מודל השכבות> שכבת ממשק הרשת עמוד השער מושגים

שכבת ממשק הרשת (Data-link Layer)


הקדמה

שתי גישות לרשתות תקשורת

רשתות איזוריות ורשתות מקומיות

כתובות MAC

טכנולוגיית אתרנט

 

הקדמה
חשוב להבין שהאינטרנט הוא לא סוג חדש של רשת פיסית. האינטרנט מהווה שיטה לקישור הדדי בין רשתות פיסיות ומערך קונבנציות לשימוש ברשתות שמאפשרות למחשבים שמתקשרים אליהם לתקשר. הפרוטוקולים המשמשים את שכבת ממשק הרשת אינם חלק אורגני ממשפחת TCP/IP, אך חשוב להכיר את מאפייניהם העיקרים, שבהכרח משפיעים על בחירת הטכנולוגיות בשכבות הגבוהות יותר - למשל, העובדה ש- TCP/IP פועל מעל רשתות של העברת-חבילות (packet switching).
חבילה שנשלחת ברשת נקראת לרוב מסגרת (frame). בהתאם למודל השכבות, פרוטוקולים של ממשק הרשת עושים אנקפסולציה לחבילות ה- IP, ושולחים את חבילות ה- IP בחלק הנתונים של המסגרת.

שתי גישות לרשתות תקשורת
ניתן לחלק את רשתות התקשורת בחלוקה גסה לשני סוגים: רשתות המבוססות על circuit-switching, ורשתות המבוססות על packet-switching. הרשתות מן הסוג הראשון פועלות באמצעות יצירת קשר בין שתי נקודות קצה (הדבר דומה לקשר הנוצר בין שני משוחחים בטלפון), בעוד הרשתות מן הסוג השני, הנהוגות בדרך כלל לצורך תקשורת בין מחשבים, נוקטות גישה שונה לגמרי.
בגישת ה Packet-switching המידע שצריך לעבור מחולק לחתיכות קטנות שנקראות packets. כל יחידת Packet מכילה בדרך כלל כמה מאות ביטים של מידע והיא נושאת עמה זיהוי שמאפשר לרשת החומרתית לדעת איך לשלוח אותה אל היעד שלה. (כך למשל, קובץ גדול שמועבר בין שתי מכונות בשיטה זו מחולק להרבהPackets שנשלחות בזו אחר זו. הרשת החומרתית מעבירה את היחידות אל היעד, ותוכנה שמותקנת במחשב היעד מחברת אותן חזרה לקובץ שלם).
יתרונה הגדול של שיטת ה Packet switching היא שקשרים מרובים יכולים להתקיים במקביל, תוך ניצול רשת בסיסית של קשרים משותפים בין מכונות. חסרונה המרכזי הוא העובדה שהפעילות על קו מסוים עלולה לעלות והגיע עד לקיבולת שלו, מה שיגרום לכך שהמחשבים יאלצו לחכות להתפנות הקו בטרם יוכלו לשלוח חבילות נוספות. למרות חסרונה הנ"ל, שיטת ה packet switching מאד פופולרית.

 

רשתות מרחביות ורשתות מקומיות

רשתות המבוססות על packet switching ופרושות על פני איזורים גיאוגרפיים נרחבים (כמו ארצות הברית כולה) שונות בבסיסן מרשתות המתפרשות על פני תחומים קטנים ומוגבלים (למשל חדר בודד). לצורך כך נהוג לחלק את טכנולוגית ה packet switching לשתי קטגוריות:

  • WAN - רשתות מרחביות (Wide Area Networks)
  • LAN - רשתות מקומיות (Local Area Networks)

רשתות איזוריות מספקות תקשורת על פני תחומים נרחבים, בדרך כלל ללא הגבלת התחום הנפרש (רשת WAN יכולה, למשל, לספק תקשורת על פני יבשת או לחבר בין מחשבים מעבר לים). הן בדרך כלל איטיות יותר ממערכות LAN ויש להן זמן השהיה ארוך.
לעומתן- רשתות LAN מספקות תקשורת מהירה בין מחשבים, אבל אינן יכולות להתפרש על פני מרחבים גדולים. (רשת LAN טיפוסית מתפרשת על פני בניין יחיד).
לבד משאלת המהירות וזמן התגובה, רשתות מרחביות ורשתות מקומיות נבדלות אלו מאלו בתחומים נוספים. ברשת מקומית כל מחשב מכיל בדרך כלל כרטיס רשת שמקשר אןתן ישירות אל תווך התקשורת (כבל קואקסיאלי או כבל זוגות). לעיתים קרובות הרשת עצמה היא פסיבית ותלויה ברכיבים האלקטרוניים הנמצאים במחשבים המחוברים אליה (הללו מייצרים אותות כשצריך).
רשת מרחבית, לעומת זאת,מכילה בדרך כלל סדרה של מחשבים מתוחכמים הנקראים packet switches. המחשבים הללו מקושרים הדדית באמצעות קווי תקשורת ומודמים, כך שחיבור מחשב של משתמש לרשת WAN משמעו חיבור המחשב הנ"ל לאחד ה switches. כאשר הודעה מועברת ברשת WAN, כל switch בדרך יוצר השהיה מסוימת ולכן ככל שהרשת גדולה יותר כך גדל זמן המעבר בה.

כתובות MAC
כל טכנולוגיית רשת מגדירה מנגנון של כתובות, שבו משתמשים המחשבים כדי לציין את יעדה של כל חבילה הנשלחת על ידם. לכ מחשב (שיש לו כרטיס רשת) יש כתובת כזו, והיא חד חד ערכית. כאשר המחשב מתקלקל או סתם מזדקן, ונזרק לבית הקברות למחשבים ישנים, הכתובת אובדת איתו. כתובות MAC משמשות לשליחת חבילות בתוך אותה רשת פיזית.

 

אתרנט

Ethernet הוא השם שניתן לטכנולוגית LAN המבוססת על packet switching שהומצאה על ידי Xerox PARC בשנות השבעים. המדובר ברשת LAN פופולרית מאד שבה משתמשים כיום מרבית הארגונים הבינוניים והגדולים. בשל הפופולריות שלה כיום יש לטכנולוגיה כמה ואריאנטים שונים. כתובות ה- MAC שמגדירה אתרנט הן בנות 48 ביטים, ואורך הפתיח שהיא מוסיפה לנתוני ה- IP שהיא עושה להם אנקפסולציה, הוא 14 ביטים.