OSI-model
データリンク層は、ＯＳＩ参照モデルの下から２番目、物理層の次に位置しています。
データリンク層とは?
データリンクが何かと一言で言うならば、プロトコルです。
何のためのプロトコルかというと、物理層で直接つながれた機器間でのデータの識別と転送です。
データリンクには複数のプロトコルがあります。その一例が以下の表です。
| データリンク名 | 規模 | 伝送速度 | 通信媒体 |
|---|---|---|---|
| Ethernet | LAN | 10Mbps | 同軸ケーブル ツイストペアケーブル 光ファイバーケーブル |
| Fast Ethernet | LAN | 100Mbps | ツイストペアケーブル 光ファイバーケーブル |
| Ggabit Ethernet | LAN | 1Gbps | ツイストペアケーブル 光ファイバーケーブル |
| Bluetooth | LAN | 下り723k,上り57k | - |
| 10Gigabit Ethernet | MAN | 100Mbps | 光ファイバー |
みんながなじみがあるのは,bluetoothだと思います。このプロトコルもデータリンクに属します。
通信媒体には、赤外線、光ファイバー、電波、同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、などいろいろな種類がある。
詳しく書くと
隣のネットワーク機器にフレームを転送するきまりを司る。
データを送信する場合、フレーム*1を2進数の電気信号などに変換(送信したいデータを01001010101のように変換)して、物理層で送信する。送信先の物理層で電気信号を受信して、2進数のデータをフレームに再度変換する。
この時に、送信側と、受信側のデータの決まりを作っておかないとやり取りが正しくできない。ユーザ事に決まりを作るとネットワーク間でのやり取りが大変になる。会話などで例えるなら、送信側が日本語で送っても、受信側が英語でしか解釈できない場合、情報の正しい伝達ができない。
ユーザの数だけ独自の解釈方法が生まれてしまうので、何語を使うかということを規定することで汎用的なやり取りができるようにする必要が生まれた。
その正しい情報伝達をLAN上で実現するために作られた規格が、Ethernetである。
１*フレームは、ほぼパケットと同じ意味。データリンクで使われる用語
LAN・WAN
とは
LAN (Local Area Network)つまり近くを結ぶネットワーク。キャンパス内や1つの建物の中など、狭いつながり。
WAN (Wide Area Network)は、LANとLANを結ぶことで生まれる広いネットワークを指す。
Ethernetとは
- LANの規格の一種
LANの中で、高いシェアを誇るのがEthernet。
Dec Intel Xeroxの三社共同でDIX規格を作りIEEE802.3で標準化された。
*IEEE（アイトリプルイー）とは、米国電気電子技術者協会のこと。
IEEE802は、LAN関連の規格に関する委員会
IEEE802.3は、Ethernetに関する規格
イーサネットの規格では、
コネクタの形状、ケーブルの種類、フレームの形状、信号、媒体アクセス制御などについて定められてる。
*媒体アクセス制御とは送信権を誰が得るか決めるための方式。LANは、1本の線をみんなで共有しているから誰が送るのか決めなければならないから。
その他の規格
なじみ深いものとしては、Bluetooth
そのほか、最近はほぼ普及していないが、
FDDI , ATM , PPPなどが存在している。
フレームの形状
| プリアンブル(8) | 宛先MACアドレス(6) | 送信元MACアドレス(6) | タイプor長さ(2) | データ(~1500) | FCS(4) |
|---|
かっこの中はバイト数
Ethernetの規格では、上記の形のフレーム単位でデータを送信する。
- プリアンブル これからフレームが始まることを示すデータ
- MACアドレス イーサネットなどのLANが使用する物理アドレス
- タイプ 上位層のプロトコルを識別するための値(DIX規格）
- 長さ フレームの長さ（IEEE802.3規格)
- FCS エラー検出用のCRCコード
＊CRCとは、誤り検出方式の一つで、データを値とみなしてある定数で割った余り（余剰）を用いて誤りの検知を行なうもの。 その検査用の値をCRC値、CRC符号、巡回冗長符号などと呼ぶが、値自体をCRC（Cyclic Redundancy Code）と呼ぶこともある。
MACアドレス
MACアドレスは物理アドレスと呼ばれている。LANは一本の線で複数のコンピュータを結ぶので、そのコンピュータ自体に物理的なアドレスを持たせることで、情報を送るべきところを判定している。
LANを通して、一斉に情報が送られる。その時に、宛先のMACアドレスとコンピュータ自体が持つMACアドレスが一致する場合、情報を受信する。宛先MACアドレスが異なる場合は、送られてきたデータを破棄することで、特定の送信先にデータを送ることを実現している。
EthernetなどのLANに接続する時には、NIC(Network Interface Card)が必要
このNIC(ニック）のROMにMACアドレス(物理アドレス）が焼きこまれている。NICはユニーク（unique:オンリーワンで）世界中に同じMACアドレスを持つNICはそれしかない。
MACアドレス上記の図でも書かれているように6バイトつまり48ビットの長さである。
上記の図がNIC（ネットワークインターフェースカード）
LANケーブルを挿す穴がついている。このカード一つ一つがユニークなMACアドレスを持ち、データの送信先を識別するものとして機能している。
このカードを拡張スロットに増設することで、LANにつなぐことができる。また、ノートパソコンの場合は、最初から内蔵されている（ビルトイン）コンピュータも多い。
参考
マスタリングTCP/IP
CCNAネットワーク基礎講座「イーサネットって何？」
https://www.youtube.com/watch?v=heMazym79vM