Livello Data Link

Sottolivelli LLC e MAC

Il livello 2 organizza i bit in frame e permette la comunicazione nella rete locale.

Dove si trova il livello Data Link

Il Data Link è il livello 2 del modello ISO/OSI. Sta tra il livello fisico e il livello di rete. Il livello fisico trasporta segnali; il Data Link prende i dati del livello superiore, li organizza in frame e stabilisce le regole per la consegna nella rete locale.

Il livello di rete ragiona con pacchetti IP. Il Data Link non sceglie il percorso tra reti diverse: prepara il pacchetto IP per attraversare un collegamento locale, per esempio una LAN Ethernet o una rete Wi-Fi.

Livello Unità dati Compito
Livello 3 - Rete Pacchetto IP Sceglie il percorso tra reti diverse.
Livello 2 - Data Link Frame Consegna locale, indirizzi MAC, accesso al mezzo, rilevazione degli errori.
Livello 1 - Fisico Bit e segnali Trasmette tensioni, luce o onde radio sul mezzo.

I due sottolivelli

Negli standard IEEE 802 il livello Data Link è diviso in due sottolivelli. La parte superiore è LLC, definita nello schema IEEE 802.2. La parte inferiore è MAC, diversa a seconda della tecnologia usata sotto: Ethernet, Wi-Fi e altri standard della famiglia IEEE 802.

LLC - Logical Link Control

È il sottolivello superiore del Data Link. Sta sotto il livello di rete e sopra MAC. Il suo compito è rendere più uniforme il passaggio dei dati verso tecnologie di rete diverse.

  • riceve dati dal livello di rete;
  • usa campi di servizio per identificare origine e destinazione logica;
  • passa la PDU LLC al sottolivello MAC;
  • isola il livello di rete da alcune differenze tra le tecnologie IEEE 802.

MAC - Media Access Control

È il sottolivello inferiore del Data Link. Sta sopra il livello fisico e sotto LLC. È la parte che dipende davvero dal mezzo usato e dalle regole di accesso alla rete.

  • inserisce e interpreta gli indirizzi MAC;
  • delimita il frame per permettere al ricevitore di sincronizzarsi;
  • gestisce l'accesso al mezzo, soprattutto quando il canale è condiviso;
  • rileva errori di trasmissione tramite campi come FCS.

LLC: cosa fa

LLC riceve una PDU dal livello di rete e la prepara per il sottolivello MAC. In ricezione fa il percorso inverso: riceve dal MAC, interpreta i propri campi e consegna i dati al livello superiore.

La funzione importante è questa: il livello di rete non deve cambiare comportamento solo perché sotto c'è Ethernet, Wi-Fi o un altro standard IEEE 802. LLC crea un punto di passaggio stabile tra il livello di rete e i diversi MAC.

Campo Dimensione Funzione
DSAP 8 bit Service Access Point di destinazione. Il bit meno significativo distingue un SAP individuale da un SAP di gruppo.
SSAP 8 bit Service Access Point di origine. Il bit meno significativo indica se la PDU è un comando o una risposta.
Control 8 o 16 bit Contiene informazioni di controllo. Può essere più lungo quando servono numeri di sequenza.
Information 0 o più byte Contiene i dati da trasportare. Se l'unità è troppo grande, può essere necessario suddividerla.

LLC non decide quando trasmettere sul cavo o sul canale radio. Non legge il segnale fisico. Il suo lavoro è sopra MAC: organizza il passaggio logico dei dati tra livello di rete e Data Link.

Servizi LLC

LLC può offrire tre modalità di servizio. La differenza riguarda connessione, conferma di ricezione, ordine dei dati e responsabilità del controllo degli errori.

Tipo Connessione Conferma Caratteristiche
Tipo 1 No No Le unità vengono inviate in modo indipendente. Può supportare comunicazioni unicast, multicast e broadcast, ma non garantisce consegna, ordine, correzione degli errori o controllo di flusso.
Tipo 2 Sì Sì Prima dello scambio viene stabilita una connessione logica tra sorgente e destinazione. Prevede sequenziamento e meccanismi di affidabilità.
Tipo 3 No Sì Non richiede una connessione preliminare, ma permette di confermare la ricezione dei dati e di mantenere l'ordine previsto.

MAC: cosa fa

MAC è il sottolivello più vicino al livello fisico. Gestisce il trasferimento dal Data Link al mezzo di trasmissione: cavo in Ethernet, canale radio nel Wi-Fi, oppure altro mezzo previsto dallo standard usato.

Le sue funzioni si possono dividere in due gruppi: incapsulamento dei dati e accesso al mezzo.

Incapsulamento e framing

MAC costruisce il frame prima della trasmissione. In ricezione contribuisce al decapsulamento, cioè al recupero del contenuto trasportato nel frame.

Indirizzamento fisico

Nel frame compaiono MAC mittente e MAC destinatario. La scheda di rete usa questi indirizzi per capire se accettare o scartare la trama; lo switch li usa per inoltrare.

Accesso al mezzo

MAC stabilisce quando un nodo può trasmettere. Su mezzi condivisi evita o gestisce il conflitto tra più trasmissioni, come avveniva con CSMA/CD nelle Ethernet half-duplex.

Rilevazione degli errori

MAC inserisce o verifica campi di controllo come FCS. Se il controllo fallisce, la trama viene considerata danneggiata e non deve essere consegnata ai livelli superiori.

Delimitazione del frame

Il ricevitore deve riconoscere dove inizia e dove finisce un frame. Questa delimitazione serve alla sincronizzazione tra chi trasmette e chi riceve.

Rapporto con il fisico

MAC non genera direttamente tensione, luce o onde radio: consegna al livello fisico una sequenza da trasmettere secondo la tecnologia scelta.

Chi fa cosa

Domanda LLC MAC
È vicino al livello di rete? Sì No, è sotto LLC.
Dipende dal mezzo usato? Poco: offre un passaggio più uniforme. Sì: cambia con Ethernet, Wi-Fi e altri standard.
Gestisce indirizzi MAC? No Sì
Gestisce l'accesso al mezzo? No Sì
Interpreta DSAP e SSAP? Sì No

Dal pacchetto al segnale

Quando un host trasmette, il livello di rete consegna un pacchetto IP al Data Link. LLC gestisce il passaggio logico verso il Data Link. MAC costruisce il frame, inserisce gli indirizzi MAC, delimita la trama, aggiunge il controllo degli errori e passa il risultato al livello fisico.

Sequenza da ricordare: pacchetto IP -> LLC -> MAC -> frame -> livello fisico -> segnale.

In ricezione il percorso è inverso: il livello fisico ricostruisce i bit dal segnale, MAC riconosce e controlla il frame, LLC prepara la consegna verso il livello di rete.

Attenzione al termine MAC

La parola MAC può indicare due cose collegate ma diverse.

Termine Significato
Sottolivello MAC Parte inferiore del Data Link, incaricata di frame, accesso al mezzo e indirizzi fisici.
Indirizzo MAC Indirizzo fisico associato a una specifica interfaccia di rete.

Controllo rapido

  1. Quale sottolivello è più vicino al livello di rete?
  2. Quale sottolivello è più vicino al livello fisico?
  3. Perché LLC aiuta a nascondere le differenze tra Ethernet e Wi-Fi?
  4. Quali informazioni vengono usate da MAC per consegnare un frame nella LAN?
  5. Perché il controllo FCS appartiene al ragionamento sul frame e non al solo livello fisico?