Hálózatbiztonság

A Unix/Linux szerverek üzemeltetése wikiből
(Változatok közti eltérés)
(adatkapcsolati réteg eleje)
(ethernet)
212. sor: 212. sor:
 
** Általában egy keretre jut egy magasabb szintű adatcsomag, de szükség lehet arra, hogy egy-egy csomagot több keretre bontsunk szét.
 
** Általában egy keretre jut egy magasabb szintű adatcsomag, de szükség lehet arra, hogy egy-egy csomagot több keretre bontsunk szét.
 
* ''Adatkapcsolati protokoll'': meghatározza a ''keret''ek formátumát és azt, hogyan kezelik őket ill. a ''kapcsolat''okat a ''csomópont''ok.
 
* ''Adatkapcsolati protokoll'': meghatározza a ''keret''ek formátumát és azt, hogyan kezelik őket ill. a ''kapcsolat''okat a ''csomópont''ok.
** Pl.: adatátviteli hibák észlelése; szükség esetén újraküldés; folyamszabályozás; közeghozzáférés-vezérlés.
+
** Garantál megbízhatóságot?
  +
*** Csomag (keret) kézbesítését, integritását?
  +
**** Hibadetektálás vagy hibajavítás.
  +
**** Nyugtázás, újraküldés.
  +
*** QoS-t?
  +
*** Az átvitt adatokban?
  +
*** Az infrastruktúrát illetően?
  +
** Broadcast vagy pont-pont?
  +
*** Hogyan működik a címzés?
  +
*** Közeghozzáférés-vezérlés (MAC: medium access control)? Módszerek:
  +
**** Csatorna-felosztás (pl. frekvenciaosztásos vagy kódosztásos multiplexelés);
  +
**** véletlen hozzáférés (pl. Ethernet)
  +
***** (carrier sensing, collision detection);
  +
**** felváltva adás (pl. Token Ring).
  +
** Folyamszabályozás: a küldő ne küldjön gyorsabban, mint ahogy a fogadó fel tudja dolgozni.
  +
** Duplexitás (half duplex, full duplex).
  +
  +
'''Az adatkapcsolati réteg feladata: adatkeretek szállítása két szomszédos (közvetlenül összekapcsolt) csomópont között.'''
  +
Az adatkapcsolati réteg fölött elhelyezkedő ''hálózati réteg'' már egymástól távoli csomópontok között szállít adatcsomagokat;
  +
az útvonalon elhelyezkedő csomópontok (routerek) közötti szakaszokon más-más adatkapcsolati rétegbeli protokollt (vagyis hálózati technológiát) is használhatunk.
  +
Ideális esetben a hálózati rétegben működő programok semmit sem tudnak (és semmit sem kell, hogy tudjanak) az adatkapcsolati réteg sajátosságairól.
  +
  +
: Analógia: ha Budapestről az Orkney-szigetekre akarunk eljutni (mi vagyunk a hálózati adatcsomag analógiája), akkor először eltaxizunk a reptérre (a taxi egy adatkapcsolati és fizikai rétegbeli protokoll); aztán repülővel elmegyünk mondjuk Edinburgh-ba; onnan vonattal Invernessbe; ott autót bérlünk és elautózon John o' Groats-ig; itt pedig az autóval felhajtunk a kompra, ami autóstul elvisz Burwickbe.
  +
: Ez már az Orkney-szigetek egyikén található, vagyis célba értünk. Az utolsó szakaszon ''enkapszuláció'' is történt: az egyik adatkapcsolati rétegbeli keretet (az autót, benne a hálózat csomaggal, vagyis velünk) egy az egyben beraktuk egy másik technológiájú adatkapcsolati rétegbeli keretbe (a kompba).
  +
: A komp-vonal két végpontja között a belső keret (az autó) változatlan formában utazott; a távoli végpontnál kicsomagoltuk a külső keretből a belsőt, amely folytatta útját, és végül célba juttatta a hálózati csomagot (az utast).
   
 
Néhány elterjedt adatkapcsolati rétegbeli protokoll:
 
Néhány elterjedt adatkapcsolati rétegbeli protokoll:
   
* Ethernet ([http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802 IEEE 802.*])
+
* Ethernet ([http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802 IEEE 802.3*])
 
* 802.11 WLAN (WiFi);
 
* 802.11 WLAN (WiFi);
 
* Token Ring (ritka);
 
* Token Ring (ritka);
  +
* FDDI (elavult);
 
* PPP (Point to Point protocol);
 
* PPP (Point to Point protocol);
 
* [http://en.wikipedia.org/wiki/LAPB LAPB] (az X.25 adatkapcsolati rétegbeli protokollja);
 
* [http://en.wikipedia.org/wiki/LAPB LAPB] (az X.25 adatkapcsolati rétegbeli protokollja);
224. sor: 225. sor:
 
* [http://en.wikipedia.org/wiki/HDLC HDLC] (egy ősprotokoll; a LAPB pl. ennek a leszármazottja);
 
* [http://en.wikipedia.org/wiki/HDLC HDLC] (egy ősprotokoll; a LAPB pl. ennek a leszármazottja);
 
* [http://en.wikipedia.org/wiki/ARCnet ARCnet].
 
* [http://en.wikipedia.org/wiki/ARCnet ARCnet].
  +
  +
Az adatkapcsolati rétegbeli protokoll megvalósítása általában hardveres, és a hálózati kártyában található.
  +
  +
=== Ethernet ===
  +
  +
"''Ethernet, n:'' a device used to catch the etherbunny."
  +
  +
* Majdnem biztosan a legelterjedtebb adatkapcsolati rétegbeli protokoll (és fizikai közeg).
  +
* Minden csomópontnak (pontosabban: minden hálózati interfésznek) elvileg globálisan egyedi hatbájtos ''MAC-címe'' van.
  +
** Notációk: aa:bb:cc:dd:ee:ff (Unix); AA-BB-CC-DD-EE-FF (Windows); aabb.ccdd.eeff (Cisco).
  +
** A hardvergyártó állítja be, de ma már szinte mindig átírható szoftverből.
  +
** A címek strukturálatlanok (nincs pl. a hálózat topológiájából adódó hierarchia).
  +
*** Mindazonáltal az első 24 bit azonosítja a gyártót.
  +
* Broadcast ("üzenetszórásos") elven működik.
  +
** Minden, az adott ''szegmensben'' levő kártya ("adapter") minden keretet megkap; a címzés alapján dönti el, kell-e vele foglalkoznia.
  +
** Speciális cím: ff:ff:ff:ff:ff:ff (csupa egyes): mindenkinek szóló üzenet.
  +
* Szigorúan véve nem Ethernet-specifikus, de ide tartozik: [[IP-alapok#ARP_.28Address_Resolution_Protocol.29|ARP]] (IP címhez keres MAC-címet).
  +
* Keretformátum kb:
  +
*# "Preamble" (a fizikai réteg sajátosságain alapul; könnyen észlelhető "keret eleje"-jelzés, 8 byte). A két végpont óráinak (órajelének) szinkronizálást is segíti.
  +
*# Célcím (6 byte);
  +
*# Forráscím (6 byte);
  +
*# Hálózati rétegbeli protokoll azonosítója (2 byte; pl. IP, IPX, Decnet stb.);
  +
*# Adatok (max. 1500 byte);
  +
*# Ellenőrző összeg (CRC, 4 byte).
  +
  +
==== Eszközök (hub, bridge, switch stb.) ====
  +
  +
* Repeater: két fizikai szegmenst köt össze bit-szinten.
  +
** Ha az egyik interfészén megjelenik egy bit, azt kiküldi a másik interfészén.
  +
** Lényegében egy erősítő: a csillapított jel helyett egy szép új jel jelenik meg a másik interfészen.
  +
** A két fizikai szegmens egyetlen logikai szegmenst (collision domaint) alkot: nem adhat egyszerre két csomópont akkor sem, ha a repeater két oldalán vannak és a címzettjeik is a velük azonos oldalon találhatóak.
  +
* Hub: sokportos repeater.
  +
* Bridge: két fizikai szegmenst köt össze keretek szintjén.
  +
** Az egyik interfészen bejövő keretet megismétli a másik interfészen.
  +
** Megtanulja, melyik MAC-címek melyik interfész felé vannak, és csak akkor adja tovább a keretet, ha szükséges (a címzett a másik oldalon van, vagy broadcast keretről van szó).
  +
** Két különböző, de alapvetően Ethernet-szerű hálózat közé is tehető bridge: pl. vezetékes Ethernet és WiFi vagy Token Ring.
  +
* Switch: sokportos bridge.

A lap 2012. február 29., 15:56-kori változata

Miről lesz szó? (Hozzávetőleges tematika)

  • Elméleti alapok: hitelesítés, hozzáférésvezérlés stb.
  • Elterjedt protokollok működése, hozzájuk kapcsolódó biztonsági problémák, klasszikus támadások
    • ISO/OSI hálózati referenciamodell
    • Fizikai és adatkapcsolati réteg: Ethernet, WiFi
    • Hálózati réteg: IP, ICMP, ARP
    • Szállítási réteg: TCP, UDP
    • Alkalmazási réteg: DNS, SMTP, FTP, HTTP (és webalkalmazások), SSL, SSH
  • Vírusok, férgek, botnetek
  • Single Sign On

Tartalomjegyzék

1 Hitelesítés

1.1 Kriptográfiai alapok

Alapfogalmak:

  • Plaintext: titkosítás nélküli szöveg vagy adat.
  • Ciphertext: titkosított szöveg vagy adat.
  • Cipher: titkosítóalgoritmus (a titkosítás valamely konkrét módszere).
  • Kód és cipher közötti különbség (noha a hétköznapi nyelvben összemosódik a két fogalom):
    • a kód jelentésekhez rendel valamilyen jelsorozatot, általában egy kódkönyv segítségével
      • (pl. a "hajnalban támadunk"-hoz tartozhat mondjuk az "ARVSA5" kód);
    • a titkosítóalgoritmus egyedi jelekhez vagy jelsorozatokhoz rendel másik jelet vagy jelsorozatot.
    • Számítógépes környezetben a titkosítóalgoritmusok használata általában előnyösebb, mert
      • a kódok leginkább csak szöveg kódolására alkalmasak (titkosítani pedig digitalizált képet, hangot vagy mozgóképet is lehet);
      • a kódok töbnnyire csak véges sok különböző jelentést tudnak kódolni;
      • ügyesen megválasztott titkosítóalgoritmusokat a számítógépek rendkívül gyorsan tudnak futtatni.
  • Kulcs: egy titkosítóalgoritmus alkalmazása során felhasznált (általában titkos) adat, amely a plaintexttel együtt meghatározza a ciphertextet.
    • Formálisabban: ciphertext = F(plaintext, kulcs).
  • Szimmetrikus kulcsú titkosítás: a titkosítás és a visszafejtés ugyanazzal a kulccsal történik. Formálisabban:
    • ciphertext = F(plaintext, kulcs)
    • plaintext = F'(ciphertext, kulcs)
    • (Bizonyos titkosítások esetében F és F' ugyanaz a függvény, de ennek nem muszáj így lennie.)
    • A ciphertext és a plaintext között adott szimmetrikus kulcs mellett kölcsönösen egyértelmű a leképezés.
  • Aszimmetrikus vagy nyilvános kulcsú titkosítás:
    • mindenkinek két kulcsa van: egy nyilvános és egy titkos.
      • Ezeket nem tetszőlegesen választjuk; valamilyen matematikai kapcsolat van közöttük és speciális feltételeknek felelnek meg.
    • Amit az egyikkel titkosítunk, azt a másikkal lehet visszafejteni.
    • A nyilvános kulcsokat elvileg mindenki ismerheti (és kívánatos is, hogy ismerje).
    • Ha valakinek olyan üzenetet akarunk küldeni, amelyet csak ő tud elolvasni, az ő nyilvános kulcsával titkosítjuk; a csak általa ismert titkos kulccsal tudja olvashatóvá tenni.
    • Ha azt akarjuk, hogy bizonyítható legyen, hogy egy üzenetet mi küldtünk, a saját titkos kulcsunkkal titkosítjuk; ha a mi nyilvános kulcsunk segítségével dekódolható, abból következik, hogy a mi titkos kulcsunkkal lett titkosítva, és mivel azt csak mi ismerjük, ebből az is következik, hogy mi küldtük.
    • Nyilván fontos, hogy algoritmuselméleti értelemben nehéz legyen egy adott nyilvános kulcshoz tartozó titkos kulcsot előállítani.

1.2 Klasszikus és modern titkosítóalgoritmusok

Klasszikus titkosírás pl. az ABC-eltolás (A helyett D-t írunk, B helyett E-t s.í.t.), vagy saját ABC használata. Itt nem válik el élesen az algoritmus és a kulcs: a titkosított üzenet csak akkor van biztonságban, ha a titkosítás módszerét nem fedjük fel.

A modern titkosítóalgoritmusokat úgy alkotják meg, hogy a titkosított üzeneteket akkor se lehessen a kulcs ismerete nélkül visszafejteni, ha a támadó ismeri az algoritmust. Az algoritmus tehát nyilvános; csak a kulcsot kell titokban tartani. Ha jó az algoritmus, a támadó dolgát nem könnyíti meg az algoritmus ismerete. A támadóról általában feltételezzük, hogy pontosan ismeri azt a titkosítóalgoritmust, amellyel az általa elolvasni kívánt rejtjelezett üzenetet titkosították.

1.3 Mitől jó egy titkosítás?

  • A próbálgatásnál (brute force) ne legyen hatékonyabb módszer a kulcs előállítására.
  • Várhatóan annyi ideig tartson a kulcs próbálgatásos előállítása a támadónak, hogy mire végez, minden olyan titkos üzenet, amelyhez így hozzáfér, aktualitását veszítse.
    • Méretezési kérdés, milyen erőforrások birtoklását feltételezzük a támadó(k)ról.
    • Egy jó szimmetrikus kulcsú titkosítóval manapság legalább 128 bites kulcsot illik használni;
    • nyilvános kulcsú titkosításnál nagyobb (RSA-nál minimum 2048 bites) kulcshosszra van szükség.
  • Létezik elvileg is feltörhetetlen titkosítás (a one-time pad).
    • Itt a kulcs legalább olyan hosszú, mint az üzenet, és minden szakasza csak egyszer hasznosítható.
  • Lavina-effektus: két, akár csak egyetlen bitben különböző plaintexthez gyökeresen eltérő ciphertext tartozik.
    • Vagyis: ránézésre lehetetlen megállapítani, hogy két elfogott titkosított üzenet tartalma hasonló.
  • Teljesség: a ciphertext minden bitje a plaintext minden bitjétől függ.
  • Hatékonyság: a kulcs birtokában a titkosítás és a visszafejtés is legyen gyors és kicsi memóriaigényű.

1.4 Blokktitkosító, folyamtitkosító

  • A blokktitkosítók fix méretű blokkokat képeznek le egymásra.
    • Ha a plaintext hossza nem osztható a blokkmérettel, ki kell egészíteni valahogyan.
    • Általában blokkszinten adott a lavina-effektus és a teljesség.
  • A folyamtitkosító bitenként vagy bájtonként titkosít.
    • Kulcsfolyamra van szükség hozzá.
      • Hosszú kulcs használata nehézkes; gyakori cél rövid kulcsból hosszú kulcsfolyamot generálni.

1.5 Hash (kivonat)

Cél: olyan rövid (96-512 bites) számot előállítani egy üzenetből, amelyre teljesül, hogy

  • algoritmuselméleti értelemben nehéz az üzenetet úgy módosítani, hogy a hash értéke ne változzon.
  • Nehéz adott H hash-hez olyan üzenetet találni, amelyre a hash-függvény a H értéket adja.
  • A véletlen ütközések esélye rendkívül csekély.

1.6 Néhány konkrét titkosító- és kivonatképző algoritmus

(Csak nagyon röviden.)

1.6.1 Vernam-kód

  • Egyfajta one-time pad, vagyis folyamtitkosító.
  • Az amerikai hadsereg számára fejlesztette 1917-ben Gilbert Vernam.
  • Lényege: a kommunikáló feleknek rendelkezésére áll egy titkos, véletlen bitekből álló bitsorozat, amelyet kulcsként használhatnak.
  • Üzeneteiket valahogyan bitekké alakítják, és rendre hozzáadják az üzenetek bitjeihez a kulcs-bitsorozat bitjeit.
    • (Mod2 összeadással, vagyis 0+0=0, 0+1=1, 1+0=1, 1+1=0.)
  • A visszafejtés ugyanígy történik: ugyanazt a kulcs-bitfolyamot ugyanúgy hozzá kell adni a bejövő ciphertexthez, és visszakapjuk a plaintextet.
  • Shannon 1949-ben bizonyította be, hogy a Vernam-kód feltörhetetlen.
  • Nehézség: nagyon nagy kulcs kell, amit előre meg kell osztani egymással és folyamatosan titokban kell tartani.

1.6.2 DES

  • 1976-os USA szabvány ("Digital Encryption Standard").
  • Blokktitkosító, 64 bites blokkokkal, 56 bites kulccsal.
  • Mára nem megfelelő; viszonylag olcsó hardverrel is mindössze órák (vagy legfeljebb napok) alatt feltörthető.
  • Kísérlet a feljavítására: 3DES.
    • Háromszor egymás után alkalmazza a DES-t, többféle kulccsal.
    • Az effektív kulcshossz így 80-168 bit aszerint, hány különböző kulcsot használunk és milyen módon.
    • Egyelőre megfelelő biztonságot nyújt, de lassú.

1.6.3 AES

  • Lánykori nevén Rijndael.
  • A DES-t váltó szabvány (2001-ben fogadták el).
  • 128 bites blokkokat titkosít 128, 192 vagy 256 bites kulccsal.
  • Gyors és egyelőre elegendően biztonságos.

1.6.4 RSA

Az egyik legelterjedtebb nyilvános kulcsú titkosítóalgoritmus.

  • Rivest, Shamir és Adleman nevéhez fűződik, holott egy Clifford Cocks nevű brit már 1973-ban kitalálta - de a britek titkosították és nem használták fel.
  • Rivest, Shamir és Adleman néhány évvel később publikálta saját, lényegében azonos algoritmusát.
  • Feltörésének nehézsége azon alapul, hogy bizonyos számelméleti problémákra (mint pl. nagy egészek prímtényezős felbontására) nem ismertek gyors módszerek.
    • De: ez nem jelenti azt, hogy nincsenek is ilyenek.
  • Az elliptikus görbéken alapuló titkosítás jobbnak számít.
    • Kisebb kulcshosszt igényel az RSA-nál és gyorsabb is.

1.6.5 RC4

  • Folyamtitkosító.
  • 1987-ben dolgozta ki Rivest; 1994-ben szivárgott ki a leírása.
  • Előnye, hogy nagyon egyszerű és gyors.
  • Széles körben elterjedt.
  • Ésszel kell használni, mert különben nem ad jó eredményt.
    • Az RC4 helytelen használata tette sebezhetővé pl. a WEP szabványt (részletesebben később).

1.6.6 MD5

  • 1990-ben megjelent hash algoritmus.
  • Széles körben elterjedt.
  • 128 bites hasht állít elő.
  • 2005-ben hibát találtak benne: aránylag könnyű ütközést generálni (másik olyan üzenetet találni, amelyhez ugyanaz a hash tartozik).
    • Emiatt új kriptográfiai rendszerekben nem szabad használni.

1.6.7 SHA-1

  • 1993-ban publikált hash algoritmus.
  • Széles körben elterjedt.
  • 160 bites hasht állít elő.
  • Biztonságosnak számít.
  • Vetélytársai: RIPEMD-160 (OpenPGP), Tiger (ez 192 bites; főleg fájlcserélők használják).

1.7 Jelszó alapú hitelesítés

  • Ha egy szolgáltatást csak nevesített felhasználóknak akarunk nyújtani, valahogyan meg kell tudnunk, ki próbálja igénybe venni a szolgáltatást.
    • A hitelesítés és a hozzáférésvezérlés két különböző dolog: lehet, hogy egy szolgáltatást bárki használhat, csak tudnunk kell, kicsoda (pl. bankszámlát akárki nyithat, de többnyire csak névvel).

Hogyan állapítsuk meg, ki a felhasználó?

  • Kézenfekvő, egyszerű megoldás: felhasználónév+jelszó.
    • A jelszó önmagában kevés: hozzáférésvezérléshez elegendő, hitelesítéshez viszont csak akkor, ha az üzemeltető osztja ki a garantáltan egyedi jelszavakat a felhasnzálóknak.
    • Ha a felhasználó magának választhatja a jelszót, akkor a jelszó egyedisége nem garantált, tehát kell egy egyedi azonosító is; ez a felhasználónév.
    • Aki egy adott {felhasználónév, jelszó} párost ismer, arról általában elhisszük, hogy az a személy, akihez az adott felhasználónév tartozik.
      • A hozzáférésvezérlés szempontjából ez persze nem feltétlenül elegendő: lehet, hogy csak adott helyről vagy adott időablakban engedjük hozzáférni a szolgáltatáshoz.

Nehézségek a jelszó-alapú hitelesítésnél:

  • A jelszavak a hálózaton lehallgathatók lehetnek. Lehetséges megoldások:
    • titkosított protokoll használata;
    • egyszer használatos jelszavak (OTP, one-time password) használata.
      • Ezzel vigyázzunk; ha a támadó képes karakterenként lehallgatni a jelszót, az utolsó karakter felhasználó általi leütése előtt próbálgatásos támadást indíthat az utolsó karakter kitalálására.
    • Challenge-response ("kihívás-válasz") alapú hitelesítés.
      • Lényege: a jelszót nem utaztatjuk a hálózaton; a hitelesítő a jelszóra vonatkozó, kriptográfián alapuló "találós kérdést" ad fel a kliensnek, amely a jelszó birtokában tud rá helyesen válaszolni.
        • Ez a viszonthitelesítést is lehetővé teszi: megoldható, hogy csak az tudjon érvényes találós kérdést feltenni, aki maga is ismeri a jelszót.
        • Egyszerű példa: "itt van ez a véletlenszerűen generált sztring; fűzd össze a jelszóval és képezz belőle hash-t, majd a hash-t küldd vissza".
      • Hátrány: sok challenge-response protokoll plaintext jelszó tárolását igényli.
  • Márpedig ha a jelszavakat titkosítás nélkül tároljuk a szerveren, onnan egy menetben ellopható az összes.
    • Ráadásul az emberek gyakran ugyanazt a jelszót több helyen is használják.
    • Lehetséges megoldások:
      • Jelszavak "titkosított" tárolása.
        • A sima titkosítás nem sokkal jobb, mint a plaintext, hiszen a hitelesítéshez dekódolni kell a titkosított jelszót, ha pedig a hitelesítő képes erre, akkor még mindig ellopható az összes jelszó.
        • A jelszó helyett csak egy hash-t tárolunk.
          • Gond: két azonos jelszó hash-e is meg fog egyezni;
          • ha valaki már egy csomó szótári szó hash-ét meghatározta, a tőlünk ellopott hash-ek között jó eséllyel talál olyat, amelyhez ismer jelszót.
          • Jobb "megsózni" jelszót hash-elés előtt: kiegészíteni egy véletlen sztringgel, és azzal együtt hash-elni, majd a hash mellett ezt a sztringet is tárolni.
  • A hash-elt jelszótárolás és a kihívás-válasz alapú hitelesítés elvileg ötvözhető; így működik pl. az NTLMv2.

1.8 Ajánlott irodalom

2 Az adatkapcsolati (és fizikai) réteg; Ethernet

Fogalmak:

  • Csomópont: olyan eszköz, amelynek van olyan interfésze, amellyel az adatkapcsolati rétegben kommunikálni tud; például hoszt vagy router.
  • Kapcsolat: fizikai összeköttetés két vagy több fizikai interfész között.
  • Keret: adatkapcsolati szintű adatcsomag; magasabb rétegbeli protokollok (pl. IP) csomagjait szállít(hat)ja egy kapcsolatnyi távolságra.
    • Általában egy keretre jut egy magasabb szintű adatcsomag, de szükség lehet arra, hogy egy-egy csomagot több keretre bontsunk szét.
  • Adatkapcsolati protokoll: meghatározza a keretek formátumát és azt, hogyan kezelik őket ill. a kapcsolatokat a csomópontok.
    • Garantál megbízhatóságot?
      • Csomag (keret) kézbesítését, integritását?
        • Hibadetektálás vagy hibajavítás.
        • Nyugtázás, újraküldés.
      • QoS-t?
      • Az átvitt adatokban?
      • Az infrastruktúrát illetően?
    • Broadcast vagy pont-pont?
      • Hogyan működik a címzés?
      • Közeghozzáférés-vezérlés (MAC: medium access control)? Módszerek:
        • Csatorna-felosztás (pl. frekvenciaosztásos vagy kódosztásos multiplexelés);
        • véletlen hozzáférés (pl. Ethernet)
          • (carrier sensing, collision detection);
        • felváltva adás (pl. Token Ring).
    • Folyamszabályozás: a küldő ne küldjön gyorsabban, mint ahogy a fogadó fel tudja dolgozni.
    • Duplexitás (half duplex, full duplex).

Az adatkapcsolati réteg feladata: adatkeretek szállítása két szomszédos (közvetlenül összekapcsolt) csomópont között. Az adatkapcsolati réteg fölött elhelyezkedő hálózati réteg már egymástól távoli csomópontok között szállít adatcsomagokat; az útvonalon elhelyezkedő csomópontok (routerek) közötti szakaszokon más-más adatkapcsolati rétegbeli protokollt (vagyis hálózati technológiát) is használhatunk. Ideális esetben a hálózati rétegben működő programok semmit sem tudnak (és semmit sem kell, hogy tudjanak) az adatkapcsolati réteg sajátosságairól.

Analógia: ha Budapestről az Orkney-szigetekre akarunk eljutni (mi vagyunk a hálózati adatcsomag analógiája), akkor először eltaxizunk a reptérre (a taxi egy adatkapcsolati és fizikai rétegbeli protokoll); aztán repülővel elmegyünk mondjuk Edinburgh-ba; onnan vonattal Invernessbe; ott autót bérlünk és elautózon John o' Groats-ig; itt pedig az autóval felhajtunk a kompra, ami autóstul elvisz Burwickbe.
Ez már az Orkney-szigetek egyikén található, vagyis célba értünk. Az utolsó szakaszon enkapszuláció is történt: az egyik adatkapcsolati rétegbeli keretet (az autót, benne a hálózat csomaggal, vagyis velünk) egy az egyben beraktuk egy másik technológiájú adatkapcsolati rétegbeli keretbe (a kompba).
A komp-vonal két végpontja között a belső keret (az autó) változatlan formában utazott; a távoli végpontnál kicsomagoltuk a külső keretből a belsőt, amely folytatta útját, és végül célba juttatta a hálózati csomagot (az utast).

Néhány elterjedt adatkapcsolati rétegbeli protokoll:

  • Ethernet (IEEE 802.3*)
  • 802.11 WLAN (WiFi);
  • Token Ring (ritka);
  • FDDI (elavult);
  • PPP (Point to Point protocol);
  • LAPB (az X.25 adatkapcsolati rétegbeli protokollja);
  • DOCSIS (a kábeltévés internetszolgáltatás fizikai és adatkapcsolati rétege);
  • HDLC (egy ősprotokoll; a LAPB pl. ennek a leszármazottja);
  • ARCnet.

Az adatkapcsolati rétegbeli protokoll megvalósítása általában hardveres, és a hálózati kártyában található.

2.1 Ethernet

"Ethernet, n: a device used to catch the etherbunny."

  • Majdnem biztosan a legelterjedtebb adatkapcsolati rétegbeli protokoll (és fizikai közeg).
  • Minden csomópontnak (pontosabban: minden hálózati interfésznek) elvileg globálisan egyedi hatbájtos MAC-címe van.
    • Notációk: aa:bb:cc:dd:ee:ff (Unix); AA-BB-CC-DD-EE-FF (Windows); aabb.ccdd.eeff (Cisco).
    • A hardvergyártó állítja be, de ma már szinte mindig átírható szoftverből.
    • A címek strukturálatlanok (nincs pl. a hálózat topológiájából adódó hierarchia).
      • Mindazonáltal az első 24 bit azonosítja a gyártót.
  • Broadcast ("üzenetszórásos") elven működik.
    • Minden, az adott szegmensben levő kártya ("adapter") minden keretet megkap; a címzés alapján dönti el, kell-e vele foglalkoznia.
    • Speciális cím: ff:ff:ff:ff:ff:ff (csupa egyes): mindenkinek szóló üzenet.
  • Szigorúan véve nem Ethernet-specifikus, de ide tartozik: ARP (IP címhez keres MAC-címet).
  • Keretformátum kb:
    1. "Preamble" (a fizikai réteg sajátosságain alapul; könnyen észlelhető "keret eleje"-jelzés, 8 byte). A két végpont óráinak (órajelének) szinkronizálást is segíti.
    2. Célcím (6 byte);
    3. Forráscím (6 byte);
    4. Hálózati rétegbeli protokoll azonosítója (2 byte; pl. IP, IPX, Decnet stb.);
    5. Adatok (max. 1500 byte);
    6. Ellenőrző összeg (CRC, 4 byte).

2.1.1 Eszközök (hub, bridge, switch stb.)

  • Repeater: két fizikai szegmenst köt össze bit-szinten.
    • Ha az egyik interfészén megjelenik egy bit, azt kiküldi a másik interfészén.
    • Lényegében egy erősítő: a csillapított jel helyett egy szép új jel jelenik meg a másik interfészen.
    • A két fizikai szegmens egyetlen logikai szegmenst (collision domaint) alkot: nem adhat egyszerre két csomópont akkor sem, ha a repeater két oldalán vannak és a címzettjeik is a velük azonos oldalon találhatóak.
  • Hub: sokportos repeater.
  • Bridge: két fizikai szegmenst köt össze keretek szintjén.
    • Az egyik interfészen bejövő keretet megismétli a másik interfészen.
    • Megtanulja, melyik MAC-címek melyik interfész felé vannak, és csak akkor adja tovább a keretet, ha szükséges (a címzett a másik oldalon van, vagy broadcast keretről van szó).
    • Két különböző, de alapvetően Ethernet-szerű hálózat közé is tehető bridge: pl. vezetékes Ethernet és WiFi vagy Token Ring.
  • Switch: sokportos bridge.
Személyes eszközök