Sicherungsschicht: Alles über die zweite Ebene des OSI-Modells

Die Sicherungsschicht ist die zweite Ebene des OSI-Modells und für die fehlerfreie Übertragung von Bits in Datenpaketen zuständig. Sie kümmert sich dabei nicht nur um die Portionierung und die Überwachung während des Transfers, sondern trägt auch aktiv zur Fehlerbehebung bei.

Die Sicherungsschicht, die auch als Data Link Layer bekannt ist, ist die zweite Ebene des OSI-Modells. Sie fungiert als Protokollschicht und sorgt für eine fehlerfreie Übertragung von Frames innerhalb einer physikalischen Verbindung. Damit übernimmt diese Schicht eine wichtige Funktion innerhalb des OSI-Modells. Dieses Modell gliedert die Vorgänge, die in der Computer- und Netzwerktechnik nötig sind, um die Kommunikation auch über Hardware- und Softwaregrenzen hinweg zu ermöglichen.

Um zu verstehen, welche Funktionen die Sicherungsschicht erfüllt, muss man zunächst einen Blick auf die darunterliegende Ebene werfen. Auf der Bitübertragungsschicht werden physische Verbindungen zwischen zwei Systemen aktiviert, deaktiviert und überwacht. Daten können so vom Sender zum Empfänger übertragen werden. Diese Ebene nimmt dabei allerdings keine Wertung vor, sondern überträgt die Daten, ohne den Inhalt zu überprüfen und Strukturen aufzubauen.

An dieser Stelle kommt die Sicherungsschicht ins Spiel. Sie kodiert, dekodiert und organisiert die einzelnen Bits und bereitet sie als Data Frames auf. Sie erstellt so also Datenpakete oder löst große Datenpakete in kleinere Einheiten auf.

Die Daten werden dann von der Sicherungsschicht an die nächsthöhere Ebene weitergegeben. In der Vermittlungsschicht werden sie danach adressiert und weitergeleitet. Der Data Link Layer sorgt dafür, dass die Frames fehlerfrei übertragen und so ungesicherte Systemverbindungen zu gesicherten Systemverbindungen werden können.

Die Kommunikation, die auf der Sicherungsschicht stattfindet, kann verbindungslos oder verbindungsorientiert durchgeführt werden. Im ersten Fall werden dazu sämtliche Daten, die übertragen werden sollen, mit Quell- und Zieladressen ausgestattet. Im zweiten Fall werden zunächst logische Verbindungen zwischen Sender und Empfänger etabliert.

Neben dem Auf- und Abbau der unterschiedlichen Vermittlungsabschnitte und der Strukturierung der einzelnen Bits in Frames gehören auch die Kontrolle während und nach der Übertragung sowie die Fehlererkennung und -behebung zu den Aufgaben der Sicherungsschicht. Dafür analysiert sie zunächst einzelne Bitmuster innerhalb der Frames und kann so frühzeitig Probleme und Fehler erkennen.

Tritt eine Unregelmäßigkeit auf, informiert die Sicherungsschicht die übergeordneten Ebenen. Der Empfänger kann dann Frames, die nicht in der richtigen Reihenfolge geliefert werden, neu sortieren, während die Sicherungsschicht kontrolliert, ob die einzelnen Pakete unversehrt geblieben sind.

Dafür überprüft die OSI-Sicherungsschicht den Datenfluss und kann erkennen und eingreifen, wenn eine physische Verbindung überlastet ist. Kommt es zu Einschränkungen, so werden diese Informationen über die umliegenden Geräte verbreitet und es wird – falls möglich – eine Umleitung initiiert.

Die Sicherungsschicht wird unterteilt in zwei Unterschichten: Die logische Medienzugriffskontrolle MAC (Medium Access Control) grenzt an die Bitübertragungsschicht (Layer 1) an und die Verbindungssteuerung LLC (Logical Link Control) dockt an die Netzwerkschicht (Layer 3) an. Die Dienste, die die Sicherungsschicht anbietet, lassen sich in drei Kategorien unterteilen:

Werden auf diese Weise Frames an einen Empfänger versendet, bestätigt dieser nicht den ordnungsgemäßen Erhalt. Werden Datenpakete also beschädigt oder gehen sie verloren, erfolgt keine Wiederherstellung. Diese Art der Übertragung eignet sich daher nur bei besonders sicheren Verbindungen oder wenn eine höhere Ebene die Fehlerkorrektur übernimmt. Auch wenn ein umgehender Datentransfer nötig und wichtiger als eine vollständige Übertragung ist, kann diese Methode in Frage kommen.

In den meisten Fällen ist diese Methode allerdings besser, da der Erfolg jeder Übertragung bestätigt wird. Erreicht eine Übertragung nicht ihr Ziel oder gehen einzelne Bestandteile unterwegs verloren, bleibt die Bestätigung aus und der Datentransfer kann erneut versucht werden. Das sorgt dafür, dass alle Frames beim Empfänger ankommen.

Die sicherste Methode ist der verbindungsorientierte Dienst der Sicherungsschicht. Dabei erhält jedes Datenpaket eine spezifische Nummer, die beim Sender und beim Empfänger hinterlegt wird. Diese bauen vor jedem Austausch eine Verbindung auf. Beide Seiten haben dadurch die Garantie, dass jedes Paket genau einmal und mit Sicherheit fehlerfrei übertragen wird und sein Ziel erreicht.

Zahlreiche Protokolle können der OSI-Sicherungsschicht zugeordnet werden. Dazu gehören unter anderem:

• 1-Wire
• ARCnet
• ARP
• ATM
• Ethernet
• HDLC
• LLC/MAC
• MIL-STD-1553
• PPP
• SpaceWire
• Token Ring
• UNI/O
• V.120
• X.75