Mikä on linkkitaso?

Linkkitaso on yksi digitaalisen viestinnän alhaisimmista ja perustavanlaatuisimmista käsitteistä. Pohjimmiltaan siinä on kaikki logiikka datalinkin käsittelyyn. Se toimii jonkinlaisessa hierarkiassa ja toimii rajapintana tässä tapauksessa alimman tason, fyysisen tason, joka välittää ykkösten ja nollien raakavirran, ja ylempien kerrosten välillä. Monissa tapauksissa termiä käytetään vaihtokelpoisesti “linkkerroksen” kanssa, joka tyypillisesti merkitsee avoimen järjestelmän yhteenliittämismallin (OSI) mallin toista kerrosta, tietoyhteyskerrosta, jota käytetään tietokoneverkoissa. On olemassa lukuisia tietoliikenneprotokollia, jotka toimivat linkkitasolla, mutta sen keskeisiä tehtäviä ovat kuljetukseen tarkoitettujen datapakettien valmistelu ja mahdollisten datayhteyden kautta saapuvien tietojen tulkinta.

Linkkitason on käsiteltävä kolmea tietolinkityyppiä: yksipuolinen, puolisuuntainen ja kaksisuuntainen. Yksipuolisen linkin avulla data kulkee yhteen suuntaan, kuten yleislähetysverkossa, jossa on oma lähettäjä ja vastaanottaja, eikä vastaanottajan tarvitse lähettää mitään takaisin lähettäjälle. Puolidupleksilla data voi mennä molempiin suuntiin, mutta ei samaan aikaan. Täysin kaksisuuntainen tiedonsiirto mahdollistaa datan kulkemisen molempiin suuntiin samanaikaisesti, mikä vaatii enemmän ponnisteluja linkkitason puolesta tulevan ja menevän viestinnän selvittämiseksi.

Suuressa osassa työtä linkkitaso käyttää kehystystekniikkaa. Tähän liittyy ylimääräinen tunniste, joka osoittaa, mistä kehys alkaa tai päättyy bittivirrassa. Vaikka muita kehystysmenetelmiä on olemassa, useimmissa tapauksissa tämä on yksinkertaisesti lisäbitti, joka lisätään virtaan tiettyjen lisäysten aikana. Vastaanottopäässä linkkikerros synkronoi virran kehystysbitit auttaakseen erottamaan kehykset, vetämään alkuperäiset paketit ja välittämään ne tarvittaessa muiden kerrosten läpi. Synkronointi lähettävän ja vastaanottavan päiden välillä on tärkeää, koska jos vastaanottavan linkin kerros sattuu vastaanottamaan virran kehysten välillä, se voi yksinkertaisesti odottaa seuraavan kehyksen alkamista ja hylätä kaikki käyttämättömät bitit, jotka eivät kuulu kehykseen.

OSI-mallin datalinkkikerros havaitsee edelleen kaksi alikerrosta linkkikerrokseen. Yksi on nimeltään looginen linkin ohjaus (LLC), kun taas toinen on median pääsynhallinta (MAC). Ylempi, LLC-alikerros käsittelee ongelmia, kuten virtauksen säätöä ja voimansiirron korjausvirheitä. Tietoliikennetyypistä riippuen jotkin virheenkorjausmenetelmät eivät ehkä ole käytössä. Esimerkiksi langattoman verkon yhteydessä linkkitasolla on mahdollisuus pyytää virheellisten pakettien lähettämistä uudelleen, mikä on paljon harvinaisempaa langallisessa viestinnässä, jossa linkkikerros käsittelee vain virheiden havaitsemista ja huonojen pakettien peruuttamista.

Alempi MAC-alikerros on tällöin vastuussa laitteen fyysisen osoitteen, yleisesti MAC-osoitteen, tunnistamisesta. Se pystyy myös ylläpitämään datapakettien jonottamista sekä ajoitamaan niiden toimituksen ja varmistamaan lähetyksen laadun. Tässä tapahtuu myös kehyksen synkronointi sekä protokollat, jotka estävät virtojen törmäämisen.