Adatkapcsolati réteg (data link layer):

Feladata az adatok megbízható továbbítása az adó és vevő között. Ez általában úgy történik, hogy az átviendő adatokat adatkeretekké (data frame) tördeli, ellátja kiegészítő cím, egyéb és ellenőrző információval, ezeket sorrendhelyesen továbbítja, majd a vevő által visszaküldött nyugtakereteket (acknowledgement frame) véve ezeket feldolgozza.

Keretezés

A hálózati rétegtől kapott csomagot egy fejléccel (cím, keretinformáció) valamint CRC bejegyzéssel (hibaellenőrzés) látja, ahonnan így mint keret kerül át a fizikai réteghez.

Keretek képzése 

Karaktersorozatnál:

  • Karakterszámláló módszer: a fejlécben megadjuk a leadott karakterek számát, amiből a vevő a karaktersorozat végét azonosíthatja.
  • Kezdő- és végkarakterek alkalmazása: egy speciális karaktersorozattal jelöljük a keret kezdetét és végét. A kezdetet DLE STX, a véget DLE ETX karakterkettőssel jelezzük. Ezek az ASCII kódtáblában megtalálható karakterek.

Bitsorozatnál:

  • Kezdő- és végjelző bitek beszúrása: Kezdő és végjelző bitsorozatot kap a csomag (01111110), valamint az adó az adatmezőben található 5 egymást követő 1-es után beszúr egy 0-át is. A vevőnél ez a bit valamint a kezdő és a végjel leválasztódik.

Hibakezelés

Az adatátviteli hibák kezelését az alsó három rétegben kell megoldani. A fizikai rétegben egyedi vagy csoportos hibák lehetnek. Csoportos hiba esetében egy teljes blokk is tönkremehet. Az egyedi bithibák esetére hibajavító és hibaellenőrző kódokat használnak. A hibajavító eljárás fontos jellemzője a Hamming távolság, mely a javítható hibák számát adja meg. Ez egyenlő a kezdeti és kódolt szó közötti XOR kapcsolat által adott 1-esek számával.

CRC – Cyclic Redundancy Check

Csoportos hibák elleni védelemre. Egy keretnyi adatot egy előre meghatározott bitsorozattal elosztunk, és a maradékot a keret részeként továbbítjuk. A vevőnél is elosztjuk, majd a kapott maradékokat összehasonlítjuk.

Forgalomszabályozás

A forgalomirányítás (routing) feladata a a csomagok hatékony eljuttatása az egyik csomópontból a másikba, illetve a csomagok útjának a kijelölése a forrástól a célállomásig. Négy vezérlésmód különböztethető meg: 

  • Determinisztikus forgalomirányítás: rögzített eljárás, a hálózati forgalomhoz nem alkalmazkodik
  • Elszigetelt adaptív forgalomirányítás: helyi forgalmi információk alapján irányít
  • Elosztott adaptív forgalomirányítás: helyi és más csomópontoktól kapott információk alapján irányít
  • Központosított adaptív forgalomirányítás: egy közös irányító központ vezérli az irányítást

Elemi adatkapcsolati protokollok

Egyirányú protokollok:

  • Korlátozás nélküli, egyirányú (szimplex) protokoll: Az adó feltétel nélkül küldi a kereteket, a vevő vizsgálja a kapcsolatot érkezett-e keret, ha igen a protokoll elvégzi az átalakítást keretből csomaggá, s azt a hálózati réteghez küldi. Ha nem érkezett, újra vizsgálja az adatfolyamot. Megfelelő gyors vevő és lassú adó esetében.
  • Egyirányú „megáll és vár” protokoll: Egy adó egy vevő működik, az adó viszont csak akkor küld új keretet, ha az előző célba érkezéséről nyugta érkezett. Ez viszont fél-duplex fizikai megvalósítást kíván. Lassabb vevő esetén azonban szükséges.
  • Egyirányú összetett protokoll: Az előző esetben előfordulhat, hogy a nyugta elmaradása miatt idővel az előző keret újra elindul, s a vevő többször kaphatja meg ugyanazt. Itt egy kiegészítő bittel (keret fejléce) megjelöli a vevő, hogy új vagy régi keretet küldött. A vevő ugyanígy nyugtát küld a kapott keretről, viszont a jelző bit olvasásakor megvizsgálja megkapta-e már azt a keretet.

Kétirányú protokollok:

  • Egyszerű megoldás két duplex átviteli csatorna alkalmazása. Külön egy az adatkereteknek, s egy a nyugtáknak.
  • Megoldható két simplex csatornával is, ha az adatkeretekhez hozzácsatoljuk az előző vételről informáló nyugtát. Így megnő a küldött bitfolyam hossza, viszont az átviteli közeg kialakítása leegyszerűsödik.

  • Csúszóablakos protokoll: Megengedhető, hogy egyszerre több keret is tartózkodjon a csatornán. S amint nyugta érkezik az egyik célbaéréséről, újabb keret kerülhet a csatornára. Az ablak itt a csatornán lévő kereteket jelenti. Az adónak sending window, küldő ablaka van, míg a vevőnek receiving window, vételi ablaka. A küldő ablakban az elküldött, de még nem nyugtázott keretek vannak. A vételi ablak az elfogadható keretek sorszámait tartalmazza. A csúszóablak (sliding window) a csatornán lévő kereteket tartalmazza.

3 altípus:

  • Egybites csúszóablakos protokoll: A vevő és az adó is rendelkezik egy 1 elemű csúszóablakkal, vagyis az adó csak akkor küld adatot ha az előző megérkezéséről megerősítést kap.
  • Visszalépés n-nel technikájú protokoll: Ha a keretek átviteli ideje hosszú akkor az előző megoldás nem jó. Ilyenkor a megoldás az ha a csatornán több keret van egymás után. Ezt csővonalnak (pipelining) hívják. Ha egy keret sérülve érkezik, a hibás keret utáni kereteket nyugtázatlanul eldobja, kényszerítve az adót az ismétlésre. Zajos vonal esetén ez csökkenti az átviteli sebességet.
  • Szelektív ismétlő protokoll: Itt nem szakad meg a vétel a rossz keretnél, a jókat továbbra is fogadja. Amikor az adó felfedezi, hogy volt hibás keret (nem kap nyugtát róla), akkor azt újraküldi.

Gyakorlatban használt protokollok

HDLC (High Level Data Link Control):

Alapkiépítésben egy főállomás vezérli a mellékállomásokat. Ez az aszimmetrikus kialakítás. A számítógépek közti kommunkáció esetében nem teljesen használható, mert így a mellékállomásnak nincs joga az adatkapcsolatot megszüntetni. Ezért szimmetrikus kialakítást kellett felépíteni, vagyis a pont-pont kummunikációnál az állomások vagy fő- és mellékállomások egyszerre, vagy kombinált állomásként működnek.

Az állomások által adott keretek két csoportba sorolhatók: parancsok és válaszok.

Működési módok:

  • Normál válasz üzemmód (NRM: Normal Response Mode): a főállomástól kapott lekérdezésre válaszolnak a mellékállomások. Nem kezdeményezhetnek önállóan.
  • Aszinkron válasz üzemmód (ARM: Asynchronous Response Mode): A mellékállomások kezdeményezhetnek, szimmetrikus kialakításnál használják.
  • Aszinkron szimmetrikus üzemmód (ABM: Asynchronous Balanced Mode): Az állomások egyenrangúak, kombinált állomásoknál használják.

SLIP

Serial Line Internet Protocol.
De-facto szabványnak tekinthető. Csomagok soros vonalon történő átvitelét szabályozza. Azonban nem tesz lehetővé címzést, csomagtípus azonosítást, hibaellenőrzést és javítást, a legalapabb SLIP még tömörítést sem.

PPP

Point-to-Point Protocol.
A SLIP hiányosságainak kiküszöbölésére hozták létre. Aszinkron és bitorientált szinkron üzemmódban egyaránt használható, fullduplex kapcsolatot igényel. Tartalmaz egy Link Control Protocol-t a pont-pont kapcsolat felépítéshez, s egy Network Control Protocol családot a különböző hálózati protokollok (szimultán) átvitelére. A PPP a kapcsolat azonosítására, biztonsági funkciókra, a forgalom és a hibák tesztelésére tartalmaz ajánlásokat.

ATM

Aszinkron átviteli módú (Asynchronous Transfer Mode, ATM) kapcsolás. Az ATM aszinkron időosztásos multiplex nagysebességű adatátvitelt használ, viszonylag kis méretű csomagokkal (sejtek). Egy sejt legfeljebb negyvennyolc oktettnyi adatot tartalmazhat (egy oktett nyolc bitből áll), amit még öt oktettnyi fejléc egészít ki. A sejtek tetszőleges adatot, digitalizált hangot, sőt még digitalizált képi információt is hordozhatnak. Az elérhető adatátviteli sebesség nagyobb 1 Gbit/s-nál, jellegénél fogva ISDN kommunikáció átvitelére alkalmas.