Канальный уровень

Канальный уровень (data link layer) является первым уровнем (если идти снизу вверх), который работает в режиме коммутации пакетов. PDU (Protocol Data Unit) обычно носит название кадр (frame).

Канальный уровень (data link layer) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.

Примерами протоколов канального уровня для локальных сетей являются протоколы Token Ring, Ethernet, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, FDDI.

В локальных сетях канальный уровень разделяется на два подуровня:

• уровень управления логическим каналом (logical link control, LLC).

• уровень доступа к среде (media access layer, MAC)

Mac подуровень

MAC – подуровень осуществляет:

• Определение доступности к физической среде, т.е. если в сети используется разделяемая среда, то прежде чем физический уровень начнет передавать данные, канальный уровень должен проверить доступность сред. Все стандарты LAN, где используется разделяемая среда передачи данных, включают процедуру доступа к среде. канального уровня (Ethernet, Toking Ring, FDDI). Проверка доступа к среде передачи, не используется: в глобальных сетях, в локальных сетях, когда используется полнодуплексный стандарт включения компьютера,

• Формирование кадра - выделение границ кадра. Эта задача также решатся всегда. Для фиксации границ кадра, канальный уровень помещает специальную последовательность битов в начало и конец кадра. Специальная последовательность битов может представлять собой 01111110 или «запрещенные коды» для данного стандарта; при выделении конца кадра часто применяется битовые и байтовые замены, «запрещенные коды», или размер кадра определяется заранее.

• Формирование кадра – заполнение полей кадра на основании информации, получаемой от протокола верхнего уровня - сетевого (сетевые адреса, тип сетевого протокола) и подуровня (LLC), такой как адреса источника и назначения, пользовательские данные, признак протокола верхнего уровня, отсылающего эти данные.

• Обнаружение и коррекция ошибок. Уровень MAC подсчитывает контрольную сумму кадра, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляет её к кадру. Контрольная сумма называется также контрольной последовательностью кадра (Frame Check Sequence, FCS), вычисляется по некоторому алгоритму как функция от всех байтов кадра. При приеме кадра, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. При совпадении, кадр принимается, если же нет, то фиксируется ошибка, кадр отбрасывается. 

• Передача кадра через среду. Когда кадр сформирован и доступ к разделяемой среде получен, уровень MAC передает кадр на физический уровень, который побитно передает все поля кадра в среду. Функции физического уровня выполняет передатчик сетевого адаптера, который преобразует байты кадра в последовательность битов.

• Прием кадра. Уровень MAC каждого узла сети, подключенного к разделяемой среде, проверяет адрес назначения поступившего кадра, и если он совпадает с его собственным адресом, то продолжает его обработку, в противном случае кадр отбрасывается. Продолжение обработки заключается в проверке корректности контрольной суммы кадра. Кадр с корректной контрольной суммой передается уровнем MAC вверх по стеку, на чем функции уровня MAC заканчиваются. Если же контрольная сумма кадра говорит о том, что информация при передаче через среду была искажена, то кадр отбрасывается.

• Кроме всего, МАС - уровень должен согласовать дуплексный режим работы уровня LLC с полудуплексным режимом работы физического уровня. Для этого он буферизует кадры с тем, чтобы при получении доступа к среде, передать их по назначению.