Netwerk toegang

4.0 Netwerk toegang

4.0.1. Introductie

Om onze communicatie te ondersteunen, verdeelt het OSI-model de functies van een datanetwerk in lagen. Elke laag werkt met de lagen boven en onder om gegevens te verzenden. Twee lagen binnen het OSI-model zijn zo nauw met elkaar verbonden, dat ze volgens het TCP / IP-model in wezen één laag zijn. Die twee lagen zijn de datalinklaag en de fysieke laag.

Op het verzendende apparaat is het de rol van de datalinklaag om gegevens voor te bereiden voor verzending en om te bepalen hoe die gegevens toegang krijgen tot de fysieke media. De fysieke laag bepaalt echter hoe de gegevens naar de fysieke media worden verzonden door de binaire cijfers die gegevens vertegenwoordigen in signalen te coderen.

Aan de ontvangende kant ontvangt de fysieke laag signalen over de verbindende media. Nadat het signaal weer in gegevens is gedecodeerd, geeft de fysieke laag de gegevens door aan de datalinklaag voor acceptatie en verwerking.

Dit hoofdstuk begint met de algemene functies van de fysieke laag en de standaarden en protocollen die de overdracht van gegevens via lokale media beheren. Het introduceert ook de functies van de datalinklaag en de bijbehorende protocollen.

4.1. Fysieke laag protocollen

4.1.1. Verbinding maken

4.1.1.1. Verbinden met het netwerk

Of u nu verbinding maakt met een lokale printer thuis of met een website in een ander land, voordat er netwerkcommunicatie kan plaatsvinden, moet eerst een fysieke verbinding met een lokaal netwerk tot stand worden gebracht. Een fysieke verbinding kan een bekabelde verbinding zijn met een kabel of een draadloze verbinding met radiogolven.

Het type fysieke verbinding dat wordt gebruikt, is volledig afhankelijk van de configuratie van het netwerk. In veel bedrijfskantoren hebben werknemers bijvoorbeeld desktop- of laptopcomputers die fysiek via een kabel zijn aangesloten op een gedeelde switch. Dit type installatie is een bekabeld netwerk, waarin gegevens via een fysieke kabel worden verzonden.

Naast bekabelde verbindingen bieden sommige bedrijven ook draadloze verbindingen voor laptops, tablets en smartphones aan. Bij draadloze apparaten worden gegevens verzonden via radiogolven. Het gebruik van draadloze connectiviteit komt steeds vaker voor, aangezien zowel individuen als bedrijven de voordelen ontdekken van het aanbieden van draadloze diensten. Om draadloze mogelijkheden te bieden, moet een netwerk een draadloos toegangspunt (WAP) bevatten waarmee apparaten verbinding kunnen maken.

Schakelapparaten en draadloze toegangspunten zijn vaak twee afzonderlijke speciale apparaten binnen een netwerkimplementatie. Er zijn echter ook apparaten die zowel bedrade als draadloze connectiviteit bieden. In veel huizen implementeren mensen bijvoorbeeld thuis geïntegreerde servicerouters (ISR’s), zoals weergegeven in figuur 1. ISR’s bieden een schakelcomponent met meerdere poorten, waardoor meerdere apparaten met kabels op het lokale netwerk (LAN) kunnen worden aangesloten, zoals weergegeven in afbeelding 2. Bovendien bevatten veel ISR’s ook een WAP, waarmee draadloze apparaten ook verbinding kunnen maken.

4.1.1.2. Netwerkinterfacekaarten

Netwerkinterfacekaarten (NIC’s) verbinden een apparaat met het netwerk. Ethernet NIC’s worden gebruikt voor een bekabelde verbinding, terwijl WLAN (Wireless Local Area Network) NIC’s worden gebruikt voor draadloze verbindingen. Een eindgebruikerapparaat kan een of beide typen NIC’s bevatten. Een netwerkprinter heeft bijvoorbeeld mogelijk alleen een Ethernet-NIC en moet daarom met een Ethernet-kabel op het netwerk worden aangesloten. Andere apparaten, zoals tablets en smartphones, bevatten mogelijk alleen een WLAN NIC en moeten een draadloze verbinding gebruiken.

Niet alle fysieke verbindingen zijn gelijk wat betreft het prestatieniveau bij het verbinden met een netwerk.

Een draadloos apparaat ondervindt bijvoorbeeld een verslechtering van de prestaties op basis van de afstand tot een draadloos toegangspunt. Hoe verder het apparaat van het access point verwijderd is, hoe zwakker het draadloze signaal dat het ontvangt. Dit kan betekenen dat er minder bandbreedte of helemaal geen draadloze verbinding is. De afbeelding laat zien dat een draadloze range extender kan worden gebruikt om het draadloze signaal te regenereren naar andere delen van het huis die te ver van het draadloze toegangspunt verwijderd zijn. Als alternatief zal een bedrade verbinding de prestaties niet verminderen, maar is deze extreem beperkt in beweging en vereist in het algemeen een statische positionering.

Alle draadloze apparaten moeten toegang hebben tot de ether die verbinding maakt met het draadloze toegangspunt. Dit betekent dat er tragere netwerkprestaties kunnen optreden omdat meer draadloze apparaten tegelijkertijd toegang hebben tot het netwerk. Een bekabeld apparaat hoeft zijn toegang tot het netwerk niet te delen met andere apparaten. Elk bedraad apparaat heeft een apart communicatiekanaal via een eigen Ethernet-kabel. Dit is belangrijk bij het overwegen van sommige toepassingen, zoals online gaming, streaming video en videoconferenties, die meer specifieke bandbreedte vereisen dan andere toepassingen.

In de volgende onderwerpen leert u meer over de fysieke laagverbindingen die plaatsvinden en hoe deze verbindingen het transport van gegevens beïnvloeden.

4.1.2. Doel van de fysieke laag

4.1.2.1. De fysieke laag

De fysieke laag van OSI biedt de middelen om de bits die een datalinklaagframe vormen, over de netwerkmedia te transporteren. Deze laag accepteert een compleet frame van de datalinklaag en codeert dit als een reeks signalen die naar de lokale media worden verzonden. De gecodeerde bits die een frame vormen, worden ontvangen door een eindapparaat of een tussenapparaat.

Het proces dat gegevens ondergaan van een bronknooppunt naar een bestemmingsknooppunt is:

De gebruikersgegevens worden gesegmenteerd door de transportlaag, in pakketten geplaatst door de netwerklaag en verder ingekapseld als frames door de datalinklaag.
De fysieke laag codeert de frames en creëert de elektrische, optische of radiogolfsignalen die de bits in elk frame vertegenwoordigen.
Deze signalen worden vervolgens een voor een op de media verzonden.
De fysieke laag van het bestemmingsknooppunt haalt deze individuele signalen op van de media, herstelt ze naar hun bitrepresentaties en geeft de bits door aan de datalinklaag als een compleet frame.

4.1.2.2. Fysieke laagmedia

Er zijn drie basisvormen van netwerkmedia. De fysieke laag produceert de weergave en groeperingen van bits voor elk type media als:

Koperen kabel: de signalen zijn patronen van elektrische pulsen.
Glasvezelkabel: de signalen zijn lichtpatronen.
Draadloos: de signalen zijn patronen van microgolftransmissies.

Om interoperabiliteit van fysieke lagen mogelijk te maken, worden alle aspecten van deze functies beheerst door standaardorganisaties.

4.1.2.3. Doel van de fysieke laag

De protocollen en bewerkingen van de bovenste OSI-lagen worden uitgevoerd in software die is ontworpen door software-ingenieurs en computerwetenschappers. De services en protocollen in de TCP / IP-suite worden bijvoorbeeld gedefinieerd door de Internet Engineering Task Force (IETF) in RFC’s, zoals weergegeven in afbeelding 1.

De fysieke laag bestaat uit elektronische schakelingen, media en connectoren die zijn ontwikkeld door ingenieurs. Daarom is het passend dat de normen voor deze hardware worden gedefinieerd door de relevante elektrotechnische en communicatietechnische organisaties.

Er zijn veel verschillende internationale en nationale organisaties, regelgevende overheidsorganisaties en particuliere bedrijven die betrokken zijn bij het vaststellen en onderhouden van fysieke laagstandaarden. De hardware, media, codering en signaleringsstandaarden van de fysieke laag worden bijvoorbeeld gedefinieerd en beheerst door:

Internationale organisatie voor standaardisatie (ISO)
Telecommunications Industry Association / Electronic Industries Association (TIA / EIA)
Internationale Telecommunicatie-unie (ITU)
American National Standards Institute (ANSI)
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

Nationale regelgevende instanties voor telecommunicatie, waaronder de Federal Communication Commission (FCC) in de VS en het European Telecommunications Standards Institute (ETSI)
Daarnaast zijn er vaak regionale groepen voor bekabelingsnormen, zoals CSA (Canadian Standards Association), CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) en JSA / JIS (Japanese Standards Association), die lokale specificaties ontwikkelen.

Figuur 2 geeft een overzicht van de belangrijkste bijdragers en enkele van hun relevante fysieke laagstandaarden.

4.1.3. Fundamentele principes van laag 1

4.1.3.1. Fundamentele principes fysieke laag

De fysieke laagstandaarden hebben betrekking op drie functionele gebieden:

Fysieke componenten

De fysieke componenten zijn de elektronische hardwareapparaten, media en andere connectoren die de signalen verzenden en vervoeren om de bits te vertegenwoordigen. Hardwarecomponenten zoals netwerkadapters (NIC’s), interfaces en connectoren, kabelmaterialen en kabelontwerpen zijn allemaal gespecificeerd in normen die zijn gekoppeld aan de fysieke laag. De verschillende poorten en interfaces op een Cisco 1941-router zijn ook voorbeelden van fysieke componenten met specifieke connectoren en pinouts die het resultaat zijn van standaarden.

Media	Fysieke componenten	Framecodering techniek	Signaleringmethode
Koperen kabel	UTP Coaxiaal Connectors NIC’s Poorten Interfaces	Machester encodering Non-Return to Zero (NRZ) 4B/5B codes worden gebruikt met Multi-Level transitie Level 3 (MLT-3) signalering 8B/10B	Verandering in het magnetisch veld Intensiteit van het magnetisch veld Fase van de elektromagnetische golf

Codering

Codering of lijncodering is een methode om een stroom databits om te zetten in een vooraf gedefinieerde “code”. Codes zijn groeperingen van bits die worden gebruikt om een voorspelbaar patroon te geven dat kan worden herkend door zowel de afzender als de ontvangen. In het geval van netwerken, codering is een patroon van spanning of stroom dat wordt gebruikt om bits weer te geven; de nullen en enen.

Naast het creëren van codes voor gegevens, kunnen coderingsmethoden op de fysieke laag ook codes verschaffen voor controledoeleinden, zoals het identificeren van het begin en einde van een frame.

Veelgebruikte methoden voor netwerkcodering zijn:

Manchester-codering: A 0 wordt weergegeven door een overgang van hoog naar laag voltage en een 1 wordt weergegeven als overgang van laag naar hoog voltage. Dit type codering wordt gebruikt in oudere versies van Ethernet, RFID en Near Field Communication.
Non-Return to Zero (NRZ): dit is een gebruikelijke manier om gegevens te coderen die twee toestanden hebben die “nul” en “één” worden genoemd en geen neutrale of rustpositie. Een 0 kan worden weergegeven door één spanningsniveau op de media en een 1 kan worden weergegeven door een andere spanning op de media.

Snellere gegevenssnelheden vereisen complexere codering, zoals 4B / 5B, maar de uitleg van deze methoden valt buiten het bestek van deze cursus.

Signalering

De fysieke laag moet de elektrische, optische of draadloze signalen genereren die de “1” en “0” op de media vertegenwoordigen. De methode om de bits weer te geven wordt de signaleringsmethode genoemd. De fysieke laagstandaarden moeten definiëren welk type signaal een “1” vertegenwoordigt en welk type signaal een “0” vertegenwoordigt. Dit kan zo simpel zijn als een verandering in het niveau van een elektrisch signaal of optische puls. Een lange puls kan bijvoorbeeld een 1 vertegenwoordigen, terwijl een korte puls een 0 vertegenwoordigt.

Dit is vergelijkbaar met hoe morsecode wordt gebruikt voor communicatie. Morsecode is een andere signaleringsmethode die een reeks aan-uit-tonen, lichten of klikken gebruikt om tekst te verzenden via telefoondraden of tussen schepen op zee.

Signalen kunnen op twee manieren worden verzonden:

Asynchroon: datasignalen worden verzonden zonder een bijbehorend kloksignaal. De tijdsafstand tussen datatekens of blokken kan een willekeurige duur hebben, wat betekent dat de afstand niet gestandaardiseerd is. Daarom hebben frames start- en stopindicatorvlaggen nodig.
Synchroon: gegevenssignalen worden samen met een kloksignaal verzonden dat optreedt met gelijkmatig verdeelde tijdsduur, de zogenaamde bit-tijd.

Er zijn veel manieren om signalen te verzenden. Een veelgebruikte methode om gegevens te verzenden, is het gebruik van modulatietechnieken. Modulatie is het proces waarbij de karakteristiek van een golf (het signaal) een andere golf (de draaggolf) wijzigt. De volgende modulatietechnieken zijn op grote schaal gebruikt bij het verzenden van gegevens op een medium:

Frequentiemodulatie (FM): een transmissiemethode waarbij de draaggolffrequentie varieert in overeenstemming met het signaal.
Amplitudemodulatie (AM): een transmissietechniek waarbij de amplitude van de draaggolf varieert in overeenstemming met het signaal.
Pulse-gecodeerde modulatie (PCM): een techniek waarbij een analoog signaal, zoals een stem, wordt omgezet in een digitaal signaal door de amplitude van het signaal te bemonsteren en de verschillende amplitudes uit te drukken als een binair getal. De bemonsteringsfrequentie moet minimaal tweemaal de hoogste frequentie in het signaal zijn.

De aard van de feitelijke signalen die de bits op de media vertegenwoordigen, hangt af van de gebruikte signaleringsmethode. Sommige methoden kunnen één kenmerk van signaal gebruiken om een enkele 0 weer te geven en een ander kenmerk van signaal gebruiken om een enkele 1 weer te geven.

4.1.3.2. Bandbreedte

Verschillende fysieke media ondersteunen de overdracht van bits met verschillende snelheden. Gegevensoverdracht wordt meestal besproken in termen van bandbreedte en doorvoer.

Bandbreedte is de capaciteit van een medium om gegevens te vervoeren. Digitale bandbreedte meet de hoeveelheid gegevens die in een bepaalde tijd van de ene plaats naar de andere kan stromen. Bandbreedte wordt doorgaans gemeten in kilobits per seconde (kb / s) of megabits per seconde (Mb / s).

De praktische bandbreedte van een netwerk wordt bepaald door een combinatie van factoren:

De eigenschappen van de fysieke media
De gekozen technologieën voor het signaleren en detecteren van netwerksignalen
Fysieke media-eigenschappen, huidige technologieën en de wetten van de fysica spelen allemaal een rol bij het bepalen van de beschikbare bandbreedte.

Bandbreedte eenheid	Afkorting	Gelijkwaardigheid
Bits per seconde	b/s	1 b/s = fundamentele eenheid van bandbreedte
Kilobits per seconde	kb/s	1 kb/s = 1.000 b/s = 10³ b/s
Megabits per seconde	Mb/s	1 Mb/s = 1.000.000 b/s = 10⁶ b/s
Gigabits per seconde	Gb/s	1 Gb/s = 1.000.000.000 b/s = 10⁹ b/s
Terabits per seconde	Tb/s	1 Tb/s = 1.000.000.000.000 b/s = 10¹² b/s

4.1.3.3. Doorvoersnelheid

Doorvoer is de maat voor de overdracht van bits over de media gedurende een bepaalde tijdsperiode.

Vanwege een aantal factoren komt de doorvoer meestal niet overeen met de gespecificeerde bandbreedte in fysieke laagimplementaties. Veel factoren beïnvloeden de doorvoer, waaronder:

De hoeveelheid verkeer
Het soort verkeer
De latentie die wordt gecreëerd door het aantal netwerkapparaten dat wordt aangetroffen tussen bron en bestemming

Latentie verwijst naar de hoeveelheid tijd, inclusief vertragingen, om gegevens van het ene punt naar het andere te verplaatsen.

In een internetwerk of netwerk met meerdere segmenten kan de doorvoersnelheid niet sneller zijn dan de langzaamste verbinding van het pad van bron naar bestemming. Zelfs als alle of de meeste segmenten een hoge bandbreedte hebben, is er slechts één segment in het pad met een lage doorvoersnelheid nodig om een knelpunt te creëren voor de doorvoersnelheid van het hele netwerk.

Er zijn veel online snelheidstests die de doorvoersnelheid van een internetverbinding kunnen onthullen. De afbeelding geeft voorbeeldresultaten van een snelheidstest.

Opmerking: er is een derde meting om de overdracht van bruikbare gegevens te meten, die bekend staat als goodput. Goodput is de maatstaf voor bruikbare gegevens die gedurende een bepaalde periode worden overgedragen. Goodput is doorvoer minus verkeersoverhead voor het opzetten van sessies, bevestigingen en inkapseling.

4.1.3.4. Soorten fysieke media

De fysieke laag produceert de weergave en groeperingen van bits als spanningen, radiofrequenties of lichtpulsen. Diverse standaardorganisaties hebben bijgedragen aan de definitie van de fysieke, elektrische en mechanische eigenschappen van de media die beschikbaar zijn voor verschillende datacommunicatie. Deze specificaties garanderen dat kabels en connectoren zullen functioneren zoals verwacht met verschillende implementaties van datalinklagen.

Als voorbeeld worden normen voor kopermedia gedefinieerd voor:

Type koperen bekabeling gebruikt

Bandbreedte van de communicatie
Type gebruikte connectoren
Pinout- en kleurcodes van verbindingen met de media
Maximale afstand van de media

Interfaces en poorten op een 1941 router

4.2. Netwerk media

4.2.1. Koperen bekabeling

4.2.1.1. Karakteristieken van koper bekabeling

Netwerken gebruiken koperen media omdat deze goedkoop, eenvoudig te installeren en een lage weerstand tegen elektrische stroom hebben. Kopermedia worden echter beperkt door afstand en signaalinterferentie.

Gegevens worden als elektrische pulsen over koperen kabels verzonden. Een detector in de netwerkinterface van een bestemmingsapparaat moet een signaal ontvangen dat met succes kan worden gedecodeerd om overeen te stemmen met het verzonden signaal. Echter, hoe langer het signaal reist, hoe meer het verslechtert in een fenomeen dat signaalverzwakking wordt genoemd. Om deze reden moeten alle kopermedia strikte afstandsbeperkingen volgen, zoals gespecificeerd door de richtlijnen.

De timing- en spanningswaarden van de elektrische pulsen zijn ook gevoelig voor interferentie van twee bronnen:

Elektromagnetische interferentie (EMI) of radiofrequentie-interferentie (RFI) – EMI- en RFI-signalen kunnen de datasignalen die door kopermedia worden overgedragen, vervormen en corrumperen. Potentiële bronnen van EMI en RFI zijn onder meer radiogolven en elektromagnetische apparaten zoals fluorescentielampen of elektrische motoren, zoals weergegeven in de afbeelding.
Overspraak – Overspraak is een storing die wordt veroorzaakt door de elektrische of magnetische velden van een signaal op een draad naar het signaal in een aangrenzende draad. In telefooncircuits kan overspraak resulteren in het horen van een deel van een ander spraakgesprek vanuit een aangrenzend circuit. Specifiek, wanneer elektrische stroom door een draad vloeit, creëert het een klein, cirkelvormig magnetisch veld rond de draad dat kan worden opgevangen door een aangrenzende draad.

Om de negatieve effecten van EMI en RFI tegen te gaan, zijn sommige soorten koperen kabels omwikkeld met metalen afscherming en hebben ze goede aardingsverbindingen nodig.

Om de negatieve effecten van overspraak tegen te gaan, hebben sommige soorten koperen kabels tegengestelde circuitdraadparen die in elkaar zijn gedraaid, waardoor de overspraak effectief wordt opgeheven.

De gevoeligheid van koperen kabels voor elektronische ruis kan ook worden beperkt door:

Het kabeltype of de categorie selecteren die het meest geschikt is voor een bepaalde netwerkomgeving.
Ontwerpen van een kabelinfrastructuur om bekende en potentiële storingsbronnen in de bouwconstructie te vermijden.
Gebruik van bekabelingstechnieken die de juiste behandeling en afsluiting van de kabels omvatten.

4.2.1.2. Koperen media

Er zijn drie hoofdtypen kopermedia die in netwerken worden gebruikt:

Unshielded Twisted-Pair (UTP)
Shielded twisted-Pair (STP)
Coaxiaal

Deze kabels worden gebruikt om knooppunten op een LAN en infrastructuurapparaten zoals switches, routers en draadloze toegangspunten met elkaar te verbinden. Elk type verbinding en de bijbehorende apparaten hebben bekabelingsvereisten bepaald door fysieke laagstandaarden.

Verschillende fysieke laagstandaarden specificeren het gebruik van verschillende connectoren. Deze normen specificeren de mechanische afmetingen van de connectoren en de aanvaardbare elektrische eigenschappen van elk type. Netwerkmedia maken gebruik van modulaire aansluitingen en pluggen voor gemakkelijke aansluiting en ontkoppeling. Ook kan een enkel type fysieke connector worden gebruikt voor meerdere soorten verbindingen. De RJ-45-connector wordt bijvoorbeeld veel gebruikt in LAN’s met één mediatype en in sommige WAN’s met een ander mediatype.

4.2.1.3. Unshielded Twisted-Pair kabel

Unshielded twisted-pair (UTP) -bekabeling is het meest voorkomende netwerkmedium. UTP-bekabeling, afgesloten met RJ-45-connectoren, wordt gebruikt voor het verbinden van netwerkhosts met tussenliggende netwerkapparaten, zoals switches en routers.

In LAN’s bestaat UTP-kabel uit vier paar kleurgecodeerde draden die in elkaar zijn gedraaid en vervolgens zijn ingekapseld in een flexibele plastic huls die beschermt tegen kleine fysieke schade. Het verdraaien van draden helpt beschermen tegen signaalinterferentie van andere draden.

4.2.1.4. Shielded Twisted-Pair kabel

Shielded twisted-pair (STP) biedt een betere geluidsbescherming dan UTP-bekabeling. In vergelijking met UTP-kabel is STP-kabel echter aanzienlijk duurder en moeilijker te installeren. Net als een UTP-kabel gebruikt STP een RJ-45-connector.

STP-kabel combineert de technieken van afscherming om EMI en RFI tegen te gaan en draaddraaien om overspraak tegen te gaan. Om het volledige voordeel van de afscherming te krijgen, worden STP-kabels afgesloten met speciale afgeschermde STP-dataconnectoren. Als de kabel niet goed is geaard, kan de afscherming zich gedragen als een antenne en ongewenste signalen opvangen.

Er zijn verschillende soorten STP-kabels met verschillende kenmerken beschikbaar. Er zijn echter twee veel voorkomende varianten van STP:

STP-kabel schermt de gehele bundel draden af met folie en elimineert vrijwel alle interferentie (vaker voorkomend).
STP-kabel schermt zowel de gehele kabelbundel als de afzonderlijke aderparen af met folie en elimineert alle interferentie.

STP was jarenlang de bekabelingsstructuur die was gespecificeerd voor gebruik in Token Ring-netwerkinstallaties. Met de daling van Token Ring nam ook de vraag naar afgeschermde twisted-pair-bekabeling af. De nieuwe 10 GB-standaard voor Ethernet biedt echter een voorziening voor het gebruik van STP-bekabeling, wat zorgt voor een hernieuwde interesse in afgeschermde twisted-pair-bekabeling.

4.2.1.5. Coax kabel

Coaxkabel, of kortweg coax, dankt zijn naam aan het feit dat er twee geleiders zijn die dezelfde as delen. Zoals weergegeven in de afbeelding, bestaat een coaxkabel uit:

Een koperen geleider die wordt gebruikt om de elektronische signalen over te brengen.
De koperen geleider is omgeven door een laag flexibele kunststof isolatie.

Het isolatiemateriaal is omgeven door een geweven kopervlechtwerk, of metaalfolie, dat fungeert als de tweede draad in het circuit en als een afscherming voor de binnenste geleider. Deze tweede laag, of schild, vermindert ook de hoeveelheid externe elektromagnetische interferentie.

De hele kabel is bedekt met een kabelmantel om deze te beschermen tegen kleine fysieke schade.

Opmerking: er zijn verschillende soorten connectoren die worden gebruikt met coaxkabel.

Coaxiale kabel werd traditioneel gebruikt in kabeltelevisie die in één richting kon verzenden. Het werd ook veel gebruikt in vroege Ethernet-installaties. Hoewel UTP-kabel in wezen de coaxiale kabel heeft vervangen in moderne Ethernet-installaties, is het ontwerp van de coaxiale kabel aangepast voor gebruik in:

Draadloze installaties: coaxkabels verbinden antennes aan draadloze apparaten. De coaxkabel draagt radiofrequentie-energie (RF) tussen de antennes en de radioapparatuur.
Kabelinternetinstallaties: Kabelserviceproviders zetten momenteel hun eenrichtingssystemen om in tweewegsystemen om hun klanten een internetverbinding te bieden. Om deze diensten te verlenen, worden delen van de coaxkabel en ondersteunende versterkingselementen vervangen door glasvezelkabel. De laatste verbinding met de locatie van de klant en de bedrading in het pand van de klant is echter nog steeds een coaxkabel. Dit gecombineerde gebruik van glasvezel en coax wordt aangeduid als hybride vezelcoax (HFC).

4.2.1.6. Koperen media-veiligheid

Alle drie soorten kopermedia zijn vatbaar voor brand en elektrische gevaren.

Brandgevaar bestaat omdat kabelisolatie en mantels ontvlambaar kunnen zijn of giftige dampen kunnen produceren bij verhitting of verbranding. Bouwautoriteiten of -organisaties kunnen gerelateerde veiligheidsnormen vaststellen voor bekabeling en hardware-installaties.

Elektrische gevaren zijn een potentieel probleem, aangezien de koperdraden elektriciteit op ongewenste manieren kunnen geleiden. Dit kan personeel en apparatuur blootstellen aan een reeks elektrische gevaren. Een defect netwerkapparaat kan bijvoorbeeld stroom geleiden naar het chassis van andere netwerkapparaten. Bovendien kan netwerkbekabeling ongewenste spanningsniveaus opleveren wanneer deze wordt gebruikt om apparaten aan te sluiten met stroombronnen met verschillende aardpotentialen. Dergelijke situaties zijn mogelijk wanneer koperen bekabeling wordt gebruikt om netwerken in verschillende gebouwen of op verschillende verdiepingen van gebouwen met verschillende stroomvoorzieningen te verbinden. Ten slotte kan koperen bekabeling spanningen geleiden die worden veroorzaakt door blikseminslag op netwerkapparatuur.

Het resultaat van ongewenste spanningen en stromen kan onder meer schade aan netwerkapparatuur en aangesloten computers of letsel aan personeel omvatten. Het is belangrijk dat koperen kabels op de juiste manier worden geïnstalleerd, en in overeenstemming met de relevante specificaties en bouwvoorschriften, om potentieel gevaarlijke en schadelijke situaties te voorkomen.

De scheiding van data en elektrische kabels moeten voldoen aan de veiligheidsnormen

4.2.2. UTP bekabeling

4.2.2.1. Eigenschappen van UTP-bekabeling

Bij gebruik als netwerkmedium, bestaat unshielded twisted-pair (UTP) -bekabeling uit vier paar kleurgecodeerde draden die in elkaar zijn gedraaid en vervolgens zijn ingekapseld in een flexibele plastic huls. De UTP-netwerkkabel heeft vier paar koperdraad van 22 of 24 gauge. Een UTP-kabel heeft een buitendiameter van ongeveer 0,43 cm (0,17 inch) en het kleine formaat kan voordelig zijn tijdens de installatie.

UTP-kabel gebruikt geen afscherming om de effecten van EMI en RFI tegen te gaan. In plaats daarvan hebben kabelontwerpers ontdekt dat ze het negatieve effect van overspraak kunnen beperken door:

Annulering: ontwerpers koppelen nu draden in een circuit. Wanneer twee draden in een elektrisch circuit dicht bij elkaar worden geplaatst, zijn hun magnetische velden precies het tegenovergestelde van elkaar. Daarom heffen de twee magnetische velden elkaar op en heffen ze ook alle externe EMI- en RFI-signalen op.
Het aantal wendingen per aderpaar variëren: Om het annuleringseffect van gepaarde circuitdraden verder te versterken, variëren ontwerpers het aantal wendingen van elk aderpaar in een kabel. UTP-kabel moet nauwkeurige specificaties volgen die bepalen hoeveel wendingen of vlechten zijn toegestaan per meter (3,28 voet) kabel. Merk in de figuur op dat de oranje / oranje witte paren minder gedraaid zijn dan de blauw / wit blauwe paren. Elk gekleurd paar wordt een verschillend aantal keren gedraaid.

UTP-kabel is uitsluitend gebaseerd op het annuleringseffect dat wordt geproduceerd door de getwiste draadparen om signaaldegradatie te beperken en effectief zelfafscherming te bieden voor draadparen binnen de netwerkmedia.

4.2.2.2. UTP-bekabelingsnormen

UTP-bekabeling voldoet aan de normen die gezamenlijk door de TIA / EIA zijn vastgesteld. Specifiek, TIA / EIA-568A bepaalt de commerciële bekabelingsnormen voor LAN-installaties en is de standaard die het meest wordt gebruikt in LAN-bekabelingsomgevingen. Enkele van de gedefinieerde elementen zijn:

Kabeltypen
Kabellengtes
Connectoren
Kabelafsluiting
Methoden voor het testen van kabel

De elektrische kenmerken van koperen bekabeling worden bepaald door het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). IEEE beoordeelt UTP-bekabeling op basis van de prestaties. Kabels worden in categorieën onderverdeeld op basis van hun vermogen om hogere bandbreedtes te dragen. Een kabel van categorie 5 (Cat5) wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt in 100BASE-TX FastEthernet-installaties. Andere categorieën zijn onder meer Enhanced Categorie 5 (Cat5e) kabel, Categorie 6 (Cat6) en Categorie 6a.

Kabels in hogere categorieën zijn ontworpen en geconstrueerd om hogere gegevenssnelheden te ondersteunen. Nu nieuwe Ethernet-technologieën met gigabit-snelheid worden ontwikkeld en toegepast, is Cat5e nu het minimaal aanvaardbare kabeltype, waarbij Cat6 het aanbevolen type is voor nieuwe gebouwinstallaties.

Sommige fabrikanten maken kabels die de TIA / EIA Categorie 6a-specificaties overtreffen en noemen deze Categorie 7.

4.2.2.3. UTP connectoren

UTP-kabel wordt meestal afgesloten met een ISO 8877 gespecificeerde RJ-45-connector. Deze connector wordt gebruikt voor een reeks fysieke laagspecificaties, waaronder Ethernet. De TIA / EIA 568-standaard beschrijft de draadkleurcodes voor pintoewijzingen (pinouts) voor Ethernet-kabels.

Zoals weergegeven in onderstaande afbeelding, is de RJ-45-connector het mannelijke onderdeel, gekrompen aan het uiteinde van de kabel. Het stopcontact is het vrouwelijke onderdeel in een netwerkapparaat, wand, kastwandcontactdoos of patchpaneel.

Elke keer dat de koperen bekabeling wordt beëindigd, bestaat de mogelijkheid van signaalverlies en de introductie van ruis in het communicatiecircuit. Bij een onjuiste afsluiting is elke kabel een mogelijke bron van verslechtering van de prestaties van de fysieke laag. Het is essentieel dat alle koperen media-aansluitingen van hoge kwaliteit zijn om optimale prestaties te garanderen met huidige en toekomstige netwerktechnologieën.

Onderstaande figuur toont een voorbeeld van een slecht afgesloten UTP-kabel en een goed afgesloten UTP-kabel.

**Slechte connector**
Aders zijn bloot, niet getwist en niet geheel bedekt door het omhulsel.

4.2.2.4. Soorten UTP-kabels

In verschillende situaties kan het nodig zijn dat UTP-kabels worden bedraad volgens verschillende bedradingsconventies. Dit betekent dat de afzonderlijke draden in de kabel in verschillende volgorde moeten worden aangesloten op verschillende sets pinnen in de RJ-45-connectoren.

Hieronder volgen de belangrijkste kabeltypen die worden verkregen door gebruik te maken van specifieke bedradingsconventies:

Ethernet Straight-through: het meest voorkomende type netwerkkabel. Het wordt vaak gebruikt om een host met een switch en een switch met een router te verbinden.
Ethernet Crossover: een ongebruikelijke kabel die wordt gebruikt om vergelijkbare apparaten met elkaar te verbinden. Bijvoorbeeld om een switch op een switch aan te sluiten, een host op een host of een router op een router.
Rollover: een eigen Cisco-kabel die wordt gebruikt om verbinding te maken met een router of switchconsolepoort.

Het verkeerd gebruiken van een crossover of straight-through kabel tussen apparaten mag de apparaten niet beschadigen, maar connectiviteit en communicatie tussen de apparaten zal niet plaatsvinden. Dit is een veel voorkomende fout in het laboratorium en het controleren of de apparaatverbindingen correct zijn, zou de eerste probleemoplossing moeten zijn als er geen verbinding is.

De afbeelding toont het UTP-kabeltype, gerelateerde normen en typische toepassing van deze kabels. Het identificeert ook de individuele draadparen voor de TIA 568A- en TIA 568B-normen.

4.2.2.5. UTP-kabels testen

Na installatie moet een UTP-kabeltester worden gebruikt om de volgende parameters te testen:

Ader-kaart
Kabellengte
Signaalverlies door verzwakking
Overspraak

Het wordt aanbevolen om grondig te controleren of aan alle UTP-installatievereisten is voldaan.

4.2.3. Optische glasvezel bekabeling

4.2.3.1. Eigenschappen van optische glasvezel bekabeling

Optische vezelkabel is erg populair geworden voor het onderling verbinden van infrastructuurnetwerkapparaten. Het maakt de overdracht van gegevens over grotere afstanden en met hogere bandbreedtes (datasnelheden) mogelijk dan enig ander netwerkmedium.

Optische vezel is een flexibele maar extreem dunne transparante streng van zeer zuiver glas (silica) die niet veel groter is dan een mensenhaar. Bits worden als lichtimpulsen op de vezel gecodeerd. De glasvezelkabel fungeert als een golfgeleider of “lichtpijp” om licht tussen de twee uiteinden door te geven met minimaal signaalverlies.

Beschouw als analogie een lege papieren handdoekrol waarvan de binnenkant is gecoat als een spiegel van duizend meter lang en een kleine laserpointer wordt gebruikt om morsecodesignalen met de snelheid van het licht te verzenden. Dat is in wezen de manier waarop een glasvezelkabel werkt, behalve dat deze een kleinere diameter heeft en geavanceerde lichtemitterende en ontvangsttechnologieën gebruikt.

In tegenstelling tot koperdraden, kan glasvezelkabel signalen verzenden met minder verzwakking en is volledig immuun voor EMI en RFI.

Glasvezelbekabeling wordt nu in vier soorten industrie gebruikt:

Bedrijfsnetwerken: glasvezel wordt gebruikt voor backbone-bekabelingstoepassingen en het onderling verbinden van infrastructuurapparaten.
FTTH en toegangsnetwerken: Fiber-to-the-home (FTTH) wordt gebruikt om altijd beschikbare breedbanddiensten te leveren aan huizen en kleine bedrijven. FTTH ondersteunt betaalbare snelle internettoegang, evenals telewerken, telegeneeskunde en video-on-demand.
Langeafstandsnetwerken: serviceproviders gebruiken langeafstands-terrestrische glasvezelnetwerken om landen en steden met elkaar te verbinden. Netwerken variëren doorgaans van enkele tientallen tot enkele duizenden kilometers en gebruiken systemen op basis van maximaal 10 Gb / s.
Onderzeese netwerken: speciale glasvezelkabels worden gebruikt om betrouwbare oplossingen met hoge snelheid en hoge capaciteit te leveren die in staat zijn of overleven in ruwe onderzeese omgevingen tot transoceanische afstanden.

Onze focus is het gebruik van glasvezel binnen de onderneming.

4.2.3.2. Ontwerp van glasvezelkabels

Hoewel een optische vezel erg dun is, bestaat deze uit twee soorten glas en een beschermende buitenlaag. Concreet zijn dit de:

Kern: Bestaat uit puur glas en is het deel van de vezel waar licht doorheen wordt geleid.
Bekleding: het glas dat de kern omgeeft en als spiegel fungeert. De lichtpulsen planten zich voort langs de kern terwijl de bekleding de lichtpulsen reflecteert. Hierdoor blijven de lichtpulsen in de vezelkern in een fenomeen dat bekend staat als totale interne reflectie.
Mantel: typisch een PVC-mantel die de kern en bekleding beschermt. Het kan ook bestaan uit versterkingsmaterialen en een buffer (coating) die tot doel heeft het glas te beschermen tegen krassen en vocht.

Hoewel vatbaar voor scherpe bochten, zijn de eigenschappen van de kern en de bekleding op moleculair niveau veranderd om het erg sterk te maken. Optische vezels zijn getest door middel van een rigoureus fabricageproces op sterkte met een minimum van 100.000 pond per vierkante inch. Optische vezels zijn duurzaam genoeg om hantering te weerstaan tijdens installatie en inzet in zware omgevingsomstandigheden in netwerken over de hele wereld.

4.2.3.3. Soorten glasvezelmedia

Lichtpulsen die de verzonden gegevens vertegenwoordigen als bits op de media, worden gegenereerd door:

Lasers
Lichtgevende diodes (leds)

Elektronische halfgeleiderapparaten, fotodiodes genaamd, detecteren de lichtpulsen en zetten ze om in spanningen die vervolgens kunnen worden gereconstrueerd in dataframes.

Opmerking: Het laserlicht dat via glasvezelkabels wordt uitgezonden, kan het menselijk oog beschadigen. Er moet voor worden gezorgd dat u niet in het uiteinde van een actieve optische vezel kijkt.

Glasvezelkabels kunnen grofweg in twee typen worden ingedeeld:

Single-mode fiber (SMF): bestaat uit een zeer kleine kern en maakt gebruik van dure lasertechnologie om een enkele lichtstraal te sturen. Populair in langeafstandssituaties van honderden kilometers, zoals vereist bij langeafstandstelefonie en kabeltelevisietoepassingen.
Multimode-vezel (MMF): bestaat uit een grotere kern en maakt gebruik van LED-emitters om lichtpulsen te verzenden. Met name licht van een LED komt onder verschillende hoeken de multimode-vezel binnen. Populair in LAN’s omdat ze kunnen worden aangedreven door goedkope LED’s. Het biedt een bandbreedte tot 10 Gb / s over linklengtes tot 550 meter.

In onderstaande afbeeldingen worden de kenmerken van multimode en single-mode glasvezel benadrukt. Een van de opvallende verschillen tussen multimode- en single-mode-glasvezel is de hoeveelheid dispersie. Dispersie verwijst naar de verspreiding van een lichtpuls in de tijd. Hoe meer spreiding er is, hoe groter het verlies aan signaalsterkte.

4.2.3.4. Netwerk glasvezelconnectoren

Een optische vezelconnector sluit het uiteinde van een optische vezel aan. Er zijn verschillende glasvezelconnectoren beschikbaar. De belangrijkste verschillen tussen de soorten connectoren zijn afmetingen en methoden van mechanische koppeling. Over het algemeen standaardiseren organisaties op één soort connector, afhankelijk van de apparatuur die ze gewoonlijk gebruiken, of standaardiseren ze per type vezel (één voor MMF, één voor SMF). Rekening houdend met alle generaties connectoren, zijn er momenteel ongeveer 70 connectortypen in gebruik.

Straight Tip (ST): een oudere connector in bajonetstijl die veel wordt gebruikt met multimode-glasvezel.
Subscriber Connector (SC): Soms aangeduid als vierkante connector of standaard connector. Het is een algemeen aanvaarde LAN- en WAN-connector die gebruikmaakt van een push-pull-mechanisme om een positieve plaatsing te garanderen. Dit connectortype wordt gebruikt met multimode en single-mode glasvezel.
Lucent Connector (LC): ook wel een kleine of lokale connector genoemd, wordt snel populair vanwege het kleinere formaat. Het wordt gebruikt met single-mode glasvezel en ondersteunt ook multimode glasvezel.

Opmerking: andere glasvezelconnectoren zoals de Ferrule Connector (FC) en Sub Miniature A (SMA) zijn niet populair in LAN- en WAN-implementaties. Verouderde connectoren zijn onder meer biconische (verouderd) en D4-connectoren. Deze connectoren vallen buiten het bestek van dit hoofdstuk.

Omdat licht slechts in één richting over optische vezels kan reizen, zijn twee vezels nodig om volledige duplexwerking te ondersteunen. Daarom bundelen glasvezel-patchkabels twee glasvezelkabels en eindigen ze met een paar standaard enkele glasvezelconnectoren. Sommige glasvezelconnectoren accepteren zowel de verzendende als de ontvangende vezels in een enkele connector, bekend als een duplexconnector, ook weergegeven in figuur 1.

Glasvezelpatchkabels zijn vereist om infrastructuurapparaten met elkaar te verbinden. In afbeelding 2 worden bijvoorbeeld verschillende veelgebruikte patchkabels weergegeven:

SC-SC multimode patchkabel
LC-LC single-mode patchkabel
ST-LC multimode patchkabel
SC-ST single-mode patchkabel

Glasvezelkabels moeten worden beschermd met een kleine plastic dop wanneer ze niet worden gebruikt.

Let ook op het gebruik van kleur om onderscheid te maken tussen single-mode en multimode patchkabels. De reden is vanwege de TIA-598-standaard die het gebruik van een gele mantel aanbeveelt voor single-mode glasvezelkabels en oranje (of aqua) voor multimode glasvezelkabels.

4.2.3.5. Glasvezelkabels testen

Het beëindigen en verbinden van glasvezelkabels vereist speciale training en apparatuur. Onjuiste beëindiging van glasvezelmedia zal resulteren in kortere signaleringsafstanden of volledige transmissiefouten.

Drie veelvoorkomende soorten glasvezelaansluitings- en splitsingsfouten zijn:

Verkeerde uitlijning: de glasvezelmedia zijn bij het samenvoegen niet precies op elkaar uitgelijnd.
Eindopening: het medium raakt de splitsing of verbinding niet volledig.
Eindafwerking: De media-uiteinden zijn niet goed gepolijst of er is vuil aanwezig bij de afwerking.

Een snelle en gemakkelijke veldtest kan worden uitgevoerd door een felle zaklamp in het ene uiteinde van de vezel te laten schijnen terwijl u het andere uiteinde van de vezel observeert. Als er licht zichtbaar is, kan de vezel licht doorlaten. Hoewel dit de prestatie van de vezel niet garandeert, is het een snelle en goedkope manier om een gebroken vezel te vinden.

Het wordt aanbevolen om een optische tester zoals weergegeven in de afbeelding te gebruiken om glasvezelkabels te testen. Een Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) kan worden gebruikt om elk glasvezelkabelsegment te testen. Dit apparaat injecteert een testpuls van licht in de kabel en meet terugverstrooiing en reflectie van gedetecteerd licht als een functie van de tijd. De OTDR berekent de geschatte afstand waarop deze fouten worden gedetecteerd over de lengte van de kabel.

4.2.3.6. Glasvezel versus koper

Het gebruik van glasvezelkabel heeft veel voordelen ten opzichte van koperen kabels.

Aangezien de vezels die in glasvezelmedia worden gebruikt, geen elektrische geleiders zijn, zijn de media immuun voor elektromagnetische interferentie en geleiden ze geen ongewenste elektrische stromen als gevolg van aardingsproblemen. Omdat optische vezels dun zijn en een relatief laag signaalverlies hebben, kunnen ze op veel grotere lengtes worden gebruikt dan kopermedia, zonder dat signaalregeneratie nodig is. Sommige specificaties van de fysieke laag van optische vezels staan lengtes toe die meerdere kilometers kunnen bereiken.

Problemen met de implementatie van optische vezelmedia zijn onder meer:

Duurder (meestal) dan koperen media over dezelfde afstand (maar voor een hogere capaciteit)
Er zijn verschillende vaardigheden en apparatuur vereist om de kabelinfrastructuur te beëindigen en te splitsen
Zorgvuldiger in gebruik dan koperen media

Momenteel wordt glasvezel in de meeste bedrijfsomgevingen voornamelijk gebruikt als backbone-bekabeling voor punt-tot-puntverbindingen met veel verkeer tussen datadistributiefaciliteiten en voor de onderlinge verbinding van gebouwen in campussen met meerdere gebouwen. Omdat glasvezel geen elektriciteit geleidt en een laag signaalverlies heeft, is het zeer geschikt voor deze toepassingen.

Implementatieproblemen	UTP bekabeling	Glasvezel bekabeling
Bandbreedte	10 MB/s – 10 Gb/s	10 Mb/s – 100 Gb/s
Afstand	Relatief kort (1 – 100 meter)	Relatief ver (1 – 100.000 meter)
EMI en RFI resistentie	Laag	Hoog (compleet imuun)
Elektrische resistentie	Laag	Hoog (compleet imuun)
Media en connector kostprijs	Goedkoop	Duur
Vereiste installatievaardigheden	Weinig	Veel
Veiligheidsmaatregelen	Weinig	Veel

De figuur laat enkele van deze verschillen zien.

4.2.4. Draadloze media

4.2.4.1. Eigenschappen van draadloze media

Draadloze media dragen elektromagnetische signalen die de binaire cijfers vertegenwoordigen van datacommunicatie met behulp van radio- of microgolffrequenties.

Als netwerkmedium is draadloos niet beperkt tot geleiders of paden, zoals koper- en glasvezelmedia. Draadloze media bieden de grootste mobiliteitsopties van alle media. Ook neemt het aantal draadloze apparaten voortdurend toe. Om deze redenen is draadloos het medium bij uitstek geworden voor thuisnetwerken. Naarmate de netwerkbandbreedte-opties toenemen, wint draadloos snel aan populariteit in bedrijfsnetwerken.

Draadloos heeft echter enkele punten van zorg, waaronder:

Dekkingsgebied: Draadloze datacommunicatietechnologieën werken goed in open omgevingen. Bepaalde constructiematerialen die in gebouwen en constructies worden gebruikt, en het plaatselijke terrein, zullen de effectieve dekking echter beperken.
Interferentie: Draadloos verkeer is gevoelig voor interferentie en kan worden verstoord door gewone apparaten zoals draadloze telefoons, sommige soorten fluorescerende lampen, magnetrons en andere draadloze communicatie.
Beveiliging: draadloze communicatiedekking vereist geen toegang tot fysieke media. Daarom kunnen apparaten en gebruikers die niet geautoriseerd zijn voor toegang tot het netwerk, toegang krijgen tot de transmissie. Daarom is netwerkbeveiliging een belangrijk onderdeel van het beheer van draadloze netwerken.

Hoewel draadloos steeds populairder wordt voor desktopconnectiviteit, zijn koper en glasvezel de meest populaire fysieke laagmedia voor netwerkimplementaties.

4.2.4.2. Soorten draadloze media

De IEEE- en telecommunicatie-industriestandaarden voor draadloze datacommunicatie omvatten zowel de datalink als de fysieke lagen.

Drie veelgebruikte standaarden voor datacommunicatie die van toepassing zijn op draadloze media zijn:

Standaard IEEE 802.11: Wireless LAN (WLAN) -technologie, gewoonlijk Wi-Fi genoemd, maakt gebruik van een twist- of niet-deterministisch systeem met een Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance (CSMA/CA) mediatoegangsproces.
Standaard IEEE 802.15: Wireless Personal Area Network (WPAN) -standaard, algemeen bekend als “Bluetooth”, gebruikt een apparaatkoppelingsproces om te communiceren over afstanden van 1 tot 100 meter.
Standaard IEEE 802.16: algemeen bekend als Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), gebruikt een point-to-multipoint-topologie om draadloze breedbandtoegang te bieden.

Andere draadloze technologieën, zoals mobiele en satellietcommunicatie, kunnen ook zorgen voor een datanetwerk. Deze draadloze technologieën vallen echter buiten het bereik van dit hoofdstuk.

In elk van de bovenstaande voorbeelden worden fysieke laagspecificaties toegepast op gebieden die omvatten:

Gegevens naar radiosignaalcodering
Frequentie en kracht van transmissie
Signaalontvangst en decoderingsvereisten
Antenne-ontwerp en constructie

Wi-Fi is een handelsmerk van de Wi-Fi Alliance. Wi-Fi wordt gebruikt met gecertificeerde producten die behoren tot WLAN-apparaten die zijn gebaseerd op de IEEE 802.11-normen.

4.2.4.3. Draadloos LAN

Een veel voorkomende draadloze gegevensimplementatie stelt apparaten in staat om draadloos verbinding te maken via een LAN. Over het algemeen vereist een draadloos LAN de volgende netwerkapparaten:

Draadloos toegangspunt (AP): concentreert de draadloze signalen van gebruikers en maakt verbinding, meestal via een koperen kabel, met de bestaande op koper gebaseerde netwerkinfrastructuur, zoals Ethernet. Draadloze routers voor thuis en kleine bedrijven integreren de functies van een router, switch en toegangspunt in één apparaat, zoals weergegeven in de afbeelding.
Draadloze NIC-adapters: biedt draadloze communicatiemogelijkheden voor elke netwerkhost.

Naarmate de technologie zich ontwikkelde, zijn er een aantal op WLAN Ethernet gebaseerde standaarden ontstaan. Bij de aanschaf van draadloze apparaten moet zorgvuldig worden omgegaan met compatibiliteit en interoperabiliteit.

De voordelen van draadloze datacommunicatietechnologieën zijn duidelijk, vooral de besparingen op dure bedrading in gebouwen en het gemak van hostmobiliteit. Netwerkbeheerders moeten echter een streng beveiligingsbeleid en -processen ontwikkelen en toepassen om draadloze LAN’s te beschermen tegen onbevoegde toegang en schade.

4.2.4.4. 802.11 WiFi standaarden

Verschillende 802.11-standaarden zijn in de loop der jaren geëvolueerd. Normen omvatten:

IEEE 802.11a: werkt in de 5 GHz-frequentieband en biedt snelheden tot 54 Mb / s. Omdat deze standaard op hogere frequenties werkt, heeft het een kleiner dekkingsgebied en is het minder effectief bij het doordringen van bouwconstructies. Apparaten die onder deze standaard werken, zijn niet compatibel met de 802.11b- en 802.11g-standaarden die hieronder worden beschreven.

IEEE 802.11b: werkt in de 2,4 GHz-frequentieband en biedt snelheden tot 11 Mb / s. Apparaten die deze standaard implementeren, hebben een groter bereik en zijn beter in staat om gebouwstructuren te penetreren dan apparaten die zijn gebaseerd op 802.11a.
IEEE 802.11g: werkt in de 2,4 GHz-frequentieband en biedt snelheden tot 54 Mbps. Apparaten die deze standaard implementeren, werken daarom op dezelfde radiofrequentie en hetzelfde bereik als 802.11b, maar met de bandbreedte van 802.11a.
IEEE 802.11n: werkt in de 2,4 GHz- en 5 GHz-frequentiebanden. De typische verwachte gegevenssnelheden variëren van 150 Mb / s tot 600 Mb / s met een afstandsbereik tot 70 meter. Het is achterwaarts compatibel met 802.11a / b / g-apparaten.
IEEE 802.11ac: werkt in de 5 GHz-frequentieband en biedt gegevenssnelheden van 450 Mb / s tot 1,3 Gb / s (1300 Mb / s). Het is achterwaarts compatibel met 802.11a / n-apparaten.
IEEE 802.11ad: ook bekend als “WiGig”. Het maakt gebruik van een tri-band wifi-oplossing die 2,4 GHz, 5 GHz en 60 GHz gebruikt en biedt theoretische snelheden tot 7 Gb / s.

Standaard	Maximum snelheid	Frequentie	Terugwaarts compatibel
802.11a	54 Mb/s	5 Ghz	Nee
802.11b	11 Mb/s	2,4 Ghz	Nee
802.11g	54 Mb/s	2, 4 Ghz	802.11b
802.11n	600 Mb/s	2,4 Ghz en 5 Ghz	802.11a/b/g
802.11ac	1,3 Gb/s	5 Ghz	802.11a/n
802.11ad	7 Gb/s	2,4 Ghz, 5 Ghz en 60 Ghz	802.11a/b/g/n/ac

4.3. Datalinklaagprotocollen

4.3.1. Doel van de datalinklaag

4.3.1.1. De datalinklaag

De TCP / IP-netwerktoegangslaag is het equivalent van de OSI:

Datalink (laag 2)
Fysiek (laag 1)

Zoals getoond in de figuur, is de datalinklaag verantwoordelijk voor de uitwisseling van frames tussen knooppunten via fysieke netwerkmedia. Het geeft de bovenste lagen toegang tot de media en bepaalt hoe gegevens op de media worden geplaatst en ontvangen.

Layer 2-notatie voor netwerkapparaten die op een gemeenschappelijk medium zijn aangesloten, wordt een knooppunt genoemd.

Specifiek voert de datalinklaag deze twee basisservices uit:

Het accepteert Layer 3-pakketten en verpakt ze in gegevenseenheden die frames worden genoemd.
Het controleert de mediatoegangscontrole en voert foutdetectie uit.

De datalinklaag scheidt effectief de media-overgangen die optreden wanneer het pakket wordt doorgestuurd van de communicatieprocessen van de hogere lagen. De datalinklaag ontvangt pakketten van en stuurt pakketten naar een bovenlaagprotocol, in dit geval IPv4 of IPv6. Dit protocol van de bovenste laag hoeft niet te weten welke media de communicatie zal gebruiken.

In dit hoofdstuk verwijzen media en medium niet naar digitale inhoud en multimedia zoals audio, animatie, televisie en video. Media verwijst naar het materiaal dat de gegevenssignalen daadwerkelijk draagt, zoals koperen kabel en glasvezel.

4.3.1.2. Datalink-sublagen

De datalinklaag is eigenlijk verdeeld in twee sublagen:

Logical Link Control (LLC): Deze bovenste sublaag definieert de softwareprocessen die services leveren aan de netwerklaagprotocollen. Het plaatst informatie in het frame die identificeert welk netwerklaagprotocol wordt gebruikt voor het frame. Met deze informatie kunnen meerdere Layer 3-protocollen, zoals IPv4 en IPv6, dezelfde netwerkinterface en media gebruiken.
Media Access Control (MAC): deze onderste sublaag definieert de mediatoegangsprocessen die door de hardware worden uitgevoerd. Het biedt datalinklaagadressering en afbakening van gegevens volgens de fysieke signaleringsvereisten van het medium en het type datalinklaagprotocol dat wordt gebruikt.

Door de datalinklaag op te splitsen in sublagen, krijgt één type frame gedefinieerd door de bovenste laag toegang tot verschillende soorten media gedefinieerd door de onderste laag. Dit is het geval bij veel LAN-technologieën, waaronder Ethernet.

De afbeelding illustreert hoe de datalinklaag is gescheiden in de LLC- en MAC-sublagen. De LLC communiceert met de netwerklaag terwijl de MAC-sublaag verschillende netwerktoegangstechnologieën mogelijk maakt. De MAC-sublaag communiceert bijvoorbeeld met Ethernet LAN-technologie om frames via koper- of glasvezelkabels te verzenden en ontvangen. De MAC-sublaag communiceert ook met draadloze technologieën zoals Wi-Fi en Bluetooth om frames draadloos te verzenden en te ontvangen.

4.3.1.3. Mediatoegangscontrole

Laag 2-protocollen specificeren de inkapseling van een pakket in een frame en de technieken om het ingekapselde pakket aan en uit elk medium te krijgen. De techniek die wordt gebruikt om het frame aan en uit media te krijgen, wordt de mediatoegangscontrolemethode genoemd.

Terwijl pakketten van bronhost naar bestemmingshost reizen, passeren ze meestal verschillende fysieke netwerken. Deze fysieke netwerken kunnen bestaan uit verschillende soorten fysieke media, zoals koperdraden, optische vezels en draadloze netwerken die bestaan uit elektromagnetische signalen, radio- en microgolffrequenties en satellietverbindingen.

De pakketten hebben geen manier om rechtstreeks toegang te krijgen tot deze verschillende media. Het is de rol van de OSI-datalinklaag om netwerklaagpakketten voor te bereiden voor verzending en om de toegang tot de fysieke media te controleren. De methoden voor het beheren van mediatoegang die worden beschreven door de datalinklaagprotocollen, definiëren de processen waarmee netwerkapparaten toegang kunnen krijgen tot de netwerkmedia en frames kunnen verzenden in diverse netwerkomgevingen.

Zonder de datalinklaag zouden netwerklaagprotocollen zoals IP voorzieningen moeten treffen om verbinding te maken met elk type medium dat langs een bezorgpad zou kunnen bestaan. Bovendien zou IP zich moeten aanpassen telkens als er een nieuwe netwerktechnologie of medium werd ontwikkeld. Dit proces zou de innovatie en ontwikkeling van protocol- en netwerkmedia belemmeren. Dit is een belangrijke reden om een gelaagde benadering van netwerken te gebruiken.

De animatie in de afbeelding is een voorbeeld van een pc in Parijs die verbinding maakt met een laptop in Japan. Hoewel de twee hosts uitsluitend via IP communiceren, is het waarschijnlijk dat er talrijke datalinklaagprotocollen worden gebruikt om de IP-pakketten over verschillende typen LAN’s en WAN’s te transporteren. Elke overgang bij een router vereist mogelijk een ander datalinklaagprotocol voor transport op een nieuw medium.

4.3.1.4. Toegang verlenen tot media

Tijdens een enkele communicatie kunnen verschillende methoden voor mediatoegangscontrole vereist zijn. Elke netwerkomgeving die pakketten tegenkomen wanneer ze van een lokale host naar een externe host reizen, kan verschillende kenmerken hebben. Een Ethernet-LAN bestaat bijvoorbeeld uit veel hosts die op ad-hocbasis toegang willen krijgen tot het netwerkmedium. Seriële verbindingen bestaan uit een directe verbinding tussen slechts twee apparaten waarover gegevens op een geordende manier sequentieel als bits stromen.

Routerinterfaces kapselen het pakket in het juiste frame in en er wordt een geschikte mediatoegangscontrolemethode gebruikt om toegang te krijgen tot elke link. Bij elke uitwisseling van netwerklaagpakketten kunnen er talrijke datalinklaag- en mediaovergangen zijn. Bij elke sprong langs het pad, een router:

Accepteert een frame van een medium
Ontkapselt het frame
Kapselt het pakket opnieuw in in een nieuw frame
Stuurt het nieuwe frame door dat geschikt is voor het medium van dat segment van het fysieke netwerk

4.3.2. Laag 2 framestructuur

4.3.2.1. Gegevens opmaken voor verzending

De datalinklaag bereidt een pakket voor op transport over de lokale media door het in te kapselen met een header en een trailer om een frame te creëren. De beschrijving van een frame is een sleutelelement van elk datalinklaagprotocol.

Datalinklaagprotocollen vereisen stuurinformatie om de protocollen te laten functioneren. Controle-informatie antwoordt doorgaans:

Welke knooppunten communiceren met elkaar?
Wanneer begint de communicatie tussen individuele knooppunten en wanneer eindigt deze?
Welke fouten zijn opgetreden terwijl de knooppunten communiceerden?
Welke knooppunten zullen vervolgens communiceren?

In tegenstelling tot de andere PDU’s die in deze cursus zijn besproken, omvat het datalinklaagframe:

Header: Bevat besturingsinformatie, zoals adressering, en bevindt zich aan het begin van de PDU.
Gegevens: Bevat de IP-header, de transportlaag-header en toepassingsgegevens.
Trailer: Bevat besturingsinformatie voor foutdetectie toegevoegd aan het uiteinde van de PDU.

Deze frame-elementen zijn weergegeven in de figuur en zullen nader worden besproken.

4.3.2.2. Een frame maken

Wanneer gegevens op de media worden verzonden, worden ze omgezet in een stroom bits, of 1s en 0s. Als een knooppunt lange stromen bits ontvangt, hoe bepaalt het dan waar een frame begint en stopt of welke bits het adres vertegenwoordigen?

Framing verdeelt de stream in ontcijferbare groepen, waarbij besturingsinformatie in de header en trailer wordt ingevoegd als waarden in verschillende velden. Dit formaat geeft de fysieke signalen een structuur die kan worden ontvangen door knooppunten en gedecodeerd in pakketten op de bestemming.

Zoals weergegeven in de afbeelding, omvatten generieke frameveldtypen:

Frame start- en stopindicatorvlaggen: gebruikt door de MAC-sublaag om de begin- en eindlimieten van het frame te identificeren.
Adressering: wordt door de MAC-sublaag gebruikt om de bron- en bestemmingsknooppunten te identificeren.
Type: gebruikt door de LLC om het Layer 3-protocol te identificeren.
Controle: identificeert speciale stroomcontrolediensten.
Data: Bevat de payload van het frame (d.w.z. pakketkop, segmentkop en de gegevens).
Foutdetectie: opgenomen na de gegevens om de trailer te vormen, worden deze framevelden gebruikt voor foutdetectie.

Niet alle protocollen bevatten al deze velden. De standaarden voor een specifiek datalinkprotocol bepalen het eigenlijke frameformaat.

Opmerking: voorbeelden van frameformaten worden aan het einde van dit hoofdstuk besproken.

4.3.3. Laag 2-standaarden

4.3.3.1. Standaarden voor datalinklaag

In tegenstelling tot de protocollen van de bovenste lagen van de TCP / IP-suite, worden datalinklaagprotocollen over het algemeen niet gedefinieerd door Request for Comments (RFC’s). Hoewel de Internet Engineering Task Force (IETF) de functionele protocollen en services voor de TCP / IP-protocolsuite in de bovenste lagen onderhoudt, definieert de IETF niet de functies en werking van de netwerktoegangslaag van dat model.

In het bijzonder worden de diensten en specificaties van de datalinklaag gedefinieerd door meerdere standaarden op basis van een verscheidenheid aan technologieën en media waarop de protocollen worden toegepast. Sommige van deze standaarden integreren zowel Layer 2- als Layer 1-services.

De functionele protocollen en services op de datalinklaag worden beschreven door:

Technische organisaties die openbare en open standaarden en protocollen opstellen.
Communicatiebedrijven die propriëtaire protocollen opstellen en gebruiken om te profiteren van nieuwe technologische vooruitgang of marktkansen.

Technische organisaties die open standaarden en protocollen definiëren die van toepassing zijn op de datalinklaag, zijn onder meer:

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Internationale Telecommunicatie-unie (ITU)
Internationale organisatie voor standaardisatie (ISO)
American National Standards Institute (ANSI)

De tabel in de afbeelding toont verschillende standaardorganisaties en enkele van hun belangrijkere datalinklaagprotocollen.

Standaard Organisatie	Netwerk standaarden
IEEE	802.2: Logical Link Control (LLC) 802.3: Ethernet 802.4: Token bus 802.5: Token ring 802.11: Wireless LAN (WLAN) & Mesh (WiFi certification) 802.15: Bluetooth 802.16: WiMax
ITU-T	G.992: ADSL G.8100 – G.8199: MPLS over Transport aspects Q.921: ISDN Q.922: Frame Relay
ISO	HDLC (High Level Data Link Control) ISO 9314: FDDI media Access Control (MAC)
ANSI	X3T9.5 en X3T12: Fiber Distributed Data Interface (FDDI)

4.4. Mediatoegangscontrole

4.4.1. Topologieën

4.4.1.1. Toegang tot de media beheren

Het regelen van de plaatsing van dataframes op de media wordt bestuurd door de sublaag voor mediatoegangscontrole.

Mediatoegangscontrole is het equivalent van verkeersregels die de toegang van motorvoertuigen op een rijbaan reguleren. Het ontbreken van enige controle op de toegang tot de media zou het equivalent zijn van voertuigen die al het andere verkeer negeren en de weg oprijden zonder rekening te houden met de andere voertuigen. Niet alle wegen en ingangen zijn echter hetzelfde. Het verkeer kan de weg op door in te voegen, door bij een stopbord op zijn beurt te wachten of door te luisteren naar signaallichten. Een chauffeur volgt voor elk type toegang een andere set regels.

Op dezelfde manier zijn er verschillende manieren om het plaatsen van frames op de media te regelen. De protocollen op de datalinklaag bepalen de regels voor toegang tot verschillende media. Sommige methoden voor mediatoegangscontrole gebruiken streng gecontroleerde processen om ervoor te zorgen dat frames veilig op de media worden geplaatst. Deze methoden worden gedefinieerd door geavanceerde protocollen, die mechanismen vereisen die overhead op het netwerk introduceren.

De feitelijk gebruikte methode voor mediatoegangscontrole is afhankelijk van:

Topologie: hoe de verbinding tussen de knooppunten eruitziet voor de datalinklaag.
Media delen: hoe de knooppunten de media delen. Het delen van media kan point-to-point zijn, zoals in WAN-verbindingen of gedeeld zoals in LAN-netwerken.

4.4.1.2. Fysieke en logische topologieën

De topologie van een netwerk is de opstelling of relatie van de netwerkapparaten en de onderlinge verbindingen daartussen. LAN- en WAN-topologieën kunnen op twee manieren worden bekeken:

Fysieke topologie: verwijst naar de fysieke verbindingen en identificeert hoe eindapparaten en infrastructuurapparaten zoals routers, switches en draadloze toegangspunten met elkaar zijn verbonden. Fysieke topologieën zijn meestal point-to-point of ster.
Logische topologie: verwijst naar de manier waarop een netwerk frames van het ene knooppunt naar het volgende overbrengt. Deze opstelling bestaat uit virtuele verbindingen tussen de knooppunten van een netwerk. Deze logische signaalpaden worden gedefinieerd door datalinklaagprotocollen. De logische topologie van point-to-point-links is relatief eenvoudig, terwijl gedeelde media deterministische en niet-deterministische methoden voor mediatoegangscontrole bieden.

De datalinklaag “ziet” de logische topologie van een netwerk bij het controleren van de gegevenstoegang tot de media. Het is de logische topologie die van invloed is op het type netwerkframing en mediatoegangscontrole dat wordt gebruikt.

4.4.2. WAN topologieën

4.4.2.1. Algemene fysieke WAN-topologieën

WAN’s zijn gewoonlijk onderling verbonden met behulp van de volgende fysieke topologieën:

Point-to-Point: dit is de eenvoudigste topologie die bestaat uit een permanente link tussen twee eindpunten. Om deze reden is dit een zeer populaire WAN-topologie.
Hub and Spoke: een WAN-versie van de stertopologie waarin een centrale site filialen met elkaar verbindt door middel van point-to-point-links.
Mesh: deze topologie biedt een hoge beschikbaarheid, maar vereist dat elk eindsysteem met elk ander systeem is verbonden. Daarom kunnen de administratieve en fysieke kosten aanzienlijk zijn. Elke link is in wezen een point-to-point-link naar het andere knooppunt. Variaties op deze topologie omvatten een gedeeltelijke mesh waarbij sommige maar niet alle eindapparaten met elkaar zijn verbonden.

De drie algemene fysieke WAN-topologieën worden geïllustreerd in de afbeelding.

4.4.2.2. Fysieke Point-to-Point-topologie

Fysieke punt-tot-punt-topologieën verbinden rechtstreeks twee knooppunten.

In deze opstelling hoeven twee knooppunten de media niet te delen met andere hosts. Bovendien hoeft een knooppunt niet te bepalen of een inkomend frame daarvoor bestemd is of een ander knooppunt. Daarom kunnen de logische datalinkprotocollen heel eenvoudig zijn, aangezien alle frames op de media alleen van of naar de twee knooppunten kunnen reizen. De frames worden door het knooppunt aan het ene uiteinde op de media geplaatst en door het knooppunt aan het andere uiteinde van het point-to-point-circuit van de media verwijderd.

Datalinklaagprotocollen zouden meer geavanceerde mediatoegangscontroleprocessen kunnen bieden voor logische punt-tot-punt-topologieën, maar dit zou alleen maar onnodige protocoloverhead toevoegen.

4.4.2.3. Logische Point-to-Point-topologie

De eindknooppunten die communiceren in een point-to-point-netwerk kunnen fysiek worden verbonden via een aantal tussenliggende apparaten. Het gebruik van fysieke apparaten in het netwerk heeft echter geen invloed op de logische topologie.

Bron- en het bestemmingsknooppunt kunnen indirect over een bepaalde geografische afstand met elkaar zijn verbonden. In sommige gevallen vormt de logische verbinding tussen knooppunten een zogenaamd virtueel circuit. Een virtueel circuit is een logische verbinding die binnen een netwerk tot stand wordt gebracht tussen twee netwerkapparaten. De twee knooppunten aan beide uiteinden van het virtuele circuit wisselen de frames met elkaar uit. Dit gebeurt zelfs als de frames door tussenliggende apparaten worden geleid. Virtuele circuits zijn belangrijke logische communicatieconstructies die door sommige Layer 2-technologieën worden gebruikt.

De mediatoegangsmethode die wordt gebruikt door het datalinkprotocol wordt bepaald door de logische point-to-point-topologie, niet door de fysieke topologie. Dit betekent dat de logische point-to-point-verbinding tussen twee knooppunten niet noodzakelijkerwijs tussen twee fysieke knooppunten aan elk uiteinde van een enkele fysieke verbinding hoeft te zijn.

4.4.2.4. Halve en volledige duplex

In point-to-point-netwerken kunnen gegevens op twee manieren worden verzonden:

Half-duplex communicatie: beide apparaten kunnen zowel verzenden als ontvangen op de media, maar kunnen dit niet tegelijkertijd doen. Ethernet heeft arbitrageregels opgesteld voor het oplossen van conflicten die voortkomen uit gevallen waarin meer dan één station tegelijkertijd probeert te verzenden. Figuur 2 toont half-duplex communicatie.
Full-duplex communicatie: beide apparaten kunnen tegelijkertijd op de media verzenden en ontvangen. De datalinklaag gaat ervan uit dat de media op elk moment beschikbaar zijn voor verzending voor beide knooppunten. Daarom is er geen mediaarbitrage nodig in de datalinklaag. Figuur 3 toont full-duplex communicatie.

4.4.3. LAN topologieën

4.4.3.1. Fysieke LAN topologieën

Fysieke topologie bepaalt hoe de eindsystemen fysiek met elkaar zijn verbonden. In gedeelde media-LAN’s kunnen eindapparaten met elkaar worden verbonden met behulp van de volgende fysieke topologieën:

Ster: Eindapparaten zijn verbonden met een centraal tussenapparaat. Vroege stertopologieën verbonden eindapparaten via hubs. Stertopologieën gebruiken nu echter schakelaars. De stertopologie is de meest voorkomende fysieke LAN-topologie, voornamelijk omdat deze eenvoudig te installeren is, zeer schaalbaar (eenvoudig toe te voegen en te verwijderen eindapparaten) en gemakkelijk op te lossen is.
Uitgebreide ster of hybride: in een uitgebreide stertopologie verbinden centrale tussenliggende apparaten andere stertopologieën met elkaar. In een hybride topologie kunnen de sternetwerken onderling worden verbonden met behulp van een bustopologie.
Bus: Alle eindsystemen zijn aan elkaar geketend en eindigen in een of andere vorm aan elk uiteinde. Infrastructuurapparaten zoals schakelaars zijn niet nodig om de eindapparaten met elkaar te verbinden. Bus-topologieën werden gebruikt in oudere Ethernet-netwerken omdat het goedkoop in gebruik en eenvoudig te installeren was.
Ring: Eindsystemen zijn verbonden met hun respectievelijke buur en vormen een ring. In tegenstelling tot de bustopologie hoeft de ring niet te worden afgesloten. Ringtopologieën werden gebruikt in oudere FDDI-netwerken (Fibre Distributed Data Interface). Specifiek gebruiken FDDI-netwerken een tweede ring voor fouttolerantie of prestatieverbeteringen.

De afbeelding illustreert hoe eindapparaten op LAN’s met elkaar zijn verbonden.

4.4.3.2. Logische topologie voor gedeelde media

De logische topologie van een netwerk hangt nauw samen met het mechanisme dat wordt gebruikt om netwerktoegang te beheren. Toegangsmethoden bieden de procedures om netwerktoegang te beheren, zodat alle stations toegang hebben. Als verschillende entiteiten dezelfde media delen, moet er een mechanisme zijn om de toegang te controleren. Toegangsmethoden worden toegepast op netwerken om deze mediatoegang te reguleren.

Sommige netwerktopologieën delen een gemeenschappelijk medium met meerdere knooppunten. Er kan op elk moment een aantal apparaten zijn dat probeert gegevens te verzenden en te ontvangen via de netwerkmedia. Er zijn regels die bepalen hoe deze apparaten de media delen.

Er zijn twee basismethoden voor mediatoegangscontrole voor gedeelde media:

Op conflict gebaseerde toegang: alle knooppunten strijden om het gebruik van het medium, maar hebben een plan voor het geval er botsingen zijn.
Gecontroleerde toegang: elk knooppunt heeft zijn eigen tijd om het medium te gebruiken.

Het datalinklaagprotocol specificeert de mediatoegangscontrolemethode die de juiste balans biedt tussen framecontrole, framebescherming en netwerkoverhead.

4.4.3.3. Op wedijver gebaseerde toegang

Bij gebruik van een niet-deterministische op conflicten gebaseerde methode, kan een netwerkapparaat proberen toegang te krijgen tot het medium wanneer het gegevens heeft om te verzenden. Om volledige chaos op de media te voorkomen, gebruiken deze methoden een Carrier Sense Multiple Access (CSMA) -proces om eerst te detecteren of de media een signaal dragen.

Als een dragersignaal op de media van een ander knooppunt wordt gedetecteerd, betekent dit dat een ander apparaat aan het zenden is. Als het apparaat dat probeert te verzenden, ziet dat de media bezet is, zal het wachten en het na korte tijd opnieuw proberen. Als er geen dragersignaal wordt gedetecteerd, verzendt het apparaat zijn gegevens. Ethernet- en draadloze netwerken maken gebruik van op contentie gebaseerde mediatoegangscontrole.

Het is mogelijk dat het CSMA-proces mislukt en dat twee apparaten tegelijkertijd verzenden, waardoor een gegevensbotsing ontstaat. Als dit gebeurt, zijn de gegevens die door beide apparaten worden verzonden, beschadigd en moeten ze opnieuw worden verzonden.

Op conflicten gebaseerde methoden voor toegang tot media hebben niet de overhead van methoden voor gecontroleerde toegang. Een mechanisme om te volgen wiens beurt het is om toegang te krijgen tot de media, is niet vereist. De op conflicten gebaseerde systemen schalen echter niet goed bij intensief mediagebruik. Naarmate het gebruik en het aantal knooppunten toeneemt, neemt de kans op succesvolle mediatoegang zonder botsing af. Bovendien verminderen de herstelmechanismen die nodig zijn om fouten als gevolg van deze botsingen te corrigeren, de doorvoer verder.

CSMA wordt meestal geïmplementeerd in combinatie met een methode om de mediaconflicten op te lossen. De twee meest gebruikte methoden zijn:

Carrier sense multiple access met botsingsdetectie (CSMA/CD): Het eindapparaat controleert de media op de aanwezigheid van een datasignaal. Als een datasignaal afwezig is en de media dus vrij is, verzendt het apparaat de data. Als er vervolgens signalen worden gedetecteerd die aangeven dat een ander apparaat tegelijkertijd aan het verzenden was, stoppen alle apparaten met verzenden en proberen ze het later opnieuw. Traditionele vormen van Ethernet gebruiken deze methode.
Carrier-sense multiple access met botsingsvermijding (CSMA/CA): het eindapparaat onderzoekt de media op de aanwezigheid van een datasignaal. Als de media vrij is, stuurt het apparaat een melding over de media met de intentie om het te gebruiken. Zodra het een toestemming heeft ontvangen om te verzenden, verzendt het apparaat de gegevens. Deze methode wordt gebruikt door 802.11 draadloze netwerktechnologieën.

4.4.3.4. Meervoudige toegangstopologie

Een logische multi-access-topologie stelt een aantal knooppunten in staat om te communiceren via dezelfde gedeelde media. Gegevens van slechts één knooppunt kunnen tegelijkertijd op het medium worden geplaatst. Elk knooppunt ziet alle frames die op het medium staan, maar alleen het knooppunt waaraan het frame is geadresseerd, verwerkt de inhoud van het frame.

Om veel knooppunten toegang tot het medium te laten delen, is een datalinkmediatoegangscontrolemethode vereist om de overdracht van gegevens te reguleren en daardoor botsingen tussen verschillende signalen te verminderen.

4.4.3.5. Gecontroleerde toegang

Bij gebruik van de gecontroleerde toegangsmethode, nemen netwerkapparaten om de beurt toegang tot het medium. Als een eindapparaat geen toegang tot het medium nodig heeft, gaat de kans over naar het volgende eindapparaat. Dit proces wordt vergemakkelijkt door het gebruik van een token. Een eindapparaat verwerft het token en plaatst een frame op de media, geen ander apparaat kan dit doen totdat het frame is aangekomen en verwerkt op de bestemming, waarbij het token wordt vrijgegeven.

Opmerking: deze methode staat ook bekend als geplande toegang of deterministisch.

Hoewel gecontroleerde toegang goed geordend is en een voorspelbare doorvoer biedt, kunnen deterministische methoden inefficiënt zijn omdat een apparaat op zijn beurt moet wachten voordat het het medium kan gebruiken.

Voorbeelden van gecontroleerde toegang zijn:

Token Ring (IEEE 802.5)
Fibre Distributed Data Interface (FDDI) die is gebaseerd op het IEEE 802.4 token-busprotocol.

Opmerking: beide methoden voor mediatoegangscontrole worden als verouderd beschouwd.

4.4.3.6. Ring topologie

In een logische ringtopologie ontvangt elk knooppunt op zijn beurt een frame. Als het frame niet is geadresseerd aan het knooppunt, geeft het knooppunt het frame door aan het volgende knooppunt. Hierdoor kan een ring een gecontroleerde techniek voor mediatoegangscontrole gebruiken, genaamd token passeren.

Knooppunten in een logische ringtopologie verwijderen het frame van de ring, onderzoeken het adres en sturen het door als het niet voor dat knooppunt is geadresseerd. In een ring onderzoeken alle knooppunten rond de ring (tussen het bron- en bestemmingsknooppunt) het frame.

Er zijn meerdere technieken voor mediatoegangscontrole die kunnen worden gebruikt met een logische ring, afhankelijk van het vereiste controleniveau. Zo wordt er meestal maar één frame tegelijk door de media gedragen. Als er geen gegevens worden verzonden, kan een signaal (ook wel een token genoemd) op de media worden geplaatst en kan een knooppunt alleen een dataframe op de media plaatsen als deze het token heeft.

Onthoud dat de datalinklaag een logische ringtopologie “ziet”. De feitelijke fysieke bekabelingstopologie zou een andere topologie kunnen zijn.

4.4.4. Datalinkframe

4.4.4.1. Het frame

Hoewel er veel verschillende datalinklaagprotocollen zijn die datalinklaagframes beschrijven, heeft elk frametype drie basisonderdelen:

Header
Data
Trailer

Alle datalinklaagprotocollen kapselen de Layer 3 PDU in binnen het dataveld van het frame. De structuur van het frame en de velden in de header en trailer variëren echter afhankelijk van het protocol.

Het datalinklaagprotocol beschrijft de kenmerken die nodig zijn voor het transport van pakketten over verschillende media. Deze kenmerken van het protocol zijn geïntegreerd in de inkapseling van het frame. Wanneer het frame op zijn bestemming aankomt en het datalinkprotocol het frame van de media haalt, wordt de frame-informatie gelezen en verwijderd.

Er is niet één framestructuur die voldoet aan de behoeften van alle datatransport over alle soorten media. Afhankelijk van de omgeving varieert de hoeveelheid besturingsinformatie die nodig is in het frame, afhankelijk van de vereisten voor mediatoegangscontrole van de media en de logische topologie.

4.4.4.2. De header

De frameheader bevat de besturingsinformatie die is gespecificeerd door het datalinklaagprotocol voor de specifieke logische topologie en gebruikte media.

Framebesturingsinformatie is uniek voor elk type protocol. Het wordt gebruikt door het Layer 2-protocol om functies te bieden die vereist zijn door de communicatieomgeving.

De afbeelding toont de koptekstvelden van het Ethernet-frame:

Startframe-veld: geeft het begin van het frame aan.
Bron- en bestemmingsadresvelden: geeft de bron- en bestemmingsknooppunten op de media aan.
Type veld: geeft de service van de bovenste laag in het frame aan.

Verschillende datalinklaagprotocollen kunnen andere velden gebruiken dan de genoemde. Andere koptekstframevelden van het Layer 2-protocol kunnen bijvoorbeeld zijn:

Prioriteits/servicekwaliteitsveld: geeft een bepaald type communicatiedienst aan voor verwerking.
Logisch verbindingscontroleveld: wordt gebruikt om een logische verbinding tussen knooppunten tot stand te brengen.
Fysieke-link controleveld: wordt gebruikt om de medialink tot stand te brengen.
Flow controleveld: wordt gebruikt om verkeer via de media te starten en te stoppen.
Congestiecontroleveld: geeft congestie in de media aan.

Omdat de doeleinden en functies van datalinklaagprotocollen verband houden met de specifieke topologieën en media, moet elk protocol worden onderzocht om een gedetailleerd begrip te krijgen van de framestructuur. Aangezien in deze cursus protocollen aan de orde komen, zal er meer informatie over de framestructuur worden uitgelegd.

4.4.4.3. Laag 2 adressen

De datalinklaag biedt adressering die wordt gebruikt bij het transporteren van een frame over gedeelde lokale media. Apparaatadressen op deze laag worden fysieke adressen genoemd. Adressering van de datalinklaag is opgenomen in de frameheader en specificeert het framebestemmingsknooppunt op het lokale netwerk. De frameheader kan ook het bronadres van het frame bevatten.

In tegenstelling tot Layer 3 logische adressen, die hiërarchisch zijn, geven fysieke adressen niet aan op welk netwerk het apparaat zich bevindt. Het fysieke adres is eerder een uniek apparaatspecifiek adres. Als het apparaat naar een ander netwerk of subnet wordt verplaatst, werkt het nog steeds met hetzelfde fysieke adres in Layer 2.

Een adres dat apparaatspecifiek en niet-hiërarchisch is, kan niet worden gebruikt om een apparaat op grote netwerken of internet te lokaliseren. Dit zou hetzelfde zijn als het vinden van één huis binnen de hele wereld, met niets meer dan een huisnummer en straatnaam. Het fysieke adres kan echter worden gebruikt om een apparaat binnen een beperkt gebied te lokaliseren. Om deze reden wordt het adres van de datalinklaag alleen gebruikt voor lokale bezorging. Adressen op deze laag hebben geen betekenis buiten het lokale netwerk. Vergelijk dit met Laag 3, waar adressen in de pakketkop worden overgedragen van de bronhost naar de bestemmingshost, ongeacht het aantal netwerkhops langs de route.

Als de gegevens naar een ander netwerksegment moeten gaan, is een tussenapparaat, zoals een router, nodig. De router moet het frame accepteren op basis van het fysieke adres en het frame de-inkapselen om het hiërarchische adres of IP-adres te onderzoeken. Met behulp van het IP-adres kan de router de netwerklocatie van het bestemmingsapparaat bepalen en het beste pad om het te bereiken. Zodra het weet waar het pakket naartoe moet worden gestuurd, maakt de router een nieuw frame voor het pakket en wordt het nieuwe frame naar het volgende segment naar zijn eindbestemming gestuurd.

4.4.4.4. De trailer

Datalinklaagprotocollen voegen een trailer toe aan het einde van elk frame. De aanhanger wordt gebruikt om te bepalen of het frame foutloos is aangekomen. Dit proces wordt foutdetectie genoemd en wordt bereikt door een logische of wiskundige samenvatting van de bits waaruit het frame bestaat in de trailer te plaatsen. Foutdetectie wordt toegevoegd op de datalinklaag omdat de signalen op de media onderhevig kunnen zijn aan interferentie, vervorming of verlies waardoor de bitwaarden die die signalen vertegenwoordigen aanzienlijk zouden veranderen.

Een verzendende knoop maakt een logische samenvatting van de inhoud van het frame. Dit staat bekend als de cyclische redundantiecontrole (CRC) -waarde. Deze waarde wordt in het veld Frame Check Sequence (FCS) van het frame geplaatst om de inhoud van het frame weer te geven.

Wanneer het frame bij het bestemmingsknooppunt arriveert, berekent het ontvangende knooppunt zijn eigen logische samenvatting, of CRC, van het frame. Het ontvangende knooppunt vergelijkt de twee CRC-waarden. Als de twee waarden hetzelfde zijn, wordt het frame geacht te zijn aangekomen zoals verzonden. Als de CRC-waarde in de FCS verschilt van de CRC die is berekend op het ontvangende knooppunt, wordt het frame verwijderd.

Daarom wordt het FCS-veld gebruikt om te bepalen of er fouten zijn opgetreden bij de verzending en ontvangst van het frame. Het foutdetectiemechanisme dat wordt geboden door het gebruik van het FCS-veld, ontdekt de meeste fouten die op de media worden veroorzaakt.

Er is altijd een kleine kans dat een frame met een goed CRC-resultaat daadwerkelijk beschadigd is. Fouten in bits kunnen elkaar opheffen wanneer de CRC wordt berekend. Protocollen van de bovenste laag zijn dan vereist om dit gegevensverlies te detecteren en te corrigeren.

4.4.4.5. LAN en WAN frames

In een TCP / IP-netwerk werken alle OSI Layer 2-protocollen met het IP op OSI Layer 3. Het feitelijke Layer 2-protocol dat wordt gebruikt, hangt echter af van de logische topologie van het netwerk en de implementatie van de fysieke laag. Gezien het brede scala aan fysieke media dat wordt gebruikt in het bereik van topologieën bij netwerken, is er een overeenkomstig groot aantal Layer 2-protocollen in gebruik.

Elk protocol voert mediatoegangscontrole uit voor gespecificeerde logische Layer 2-topologieën. Dit betekent dat een aantal verschillende netwerkapparaten kunnen fungeren als knooppunten die werken op de datalinklaag bij het implementeren van deze protocollen. Deze apparaten omvatten de netwerkadapter of netwerkinterfacekaarten (NIC’s) op computers, evenals de interfaces op routers en Layer 2-switches.

Het Layer 2-protocol dat voor een bepaalde netwerktopologie wordt gebruikt, wordt bepaald door de technologie die wordt gebruikt om die topologie te implementeren. De technologie wordt op zijn beurt bepaald door de grootte van het netwerk – in termen van het aantal hosts en de geografische reikwijdte – en de diensten die via het netwerk moeten worden geleverd.

Een LAN maakt doorgaans gebruik van een technologie met hoge bandbreedte die grote aantallen hosts kan ondersteunen. Het relatief kleine geografische gebied van een LAN (een enkel gebouw of een campus met meerdere gebouwen) en de hoge dichtheid van gebruikers maken deze technologie kosteneffectief.

Het gebruik van technologie met een hoge bandbreedte is echter meestal niet rendabel voor WAN’s die grote geografische gebieden bestrijken (bijvoorbeeld steden of meerdere steden). De kosten van de fysieke verbindingen over lange afstanden en de technologie die wordt gebruikt om de signalen over die afstanden te vervoeren, resulteren doorgaans in een lagere bandbreedtecapaciteit.

Verschillen in bandbreedte resulteren normaal gesproken in het gebruik van verschillende protocollen voor LAN’s en WAN’s.

Veelgebruikte protocollen voor datalinklagen zijn:

Ethernet
Point-to-Point-protocol (PPP)
802.11 draadloos

Andere protocollen die in het CCNA-curriculum worden behandeld, zijn High-Level Data Link Control (HDLC) en Frame Relay.

4.4.4.6. Ethernet frame

Ethernet is de dominante LAN-technologie. Het is een familie van netwerktechnologieën die zijn gedefinieerd in de IEEE 802.2- en 802.3-standaarden.

Ethernet-standaarden definiëren zowel de Layer 2-protocollen als de Layer 1-technologieën. Ethernet is de meest gebruikte LAN-technologie en ondersteunt databandbreedtes van 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps (1.000 Mbps) of 10 Gbps (10.000 Mbps).

Het basisframe-formaat en de IEEE-sublagen van OSI-lagen 1 en 2 blijven consistent voor alle vormen van Ethernet. De methoden voor het detecteren en plaatsen van gegevens op de media variëren echter bij verschillende implementaties.

Ethernet biedt een niet-erkende verbindingsloze service via een gedeeld medium met CSMA / CD als de mediatoegangsmethode. Gedeelde media vereisen dat de Ethernet-frameheader een datalinklaagadres gebruikt om de bron- en bestemmingsknooppunten te identificeren. Zoals bij de meeste LAN-protocollen, wordt dit adres het MAC-adres van het knooppunt genoemd. Een Ethernet MAC-adres is 48 bits en wordt doorgaans in hexadecimaal formaat weergegeven.

Ethernet II Frame Fields:

Preamble	Destination Address	Source Address	Protocol Type	Data	Frame Check Sequence
8 bytes	6 bytes	6 bytes	2 bytes	46 – 1500 bytes	4 bytes

Preamble
Used for synchronization; also contains a delimiter to mark the mark the end of the timing information.
Destination Address
48-bit MAC address for the destination node.
Source Address
48-bit MAC address for the source node.
Protocol Type
Value to indicate which upper-layer protocol will receive the data after the Ethernet process is complete.
Data
This is the PDU, typically an Ipv4 packet, that is to be transmitted over the media.
Frame Check Sequence
A CRC value used to check for damaged frames.

Op de datalinklaag is de framestructuur vrijwel identiek voor alle Ethernet-snelheden. Op de fysieke laag plaatsen verschillende versies van Ethernet de bits echter op verschillende manieren op de media. Ethernet wordt in het volgende hoofdstuk in meer detail besproken.

4.4.4.7. PPP frame

Een ander datalinklaagprotocol is het Point-to-Point Protocol (PPP). PPP is een protocol dat wordt gebruikt om frames tussen twee knooppunten te leveren. In tegenstelling tot veel datalinklaagprotocollen die worden gedefinieerd door elektrotechnische organisaties, wordt de PPP-standaard gedefinieerd door RFC’s. PPP is ontwikkeld als een WAN-protocol en blijft het protocol bij uitstek om veel seriële WAN’s te implementeren. PPP kan worden gebruikt op verschillende fysieke media, waaronder twisted pair, glasvezellijnen en satelliettransmissie, maar ook voor virtuele verbindingen.

PPP maakt gebruik van een gelaagde architectuur. Om plaats te bieden aan de verschillende soorten media, brengt PPP logische verbindingen tot stand, sessies genaamd, tussen twee knooppunten. De PPP-sessie verbergt de onderliggende fysieke media voor het bovenste PPP-protocol. Deze sessies bieden PPP ook een methode voor het inkapselen van meerdere protocollen via een point-to-point-link. Elk protocol dat via de link is ingekapseld, brengt zijn eigen PPP-sessie tot stand.

Met PPP kunnen de twee knooppunten ook onderhandelen over opties binnen de PPP-sessie. Dit omvat authenticatie, compressie en multilink (het gebruik van meerdere fysieke verbindingen).

PPP Frame Fields:

Flag	Address	Control	Protocol	Data	Frame Check Sequence
1 byte	1 byte	1 byte	2 bytes	variable	2 or 4 bytes

Flag
Indicates the beginning or end of a frame. The flag field consists of the binary sequence 01111110.
Address
A single byte that contains the standard PPP broadcast address. PPP does not assign individual station addresses.
Control
A single byte that contains the binary sequence 00000011, which calls for transmission of user data in an un-sequenced frame.
Protocol
Two bytes that identify the protocol encapsulated in the data field of the frame. The most up-to-date values of the protocol field are specified in the most recent Assigned Numbers RFC.
Data
Zero or more bytes that contains the datagram for the protocol specified in the protocol field.
Frame Check Sequence
Normally 16 bits (2 bytes). By prior agreement, consenting PPP implementations can use a 32-bit (4-byte) FCS for improved error detection.

4.4.4.8. 802.11 Wireless frame

De IEEE 802.11-standaard gebruikt hetzelfde 802.2 LLC en 48-bits adresseringsschema als andere 802 LAN’s. Er zijn echter veel verschillen in de MAC-sublaag en fysieke laag. In een draadloze omgeving vereist de omgeving speciale overwegingen. Er is geen definieerbare fysieke connectiviteit; daarom kunnen externe factoren de gegevensoverdracht verstoren en is het moeilijk om de toegang te controleren. Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, hebben draadloze standaarden extra bedieningselementen.

De IEEE 802.11-standaard wordt gewoonlijk Wi-Fi genoemd. Het is een op conflicten gebaseerd systeem dat gebruikmaakt van een CSMA / CA-mediatoegangsproces. CSMA / CA specificeert een willekeurige uitstelprocedure voor alle knooppunten die wachten op verzending. De meest waarschijnlijke mogelijkheid voor een medium twist is net nadat het medium beschikbaar komt. Door de knooppunten gedurende een willekeurige periode terug te trekken, wordt de kans op een botsing aanzienlijk verkleind.

802.11-netwerken gebruiken ook datalinkbevestigingen om te bevestigen dat een frame met succes is ontvangen. Als het verzendende station het bevestigingsframe niet detecteert, hetzij omdat het originele dataframe of de bevestiging niet intact is ontvangen, wordt het frame opnieuw verzonden. Deze expliciete erkenning overwint interferentie en andere radiogerelateerde problemen.

Andere services die worden ondersteund door 802.11 zijn authenticatie, associatie (connectiviteit met een draadloos apparaat) en privacy (encryptie).

Wireless Frame Fields:

*Frame Control*	Duration/ID	Destination Address	Source Address	Receiver Address	*Sequence Control*	Transmitter Address	Frame Body	Frame Check Sequence
2 bytes	2 bytes	6 bytes	6 bytes	6 bytes	4 bits	12 bits	0-2312 bytes	4 bytes

*Frame Control*
Protocol Version	Type	Subtype	To DS	From DS	More Fragments	Retry	Power Management	More Data	WEP	Order
2 bits	2 bits	4 bits	1 bit	1 bit	1 bit	1 bit	1 bit	1 bit	1 bit	1 bit

*Sequence Control*
Fragment Number	Sequence Number
4 bits	12 bits

Frame Control
- Protocol Version
  Version of 802.11 frame in use
- Type and Subtype
  Identity one of three functions and subfunctions of the frame: control, data and management
- To DS
  Set to 1 in data frames destined for the distribution system (devices in the wireless structure)
- From DS
  Set to 1 in data frames exiting the distribution system
- More Fragments
  Set to 1 for frames that have another fragment
- More Data
  Set to 1 to indicate that a node will be in power-save mode
- Wired Equivalent Privacy (WEP)
  Set to 1 if the frame contains WEL-encrypted information for security
- Order
  Set to 1 in a data type frame that uses Strictly Ordered service class (does not need reordering)
Duration/ID
Depending on the type of frame, represents either the time, in microseconds, required to transmit the frame or an association identity (AID) for the station that transmitted the frame.
Destination Address
MAC Address of the final destination node in the network.
Source Address
MAC Address of the node that initiated the frame.
Receiver Address
MAC address that identifies the wireless device that is the immediate recipient of the frame Sequence Control
Fragment Number
Indicates the number for each fragment of the frame.
Sequence Number
Indicates the sequence number assigned to the frame; retransmitted frames are identified by duplicate sequence numbers.
Transmitter Address
MAC Address that identifies the wireless device that transmitted the frame.
Frame Body
Contains the information being transported; for data frames typically an IP packet.
Frame Check Sequence
Contains a 32-bit cyclic redundancy check (CRC) of the frame.

4.5. Samenvatting

De TCP / IP-netwerktoegangslaag is het equivalent van de OSI-datalinklaag (laag 2) en de fysieke laag (laag 1).

De fysieke laag van OSI biedt de middelen om de bits die een datalinklaagframe vormen, over de netwerkmedia te transporteren. De fysieke componenten zijn de elektronische hardwareapparaten, media en andere connectoren die de signalen verzenden en vervoeren om de bits te vertegenwoordigen. Hardwarecomponenten zoals netwerkadapters (NIC’s), interfaces en connectoren, kabelmaterialen en kabelontwerpen zijn allemaal gespecificeerd in normen die zijn gekoppeld aan de fysieke laag. De fysieke laagstandaarden hebben betrekking op drie functionele gebieden: fysieke componenten, framecoderingstechniek en signaleringsmethode.

Het gebruik van de juiste media is een belangrijk onderdeel van netwerkcommunicatie. Zonder de juiste fysieke verbinding, bedraad of draadloos, zal communicatie tussen twee apparaten niet plaatsvinden.

Bekabelde communicatie bestaat uit koperen media en glasvezelkabel.

Er zijn drie hoofdtypen koperen media die in netwerken worden gebruikt: unshielded-twisted pair (UTP), shielded-twisted pair (STP) en coaxkabel. UTP-bekabeling is het meest voorkomende koperen netwerkmedium.
Optische vezelkabel is erg populair geworden voor het onderling verbinden van infrastructuurnetwerkapparaten. Het maakt de overdracht van gegevens over grotere afstanden en met hogere bandbreedtes (datasnelheden) mogelijk dan enig ander netwerkmedium. In tegenstelling tot koperdraden, kan glasvezelkabel signalen verzenden met minder verzwakking en is volledig immuun voor EMI en RFI.

Draadloze media dragen elektromagnetische signalen die de binaire cijfers vertegenwoordigen van datacommunicatie met behulp van radio- of microgolffrequenties.

Het aantal draadloze apparaten blijft toenemen. Om deze redenen is draadloos het medium bij uitstek geworden voor thuisnetwerken en wint het snel aan populariteit in bedrijfsnetwerken.

De datalinklaag is verantwoordelijk voor de uitwisseling van frames tussen knooppunten via fysieke netwerkmedia. Het geeft de bovenste lagen toegang tot de media en bepaalt hoe gegevens op de media worden geplaatst en ontvangen.

Onder de verschillende implementaties van de datalinklaagprotocollen zijn er verschillende methoden om de toegang tot de media te regelen. Deze technieken voor mediatoegangscontrole bepalen of en hoe de knooppunten de media delen. De feitelijk gebruikte methode voor mediatoegangscontrole is afhankelijk van de topologie en het delen van media. LAN- en WAN-topologieën kunnen fysiek of logisch zijn. Het is de logische topologie die van invloed is op het type netwerkframing en mediatoegangscontrole dat wordt gebruikt. WAN’s zijn gewoonlijk met elkaar verbonden door middel van de fysieke point-to-point-, hub-en-spoke- of mesh-topologieën. In gedeelde media-LAN’s kunnen eindapparaten met elkaar worden verbonden met behulp van ster-, bus-, ring- of extended star (hybride) fysieke topologieën.