31. Протоколы и функции канального уровня.

Различают два метода передачи данных: ассинхронный  и синхронный.

  Асинхронный метод: Каждый байт сопровождается двумя сигналами start и stop. Асинхронность возникает в результате того что между двумя соседними байтами нет чёткого разделения времени.

  Синхронный: В начала или конец кадра добавляют флаг. Различают два типа синхронного метода: байт-ориентированный и бит-ориентированные. Флаг используют для того что бы определить начало и конец кадра (два флага) в качестве флага используют специальные символы или их набор.

-         байт-ориентированные методы передачи

В качестве флага используется специальный символ или набор символов.

Флаг

Кадр

Флаг

Используется протокол (устаревший) – Binary Synchronous Control - BSC

Он обеспечивает передачу через другой протокол, SLIP, Serial Line IP, организовывающий передачу по прямой линии

С0, End

…

C0

…

С0, End = синхробайт

Мы меняем C0 в кадре на любой другой символ, ранее оговоренный, чтобы не менять структуру кадра, были ясны начало и конец кадра.

-         бит-ориентированные методы передачи

Наиболее известный протокол в вычислительных сетях – HDLC – HighLevel Data Link Control – высокоуровневое управление линиями связи.

Бит-ориентированные протоколы обеспечивают кодовую прозрачность.

Известный бит-ориентированный протокол HDLC. Используется во многих сетях. Имеет статус международного стандарта .

Канальный уровень делится на:

-         Media Access Control

-         Linc Logical Control

1.     LLC1

2.     LLC2 – HDLC работает здесь

3.     LLC3

 

Link Access Protocol – LAP

Модем {LAP-B(X25), LAP-M, LAP-F, LAP-D, PPP}

LAP-B – сбалансированный LAP

F – frame relay

D – digital, Интегрированные сети с цифровым обслуживанием

IBM – такой же протокол – SDLC – Synchronous Date Logic Control – не отличается отLLС

Этот стандарт обеспечивает  передачу данных различным схемам соединений (двухточечные и множественного доступа)

Этот стандарт поддерживает три режима передачи данных:

1.     Режим нормального ответа

Передачи между первичной и вторичной станциями не существует.

Режим оповещения.

2.     Режим асинхронного ответа

Вторичная станция может запрашивать передачу данных.

3.     асинхронный сбалансированный режим – обычно встречается в Х25- сетях

Нет понятия первичной и вторичной станций, станции равноправны, дуплексный канал связи.

Функции канального уровня:

- Образует фреймы данных соответствующего формата с учетом типа сети

- Генерирует контрольные суммы

- Обнаруживает ошибки, проверяя контрольные суммы

- Повторно посылает данные при наличии ошибок

- Инициализирует канал связи и обеспечивает его бесперебойную работу, что гарантирует физическую надежность коммуникаций между узлами

- Анализирует адреса устройств

- Подтверждает прием фреймов

Формат кадра (протокола) стандарта HDLC

8	8	8		16	8
Флаг	Адрес	Контроль и управление	ИНФОРМАЦИЯ	Проверочное поле	Флаг

Кадр – это набор данных, поступающий с 3, сетевого, уровня плюс заголовок канального уровня. {единица измерения данных}

Поле флага – используется для идентификации начала и конца кадра. Представляется в виде последовательности синхробитов – 01111110 = 01⁶0 – в остальных полях такая комбинация не должна повторяться.

Если она появляется, то исключается методом вставки битов –метод бит вставки сейфинга. Передающая сторона после пяти 1 автоматически ставит 0, а принимающая сторона – исключает его. Этот метод обеспечивает независимость передаваемых данных.

1.                         Сигнал аварийного завершения: 7<=11111….<=14 – эта комбинация помещается вслед за кадром и информирует принимающую сторону о возникновении аварийной ситуации.

2.                         Сигнал покоя – 11111…..>= 15 – используется для битовой синхронизации – в полудуплексной передаче данных.

3.                         Если возникает пауза в передаче данных, для поддержки канала связи в активном состоянии передающая сторона передает флаги друг за другом

Адрес – в данном поле содержится уникальный адрес принимающей стороны. Для двухточечных соединений это поле является неактивным.

Контроль V управление – это поле является важнейшим с точки зрения выполнения функций, возложенных на канальный уровень. Это поле задает:

1.     тип кадров

2.     содержит команды и ответы, а так же порядковые номера кадров

Существует три типа кадров:

1.     I-кадры, информационные кадры (И К).

2.     S-кадры, управляющие кадры, супервизорные кадры

3.     N-кадры, ненумерованные кадры

1.     I-кадры, информационные кадры (И К).

Кадры, в которых передается информация.  Информация здесь спущена с сетевого уровня, содержит пакеты сетевого уровня.

2.     S-кадры, управляющие кадры, супервизорные кадры

Выполняют управляющие функции, например:

-         подтверждение приема данных

-         запрос на повторную передачу

-         запрос на прерывание передачи

3.     N-кадры, ненумерованные кадры

Они так же используются для реализации функции управления, но только на этапе установления и разъединения соединения. 

Во 2 и 3 типах кадров не содержится поле информации.

 

 

Идентификация кадров в управлении

Поле контроля и управления

1	2	3	4	5	6	7	8
0	Порядковый № кадра			P/F	№ запроса

Если [1] = 0 – то I, информационный кадр

Поля [2,3,4]- определяют порядковый номер кадра

2³=8 – в стандартной версии нумерация происходит по модулю 8 – 8 возможный комбинаций: 0..7

В расширенной – 2⁷=128 – почти везде, более современно; от 0..127

В полях [6,7,8] показан номер запроса – от 0..7, в расширенной версии – 0..127

Эти ячейки содержат порядковый номер ожидаемого кадра с принимающей стороны. Оно подтверждает правильность приема предыдущего кадра (кадр <= НЗ-1)

[5] – значение P/F – запрос окончания, Poll/Final – только если установлена «1»

Вторичная передает только по разрешению первичной – если «1»

Иначе – равносильно.

[1,2] =10  – Супервизорный кадр

1	2	3	4	5	6	7	8
1	0	Тип S-кадра		P/F	НЗ

Если [2] = 0 –тогда  S-кадр

[3,4] – тип S-кадра, 4 типа

00 – RR, Receive Ready, готов к приему, ASK, положительная квитанция – посылается принимающей стороной передающей и информирует о готовности приема данных. В этом случае поля с номером запроса содержат номер кадра, который она готова принимать, одновременно подтверждая правильность приема кадра с НЗ-1.

10 – RNR – Receive Not Ready – не готов к приему. Информируется передающая принимающей что по тем или иным причинам (буфер переполнен, например) принимающая не может принять кадры и останавливает передачу и избегаем перегрузку на канальном уровне.

01 – REJ – Reject – отказ – отрицательная квитанция. Данный вид супервизорных кадров информирует принимающей стороной передающую, отказываясь от приема посланного кадра с номером этого поля, указывая данный номер, указывая как его лучше передать.

11 – SREJ – Selective Reject – выборочный отказ. Информируется передающая принимающей об отказе приема конкретного кадра, указывая его номер, а все что больше или меньше – принимаются если они были переданы правильно.

В реальных случаях Селективный отказ не используется, используется просто ОТКАЗ.

 

1	2	3	4	5	6	7	8
1	1	Тип кадра		P/F	НЗ

[12] = 11 – ненумерованный кадр

[34] – тип ненумерованного кадра

[678] – номер ожидаемого запроса

 

Поле информации

Не имеет конкретной длины но имеет ограничение на размерность поля, в нем содержатся пакеты.

 

Поле проверки

Используется для обнаружения ошибок передачи данных на канальном уровне.

// Сети Передачи Данных – Бертсекас и Галлагер

Чтобы заполнить это поле используется метод циклического контроля по избыточности, который дает высокую вероятность по обнаружению ошибок до 10^-8

 

И все это завершается флагом, 01111110.

Во многих протоколах структура кадров очень похожа на HDLC.

В некоторых протоколах отсутствует уровень LLC2, а, следовательно, поле контроля и управления – из-за отсутствия ошибок, которые в случае их возникновения исправляются на вышестоящем уровне, что, естественно,увеличивает быстродействие.

 

Для реализации функции обнаружения ошибок используется проверочное поле. Существует два метода исправления ошибок:

1.     расширить проверочное поле достаточным количеством разрядов, чтобы оно содержало информацию для исправления ошибочного поля бита – записываем то же самое, что и в «информацию»

2.     удалить этот кадр и запросить передать его заново – метод повторной передачи. Является быстрее и надежнее