Lapisan pautan data ialah lapisan kedua dalam model Open Systems Interconnection (OSI). Ia mengendalikan pengangkutan paket data yang boleh dipercayai merentasi rangkaian fizikal, mengurus pengesanan dan pembetulan ralat, dan mengawal akses rangkaian.
Konteks Sejarah Lapisan Pautan Data
Konsep lapisan pautan data bermula sejak pembangunan model OSI pada akhir 1970-an dan awal 1980-an oleh Pertubuhan Standardisasi Antarabangsa (ISO). Model ini dicipta untuk mewujudkan persekitaran terbuka untuk pembangunan dan kebolehoperasian antara peranti rangkaian dan perisian. Model OSI membahagikan proses kompleks komunikasi komputer-ke-komputer kepada tujuh lapisan yang boleh diurus. Lapisan pautan data, yang merupakan yang kedua, telah direka untuk menyediakan pemindahan data yang boleh dipercayai dan cekap antara peranti melalui medium fizikal.
Mendalami Lapisan Pautan Data
Lapisan pautan data menyediakan beberapa fungsi penting dalam model OSI:
-
Penyegerakan Bingkai: Ia membahagikan aliran bit yang diterima daripada lapisan rangkaian kepada unit data yang boleh diurus yang dipanggil bingkai.
-
Penanganan Fizikal: Jika bingkai akan diedarkan kepada sistem yang berbeza pada rangkaian, lapisan pautan data menambah pengepala pada bingkai untuk menentukan alamat fizikal komputer destinasi.
-
Kawalan Aliran: Jika kadar di mana data diambil oleh penerima adalah kurang daripada kadar yang dihasilkan pada penghantar, lapisan pautan data mengenakan mekanisme kawalan aliran untuk mengelak daripada mengatasi penerima.
-
Kawalan Ralat: Ia menambah kebolehpercayaan pada lapisan fizikal dengan menambahkan mekanisme untuk mengesan dan menghantar semula bingkai yang rosak atau hilang. Ia juga menghalang pertindihan bingkai menggunakan sistem pengakuan.
-
Kawalan Akses: Apabila dua atau lebih peranti disambungkan ke pautan yang sama, protokol pautan data diperlukan untuk menentukan peranti mana yang mempunyai kawalan ke atas pautan pada bila-bila masa.
Struktur Dalaman Lapisan Pautan Data
Lapisan pautan data dibahagikan kepada dua sublapisan untuk melaksanakan fungsinya dengan berkesan:
-
Kawalan Pautan Logik (LLC): Sublapisan atas ini bertanggungjawab untuk penyegerakan bingkai, kawalan aliran dan semakan ralat.
-
Kawalan Akses Media (MAC): Sublapisan bawah, MAC, bertanggungjawab untuk mengendalikan cara peranti pada rangkaian mendapat akses kepada data dan kebenaran untuk menghantarnya.
Ciri Utama Lapisan Pautan Data
-
Pembingkaian: Pembingkaian ialah proses mencipta bingkai daripada datagram atau paket lapisan rangkaian. Bingkai ini dihantar ke lapisan fizikal untuk dimajukan.
-
Penanganan Fizikal: Ia menyediakan pengenalan unik kepada setiap peranti pada rangkaian.
-
Ralat dan Kawalan Aliran: Ia memastikan sambungan yang boleh dipercayai dengan menggunakan teknik pengesanan/pembetulan ralat dan kawalan aliran.
-
Kawalan Akses: Mentakrifkan peraturan untuk penghantaran peranti.
Jenis Lapisan Pautan Data
Protokol lapisan pautan data boleh dikelaskan berdasarkan jenis rangkaian di mana ia beroperasi:
| Jenis Rangkaian | Protokol |
|---|---|
| Rangkaian Kawasan Setempat (LAN) | Ethernet, Cincin Token |
| Rangkaian Kawasan Metropolitan (MAN) | Bas Dwi Baris Teragih (DQDB) |
| Rangkaian Kawasan Luas (WAN) | Protokol Titik-ke-Titik (PPP), Kawalan Pautan Data Tahap Tinggi (HDLC) |
Penggunaan Lapisan Pautan Data dan Masalah/Penyelesaian Berkaitan
Lapisan pautan data membentuk tulang belakang penghantaran data melalui rangkaian. Ia terlibat dalam beberapa aplikasi seperti rangkaian LAN dan WAN, pengenalpastian peranti rangkaian, dan mewujudkan saluran komunikasi yang boleh dipercayai. Walau bagaimanapun, ia juga menghadapi isu seperti perlanggaran, rasuah data dan kesesakan. Isu ini ditangani melalui algoritma pengesanan perlanggaran, pengesanan ralat dan kod pembetulan, dan mekanisme kawalan aliran masing-masing.
Analisis Perbandingan Lapisan Pautan Data
Jadual di bawah menunjukkan perbandingan antara lapisan pautan data dan lapisan bersebelahan:
| Lapisan OSI | Fungsi |
|---|---|
| Lapisan Fizikal | Menghantar bitstream mentah melalui medium fizikal |
| Lapisan Pautan Data | Merangka paket data, melaksanakan kawalan ralat dan menguruskan akses kepada medium fizikal |
| Lapisan Rangkaian | Mengendalikan penghalaan dan penghantaran paket |
Perspektif dan Teknologi Masa Depan
Apabila teknologi rangkaian berkembang, lapisan pautan data akan terus menyesuaikan dan menyepadukan teknik baharu untuk penghantaran data yang lebih baik. Teknologi seperti rangkaian kuantum dan rangkaian 5G atau 6G akan memerlukan protokol lapisan pautan data untuk mengendalikan kadar data yang lebih tinggi, kependaman yang lebih rendah dan kapasiti rangkaian yang meningkat.
Pelayan Proksi dan Lapisan Pautan Data
Pelayan proksi, yang berfungsi sebagai perantara untuk permintaan daripada pelanggan yang mencari sumber daripada pelayan lain, beroperasi pada lapisan aplikasi model OSI. Walau bagaimanapun, lapisan pautan data masih memainkan peranan kerana data mesti melalui lapisan ini untuk sampai ke destinasinya. Pelayan proksi boleh menggunakan ralat lapisan pautan data dan mekanisme kawalan aliran untuk memastikan penghantaran data yang boleh dipercayai.
