Fyzická a linková vrstva

Úvod do OSI modelu

• OSI model (Open Systems Interconnection) je standardní referenční model, který popisuje, jak komunikace v počítačových sítích probíhá.

• Skládá se ze 7 vrstev, přičemž každá má svou specifickou funkci. První dvě vrstvy, fyzická a linková, se zaměřují na přenos dat mezi zařízeními.

• Fyzická vrstva zajišťuje přenos bitů přes fyzické médium, zatímco linková vrstva zajišťuje organizaci dat do rámců a jejich bezchybný přenos.

Fyzická vrstva – Definice

• Fyzická vrstva je základem všech ostatních vrstev, protože zajišťuje přenos surových dat (bitů) mezi zařízeními prostřednictvím fyzických médií.

• Tato vrstva zahrnuje specifikace elektrických signálů, napětí, kabelů, konektorů a další fyzické aspekty přenosu.

• Právě fyzická vrstva umožňuje, aby data byla převedena do signálů a přenesena na druhé zařízení.

Příklady fyzických médií

• Přenosová média používaná fyzickou vrstvou zahrnují metalické kabely (například kroucenou dvojlinku nebo koaxiální kabely), optická vlákna, která umožňují přenos světelných signálů, a bezdrátové technologie, jako jsou Wi-Fi nebo Bluetooth.

• Každý typ média má svá specifika, jako je přenosová rychlost, dosah a odolnost vůči rušení.

• Volba média závisí na požadavcích sítě.

Signály a jejich typy

• Fyzická vrstva převádí data na signály, které mohou být přenášeny přes zvolené médium.

• Tyto signály mohou být analogové (používají spojitý průběh) nebo digitální (reprezentují data v binární podobě).

• Digitální signály se často využívají díky jejich odolnosti vůči šumu a snadné interpretaci.

Funkce fyzické vrstvy

• Fyzická vrstva má několik klíčových funkcí: přenos signálů, synchronizaci, řízení přístupu k fyzickému médiu a kódování dat.

• Kódování dat zahrnuje převod digitálních dat na signály, zatímco synchronizace zajišťuje, že vysílač a přijímač pracují ve správném časovém režimu.

• Také řeší problémy s kolizemi na sdílených médiích.

Linková vrstva – Definice

• Linková vrstva je druhou vrstvou OSI modelu.

• Jejím hlavním úkolem je zajistit spolehlivý přenos dat mezi sousedními zařízeními.

• Rozděluje data na menší části zvané rámce (frames) a zajišťuje jejich bezchybný přenos.

• Linková vrstva také kontroluje chyby, opravuje je a spravuje fyzické adresy (MAC adresy).

Role linkové vrstvy při detekci chyb

• Linková vrstva provádí kontrolu chyb pomocí kontrolních součtů (CRC).

• Pokud je rámec poškozen během přenosu, příjemce může detekovat chybu a požádat o opakované odeslání.

• Tím je zajištěno, že data dorazí nepoškozená.

Adresace na linkové vrstvě

• Na linkové vrstvě se používají fyzické adresy známé jako MAC adresy.

• Tyto adresy jsou jedinečné pro každé síťové zařízení a umožňují jeho identifikaci v rámci lokální sítě.

• MAC adresa je pevně přiřazena k síťovému adaptéru.

Dělení linkové vrstvy na podvrstvy

• Linková vrstva je často rozdělena na dvě podvrstvy: LLC (Logical Link Control) a MAC (Media Access Control).

• LLC zajišťuje komunikaci mezi vyššími vrstvami a fyzickou vrstvou.

• MAC se stará o řízení přístupu k fyzickému médiu a používá MAC adresy k identifikaci zařízení.

• Toto dělení umožňuje efektivní řízení přenosu dat a minimalizaci kolizí v síti.

Přenosová rychlost na fyzické vrstvě

• Přenosová rychlost na fyzické vrstvě závisí na vlastnostech přenosového média.

• Optická vlákna umožňují nejvyšší rychlost, zatímco bezdrátové přenosy, jako Wi-Fi, mohou být ovlivněny šumem a rušením.

• Měření rychlosti zahrnuje hodnoty jako Mbps (megabit za sekundu) nebo Gbps (gigabit za sekundu).

Zabezpečení na linkové vrstvě

• Zabezpečení na linkové vrstvě zahrnuje metody, jako je filtrování MAC adres, které omezuje přístup pouze na schválená zařízení.

• Další zabezpečení může zahrnovat detekci a prevenci útoků, jako jsou MAC spoofing (padělání MAC adres) nebo ARP poisoning (manipulace ARP tabulek).

• Tato opatření chrání síť před neoprávněným přístupem.

Shrnutí fyzické a linkové vrstvy

• Fyzická a linková vrstva spolu úzce spolupracují.

• Fyzická vrstva zajišťuje fyzický přenos dat, zatímco linková vrstva zajišťuje organizaci, kontrolu chyb a přístup k médiu.

• Tyto vrstvy tvoří základní stavební kámen síťové komunikace, což umožňuje spolehlivý přenos dat mezi zařízeními.