پروتکل‌های لایه پیوند داده مدل OSI

پروتكل ٨٠٢.١١ برای Wi-Fi:

۸۰۲.۱۱ مجموعه‌ای از پروتکل‌های استاندارد برای شبکه‌های محلی بی‌سیم (Wireless LAN) است كه در سال ١٩٩٧ توسط موسسه IEEE پايه گذاری شد.

هر استاندارد IEEE با نام منحصربفردی شناخته می‌شود؛ پیشوند ۸۰۲ نشان دهنده تمام پروتکل‌ها و اصلاحیه‌های مربوط به شبکه‌های یک محدوده است. به عنوان مثال استانداردهای شبکه محلی اترنت با ۸۰۲.۳ و شبکه شخصی بی‌سیم (Wireless PAN) با ۸۰۲.۱۵ نامگذاری شده است، به همین ترتیب Wi-Fi یا شبکه محلی بی‌سیم با ۸۰۲.۱۱ شناخته می‌شود.

۸۰۲.۱۱ در شبکه‌های خانگی و اداری برای اتصال لپ‌تاپ، چاپگر، تلفن هوشمند و سایر دستگاه‌ها به یکدیگر استفاده می‌شود. قبل از ابداع این پروتکل، برای داشتن شبکه محلی با سرعت بالا، از اتصال فیزیکی با کابل استفاده می‌شد.

پروتکل ۸۰۲.۱۱ استانداردهای مختلفی دارد که تاریخچه مشهورترین اصلاحیات آن به صورت زیر است:

• استاندارد ۸۰۲.۱۱a: در سال ۱۹۹۹ منتشر شد که با نام Wi-Fi A نیز شناخته می‌شود. اولین استاندارد Wi-Fi بود که دو سال بعد از کامل شدن استاندارد اولیه از راه رسید. این اصلاحیه باند ۵ گیگاهرتز را هم اضافه کرد تا Wi-Fi منعطف‌تر از قبل باشد.(فضای ۲.۴ گیگاهرتز با تلفن‌های خانگی، ماکروویوها و... پُر شده بود)
• استاندارد ۸۰۲.۱۱b: اوایل سال ۲۰۰۰ منتشر شد که Wi-Fi B نیز نام گرفت. اولین پروتکل فراگیر بود و توانست بُرد و سرعت انتقال اطلاعات را تا ۱۱ مگابیت بر ثانیه افزایش دهد.
• استاندارد ۸۰۲.۱۱g: در سال ۲۰۰۳ یعنی ۳ سال بعد از Wi-Fi B و با سرعتی ۵ برابر بالاتر عرضه شد.
• استاندارد ۸۰۲.۱۱n: در سال ۲۰۰۹ منتشر شد که با نام Wi-Fi N نیز شناخته می‌شود. نرخ انتقال اطلاعات را به ۴۵۰-۳۰۰ مگابیت بر ثانیه رساند.
• استاندارد ۸۰۲.۱۱ac: در سال ۲۰۱۳ یعنی ۴ سال بعد از Wi-Fi N منتشر شد. به عنوان اولین قدم در مسیر Wi-Fi گیگابیتی معرفی شد که تقریبا سرعت ۱ گیگابیت بر ثانیه یا ۸۰۰ مگابیت بر ثانیه را فراهم می‌کرد.
• استاندارد ۸۰۲.۱۱ah: در سال ۲۰۱۷ معرفی شد. دارای فرکانس ۹۰۰ مگاهرتز است، به همین دلیل مصرف انرژی کم و بُرد بیشتری دارد.
• استاندارد ۸۰۲.۱۱ax: در ۹ فوریه ۲۰۲۱ تایید شد. جانشین ۸۰۲.۱۱ac است و به عنوان Wi-Fi با کارایی بالا و بهبود عملکرد برای مصرف کنندگان شناخته می‌شود.

پروتکل اترنت (Ethernet):

اترنت مجموعه‌ای از استانداردهای مختلف برای شبکه‌های کامپیوتری است که در سال ۱۹۸۰ به صورت تجاری معرفی و اولین بار در سال ۱۹۸۳ با نام ۸۰۲.۳ IEEE استاندارد شد.

یکی از ویژگی‌های خوب اترنت این است هرچند که استانداردهای مختلفی دارد ولی ساختار فریم اترنت در همه آن‌ها یکسان است و از زمان معرفی تاکنون تغییرات زیادی نداشته است.

ساختار فریم اترنت:

• مقدمه فریم(Preamble): الگویی ۷ بایتی از ۰ و ۱ است که برای همگام سازی (Synchronization) بکار می‌رود.
• حائل (SFD-Start Frame Delimiter): پایان مقدمه را مشخص می‌کند و به گیرنده فریم می‌گوید که فیلد بعدی، خود فریم اترنت است که با فیلد مقصد شروع می‌شود.
• آدرس مقصد (Destination Address): آدرس مک گره مقصد یا گیرنده فریم را نشان می‌دهد.
• آدرس مبداء (Source Address): آدرس مک گره مبداء یا فرستنده فریم را نشان می‌دهد.
• نوع (Type): نوع محتوی فریم را نشان می‌دهد.(IPv4 و IPv6)
• داده (Data): محتوی فریم (به عنوان مثال می‌تواند بسته‌ای با فرمت IPv4 باشد) که طول آن می‌تواند ۱۵۰۰-۶۴ بایت باشد.
• ترتیب بررسی فریم (FCS-Frame Check Sequence): به گره گیرنده کمک می‌کند تا متوجه شود فریم صحیح است یا مخدوش شده است.

پروتکل Point-to-Point:

یک پروتکل نقطه به نقطه مبتنی بر بایت (Byte-Oriented) است که وظیفه انتقال داده‌ها را در لایه پیوند داده به صورت نقطه به نقطه برعهده دارد. به عبارت دیگر، می‌تواند دو روتر را مستقیما بدون هیچ میزبان یا دستگاه شبکه‌ای در وسط وصل کند.

پروتکل HDLC (High level Data Link Control) هم یک پروتکل لایه پیوند داده سنکرون مبتنی بر بیت (Bit-Oriented) است.

سوال: PPP بهتر است یا HDLC؟ این سوال نمی‌تواند درست باشد، چراکه باتوجه به شرایطی که قرار است ارتباطات ایجاد شود، باید به همان شکل عمل کنیم.

یکی از تفاوت‌های این دو پروتکل این است که HDLC برای دستگاه‌هایی که سیسکو نیستند نمی‌تواند استفاده شود ولی PPP می‌تواند برای دستگاه‌های غیر سیسکو استفاده شود. بنابراین اگر در قسمتی از یک سازمان یک روتر سیسکو و در قسمت دیگر یک روتر میکروتیک قرار داشته باشد (یعنی دستگاه‌های دو طرف با یکدیگر متفاوت باشند)، از پروتکلی استفاده می‌کنیم که از هردوی آن‌ها پشتیبانی کند یعنی PPP.

ساختار فریم PPP:

• پرچم (Flag): وظیفه تعیین آغاز و پایان یک فریم را برعهده دارد.
• آدرس (Address): در صورتی که Broadcast باشد، روی ۱۱۱۱۱۱۱۱ قرار می‌گیرد.
• کنترل (Control): به صورت پیشفرض روی ۱۱۰۰۰۰۰۰ قرار دارد.
• پروتکل (Protocol): وظیفه تعیین نوع داده‌ها را برعهده دارد.
• داده (Data): حاوی داده‌ها از لایه شبکه است.
• ترتیب بررسی فریم (FCS-Frame Check Sequence): وظیفه چک کردن سالم بودن بسته و خطاهایی که ممکن است به وجود آمده باشد را برعهده دارد.

پروتکل Point-to-Point Over Ethernet:

شاخه‌ای از پروتکل Point-to-Point است که Over Ethernet در آن به معنای استفاده از اترنت است. همانطور که قبل‌تر گفته شد، PPP امکان تبادل داده بین دو نقطه را برعهده دارد ولی در PPPoE داخل فریم اترنت قرار می‌گیرد (Encapsulate).