Dette laget håndterer overføring av data mellom enheter på samme nettverk. Laget sender datagrammer gjennom en rekke rutere mellom kilden og destinasjonen. Den sørger for at dataene blir sendt riktig ved hjelp av adressering, og sørger også for feilretting og flytkontroll. En koblingspakke blir referert til som en frame.

Det er to forskjellige nettverkskoblinger med to forskjellige linklagskanaler:

Broadcast link: flere sender-noder og flere mottaker-noder, alle tilkoblet samme broadcast channel

Broadcast channels: kobler sammen verter i trådløse LANs, satellittnettverk, hybrid fiber-coaxial cable (HCF) aksessnettverk.

Point-to-point link: består av én sendernode og én mottakernode

Point-to-point channels: mellom to rutere koblet sammen med langdistansekobling.

Node: enheter som kjører en linklagsprotokoll, hosts, rutere, svitsjer osv.

Kobling/link: kommunikasjonskanaler som kobler nabonoder sammen med koblingssti.

Tjenester tilbudt av Linklagsprotokoller:

Flow control

Analogi:

Hastigheten en lærer lærer bort kunnskap til sine elever kan man tenke på som flowen av kunnskap. Dersom læreren kan veldig mye og pøser på med informasjon, vil ikke studentene greie å ta alt til seg og får ikke med seg alt. Derfor må læreren finne den hastigheten som fungerer for elevene.

På samme måte er det når to datamaskiner skal kommunisere. Flow kontroll er en «speed matching mechanism», som koordinerer mengden med data som blir sendt før man mottar en ack-melding. Det er mottakeren som bestemmer hastigheten etter dens kapasitet.

Error-Detection and -Correction Techniques

Den forklarer hvordan data ved sending av noden blir supplert med feildeteksjons- og -korreksjonsbiter (EDC) for å beskytte mot bitfeil. Dataen D, sammen med EDC, sendes som en koblingsnivå-frame til mottakende node. Ved mottakende node kan de mottatte bitene avvike fra de opprinnelige på grunn av bitfeil underveis.

Utfordringen for mottakeren er å avgjøre om den mottatte dataen (D’) er den samme som den opprinnelige dataen (D), basert på mottatte D’ og EDC’. Feildeteksjons- og -korreksjonsteknikker kan noen ganger oppdage bitfeil, men det kan fortsatt være ubemerkede bitfeil. Dette betyr at mottakeren kan levere et korrupt datagram til nettverkslaget eller være uvitende om korrupte felt i rammeoverskriften. Derfor ønskes et feildeteksjonsskjema med lav sannsynlighet for ubemerkede bitfeil, selv om det kan medføre større beregnings- og overføringskostnader.

Tre teknikker for å finne feil i overført data; Parity Checks, Checksumming, Cyclic Redundancy checks

Parity Checks

Dataen D som blir send gjennom en link, har d bits. I et partalls-paritetsskjema, vil senderen inkludere en ekstra bit og velger dens verdi slik at antallet 1-ere er partall. For oddetalls-paritetsskjemaer, er paritetsbiten bestemt slik at det er oddetall antall 1-ere.

Når mottakeren mottar dataen og ser at det er et oddetall med 1-ere i partalls-paritetsskjemaet, vet mottakeren at en feil har skjedd.

Man kan også bruke to-dimensjonal paritetsskjemaer. Bitene i dataen blir delt inn i kolonner og rader. Dette gjør det enklere å finne eksakt sted der feilen er. Mottakerens evne til både å detektere og rette feil er kjent som forward error correction (FEC).

Checksumming Methods

Checksumming methods er teknikker som brukes for å oppdage feil i dataoverføring ved å legge til en ekstra verdi, kalt en checksum, til dataene. Checksum beregnes ved hjelp av en matematisk formel som tar hensyn til bitmønsteret i dataene. Ved mottak av dataene beregnes checksummen på nytt, og den sammenlignes med den opprinnelige checksummen. Hvis checksummen ikke samsvarer, indikerer det en feil i dataoverføringen.

I checksumming metoder behandles dataene som korte sekvenser av k-biters heltall. En enkel checksum metode er å summere heltallene og bruke summen som feildeteksjonsbits. Internettchecksummen er basert på dette prinsippet, der 16-biters heltall summeres og eneskomplementet av summen blir brukt som checksummen. Mottakeren sjekker checksummen ved å ta eneskomplementet av summen av mottatte data og sjekke om resultatet er alle 0-biter. Checksumming metoder gir relativt svak beskyttelse mot feil sammenlignet med syklisk redundansesjekk (CRC), som vanligvis brukes på linklaget. Checksumming brukes ofte på transportlaget i programvareimplementeringer, mens CRC brukes på linklaget i maskinvareimplementeringer.

• I TCP og UDP protokollene, er Internett checksummen regnet ut over alle felt (header og data)
• I IP er checksummen utregnet kun over IP-headeren (Siden UDP- eller TCP-segmentet har sin egen checksum)

Cyclic Redundancy Check (CRC)

Med CRC er det mulig å se bitstrengen som skal sendes som et polynom, der koeffisienter er 0- og 1-verdier, med operasjoner på bitstrengen tolket som polynom aritmetikk.

Vi har en d-bit med data D, som skal sendes mellom to noder. Senderen og mottakeren må først bli enige om r+1 bit mønster, kjent som generator, G. Den biten lengst til venstre i G må være 1.

For et stykke data vil senderen velge r tilleggsbits, R, og legge dem til D slik at det resulterende d+r bitmønsteret er nøyaktig delelig med G, ved bruk av modulo-2 aritmetisk.

Feilsøkingsprosessen:

• Mottaker deler de mottatte bitene d+r med G. Hvis resten er ikke-null, vet mottaker at en feil har oppstått; ellers blir dataene aksepter som riktige.

Protokoller

Multiple access problem: mange noder som sender frames samtidig, disse kolliderer når de kjører gjennom samme broadcast channel. Den mottakende noden vil ikke få noe ut av de kolliderende rammene.

Multiple access protocols

Analogi: Klasserom med en lærer som stiller et spørsmål. Alle elevene svarer samtidig og det blir kaos I klasserommet. Det er læreren sin job og sørge for at elevene svare en av gangen.

Slik er det også i en kanal over et medium. Dersom kanalen er eksklusive mellom sender og mottaker (point-to-point kanaler) er dette ingen problem, men dersom kanalen deles av mange noder oppstår det kollisjoner. Vi kan se på multiple access protocols som læreren i klasserommet som ordner opp i dette kaoset.