Shrnutí na Datová linková vrstva v OSI modelu

## Úvod Linková vrstva (druhá vrstva modelu ISO/OSI) zajišťuje spolehlivé doručení dat mezi zařízeními v tomtéž lokálním segmentu. Neřeší směrování přes více sítí — to dělá síťová vrstva. Tento materiál vysvětlí, jak vypadají rámce, co jsou MAC adresy, jak funguje ARP a jak pracují zařízení jako switch nebo síťová karta. > **Definice:** Linková vrstva je vrstva protokolů, které zajišťují přenos rámců mezi zařízeními ve stejném síťovém segmentu pomocí fyzických (MAC) adres. ## 1. Co dělá linková vrstva? (rozklad na části) - Odpovídá na otázku: jak doručím data nejbližšímu zařízení v lokální síti? - Pracuje s rámci (frames) a MAC adresami (fyzické adresy síťových rozhraní). - Neslouží ke směrování přes routery nebo celé internetové cesty. ### Praktický příklad - Počítač posílá data tiskárně ve stejné místní síti: linková vrstva vytvoří rámec a použije MAC adresu tiskárny jako cílovou. > **Definice:** MAC adresa je 48bitová fyzická adresa síťového rozhraní, zapsaná obvykle jako šest dvojic hexadecimálních čísel, např. 3C:52:82:1A:4F:9B. ## 2. PDU linkové vrstvy — rámec Linková vrstva pracuje s jednotkou zvanou rámec (frame). Rámec zapouzdřuje paket ze síťové vrstvy a přidává vlastní hlavičku a kontrolní část. ### Typická struktura rámce (části a význam) | Část rámce | Význam | |---|---| | Preambule | Synchronizace přijímače, značí začátek přenosu | | Cílová MAC adresa | Určuje, komu je rámec v lokálním segmentu určen | | Zdrojová MAC adresa | Určuje odesílatele rámce | | Typ nebo délka | Určuje protokol zapouzdřený uvnitř (např. IPv4, IPv6) | | Data | Obsahuje paket ze síťové vrstvy | | FCS / CRC | Kontrolní součet pro detekci poškozených rámců | ### Krátký postup přenosu 1. Linková vrstva vezme paket ze síťové vrstvy. 2. Přidá hlavičku s MAC adresami a polem typu. 3. Přidá FCS/CRC na konec. 4. Rámec je odeslán po fyzickém médiu. ## 3. MAC adresy — typy a použití Tabulka ukazuje běžné typy MAC adres a příklady použití. | Typ adresy | Příklad | Použití | |---|---:|---| | Unicast MAC | 3C:52:82:1A:4F:9B | Rámec pro jedno konkrétní zařízení | | Broadcast MAC | FF:FF:FF:FF:FF:FF | Rámec zaslaný všem zařízením v segmentu | | Multicast MAC | 01:00:5E:xx:xx:xx | Rámec pro skupinu zařízení (multicast) | - Router mění rámce při průchodu mezi segmenty, protože každý segment má vlastní linkovou komunikaci a MAC adresy se vztahují lokálně. Did you know that MAC adresy jsou obvykle přiřazovány výrobcem v prvních 24 bitech, které identifikují výrobce (OUI), a zbývající 24 bitů identifikují konkrétní zařízení? ## 4. ARP (Address Resolution Protocol) ARP překládá IPv4 adresu na MAC adresu v lokální síti. Když znáte IP cíle, ale ne jeho MAC, použijete ARP. > **Definice:** ARP je protokol, který zjišťuje MAC adresu zařízení na základě jeho IPv4 adresy v lokálním segmentu tím, že rozesílá broadcast ARP Request a přijímá ARP Reply. ### Postup ARP (krok za krokem) 1. Počítač zjistí, že cílová IP je ve stejné síti. 2. Zkontroluje ARP cache/tabulku, zda už zná MAC adresu. 3. Pokud ne, odešle ARP Request jako broadcast: "Kdo má IP X.X.X.X?" 4. Zařízení s touto IP odpoví ARP Reply se svou MAC adresou. 5. Odesílatel uloží odpověď do ARP cache a odešle ethernetový rámec na zjištěnou MAC. Praktický příklad: Počítač chce poslat paket na 192.168.1.20, ARP zjistí MAC a paket je doručen jako ethernetový rámec cílený na tu MAC adresu. Zajímavost: ARP cache ukládá záznamy jen po omezenou dobu (typicky desítky sekund až minuty), aby se zabránilo zastaralým údajům v dynamickém prostředí. ## 5. Zařízení linkové vrstvy (co kde pracuje) | Zařízení | Vrstva | Popis | |---|---:|---| | Síťová karta | 1-2 | Připojuje zařízení do sítě, má MAC adresu | | Switch | 2 | Přeposílá rámce podle MAC adres a učí se FDB/MAC tabulku | | Bridge | 2 | Propojuje segmenty (historicky, často nahrazen switchi) | | Access point | 1-2 | Převádí bezdrátovou komunikaci Wi‑Fi na kabelový ethernet | ### Switch a FDB (Forwarding Database) - Switch si vytváří FDB/MAC tabulku, kde