
Spezielle MAC-Adresse
Abschnitt betitelt „Spezielle MAC-Adresse“Die MAC-Adresse, bei der alle 48 Bits auf 1 gesetzt sind (ff-ff-ff-ff-ff-ff, oder FF-FF-FF-FF-FF-FF), wird als Broadcast-Adresse verwendet, d.h. sie ist stellvertretend für alle Geräte im Netz.
Herstellercodes von MAC-Adressen (Auswahl)
Abschnitt betitelt „Herstellercodes von MAC-Adressen (Auswahl)“| 00-50-8B-xx-xx-xx | Compaq |
|---|---|
| 00-07-E9-xx-xx-xx | Intel |
| 00-60-2F-xx-xx-xx | Cisco |
| 00-15-F2-xx-xx-xx | Asus |
Ethernet-Frame
Abschnitt betitelt „Ethernet-Frame“Mit Hilfe von Ethernet Frames können Daten zwischen den einzelnen Geräten im lokalen Netz ausgetauscht werden.
Aufbau eines Ethernets-Frames:
Abbildung 3: Aufbau eines Ethernet Frames
Präambel
Die Präambel dient der Synchronisation von Sender und Empfänger. Der Datenrahmen „kündigt“ sich durch die Präambel an. Schließlich könnte es sich bei dem empfangenen Signal auch um ein Signalrauschen oder eine Störung handeln. Damit der Empfänger aber weiß, dass nun ein Ethernet-Frame samt Daten kommt, kündigt die Präambel diesen mit einem vordefinierten Code an. Sie besteht aus einer sieben Byte langen, alternierenden Bitfolge „101010…1010“.
Start of Frame (SOF) / Start Frame Delimiter (SFD) / Starterkennung
Auf die Präambel folgt der Start of Frame. Schließlich ist nach der Präambel klar, dass ein Ethernet-Frame vorliegt und nun muss noch mitgeteilt werden, wann der Ethernet-Frame beginnt. Dies bewerkstelligt die Starterkennung.
Empfänger- und Absenderadresse
Die Empfänger und Absenderadresse sind MAC-Adressen mit der bekannten Größe von jeweils 6 Bytes (48 Bit).
Typ
Das Typ-Feld gibt Auskunft über den Typ Daten, welche im Feld Data transportiert werden.
Beispiele:
| Typ | Protokoll |
|---|---|
| 0x800 | IPv4 |
| 0x86DD | IPv6 |
| 0x806 | ARP |
Nutzdaten
Hier stehen die eigentlichen Nutzdaten, welche transportiert werden sollen (46 bis 1500 Bytes).
FCS (Frame Check Sequence)
Die Frame Check Sequence (FCS), schließt den Ethernet-Frame ab. Im FCS befindet sich eine 32 Bit große Prüfsumme, die über die Felder Destination, bis Data berechnet wird. Die FCS wird beim Sender berechnet und an den Frame angehängt. Der Empfänger führt nach dem Empfang die gleiche Berechnung aus. Stimmt die empfangene nicht mit der selbst berechneten Prüfsumme überein, geht der Empfänger von einer fehlerhaften Übertragung aus, und der Datenblock wird verworfen.
Weitere Infos: https://www.youtube.com/watch?v=50syIpjFgPY&t=122s
Praktische Übung
Abschnitt betitelt „Praktische Übung“Lade dir die Datei AB05.pkt auf Moodle herunter.
Suche nach der MAC-Adresse des Laptops.
Unter dem Menu Desktop gibt es mehrere Programme, die man verwenden kann. Wähle den Command Prompt aus und versuche die MAC-Adresse des Laptops herauszufinden.
Gib dem PC eine Bemerkung mit der MAC-Adresse an.
