Циклический избыточный контроль (Cyclic Redundancy Check, crc)

Этот метод является в настоящее время наиболее популярным методом контроля в вычислительных сетях (и не только в сетях, например, этот метод широко применяется при записи данных на диски и дискеты).

Метод основан на рассмотрении исходных данных в виде одного многоразрядного двоичного числа. Например, кадр, состоящий из 1024 байт, будет рассматриваться как одно число, состоящее из 8192 бит. В качестве контрольной информации рассматривается остаток от деления этого числа на известный делитель R.

Обычно в качестве делителя выбирается семнадцати- или тридцати трехразрядное число, чтобы остаток от деления имел длину 16 разрядов (2 байт) - CRC16, или 32 разряда (4 байт) - CRC32.

При получении кадра данных снова вычисляется остаток от деления на тот же делитель R, но при этом к данным кадра добавляется и содержащаяся в нем контрольная сумма. Если остаток от деления на R равен нулю, то делается вывод об отсутствии ошибок в полученном кадре, в противном случае кадр считается искаженным.

Этот метод обладает более высокой вычислительной сложностью, но его диагностические возможности гораздо выше, чем у методов контроля по паритету.

Метод CRC обнаруживает все одиночные и двойные ошибки, а также ошибки в нечетном числе бит. Метод обладает также невысокой степенью избыточности. Например, для кадра размером в 1024 байт контрольная информация длиной в 4 байт составляет только 0,4 %.

Выводы

Теперь, после того, что нам известно, о физическом и канальном уровнях, мы можем уверенно сказать, что именно эти два уровня отражают всю специфику сети. Спецификаций физического уровня существует много. Все они отличаются определенной используемой кабельной системой (тонкий коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель, витая пара и т.п.), и способом физического кодирования сигналов в кабелях (NRZI, манчестерское кодирование). Причем большинство базовых технологий локальных сетей допускает использование различных спецификаций физического уровня в одной сети.

С другой стороны, основная роль взаимодействия узлов в локальной сети приходится на долю канального уровня. Протоколы канального уровня, которые работают в локальных сетях, ориентируются на использование разделяемой среды передачи между компьютерами сети. В принципе, с одной стороны канальный уровень локальной сети обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, но, с другой, он это делает только в сети с совершенно определенной топологией связей, именно той топологией, для которой он был разработан. Топологии, которые поддерживают протоколы канального уровня локальных сетей - это хорошо известные нам, типовые топологии - общая шина, кольцо и звезда. Для каждой топологии разрабатываются определенные правила передачи данных, а для воплощения их в "жизнь", могут использоваться различные средства физического уровня, главное, чтобы все вместе работало согласованно.

Итак:

Базовая сетевая технология - это совместимость канального и физического уровня для построения сети.

Стандарты семейства IEEE 802.X охватывают только два нижних уровня семиуровневой модели OSI - физический и канальный. Почему только эти два уровня?

Именно эти уровни модели OSI в наибольшей степени отражают всю специфику локальных сетей, они устанавливают, каким образом несколько компьютеров могут одновременно использовать сеть, чтобы при этом не мешать друг другу.

Давайте, еще раз определим задачи каждого из них при работе в локальных сетях.

• Физический уровень просто физически передает данные, которые представлены электрическими сигналами, по линиям связи.

• Канальный уровень сначала должен определить доступ к кабелю, а затем использовать свои соответствующие средства управления потоком данных, которые сгруппированы в определенную последовательность кадров, по этому кабелю. Таким образом, можно заметить, что вырисовывается некоторое разграничение обязанностей на одном уровне. Поэтому канальный уровень локальных сетей решили разделить на дополнительные два подуровня, которые часто называют также уровнями.

Итак, канальный уровень (Data Link Layer) делится в локальных сетях на два подуровня, которые функционально построены также по принципам модели OSI - от нижнего к верхнему:

Логической передачи данных (Logical Link Control, LLC);

Управления доступом к среде (Media Access Control, MAC).

Поскольку среда передачи данных в локальной сети общая, а запросы на сетевые обмены у узлов могут появляться в произвольные моменты времени, то возникает проблема разделения этой общей среды между многими компьютерами, другими словами, проблема обеспечения доступа к сети.

Напомню, что доступом к сети называют взаимодействие станции (узла сети) со средой передачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управление доступом к среде - это установление специальной последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных.

Именно эту задачу отвели уровню MAC. Этот уровень должен обеспечивать корректное совместное использование общей среды сети. В современных локальных сетях используются несколько протоколов уровня MAC, они реализуют различные алгоритмы доступа к разделяемой среде.

Более высокий уровень - уровень LLC работает, когда кабель уже выбран.

Этот уровень логически организовывает поток данных, кадров информации, с целью дальнейшей их передачи с помощью средств нижнего - MAC уровня. Уровень LLC полностью отвечает за качество транспортировки, то есть степень надежности передачи кадров в локальной сети. С другой стороны, уровень LLC связан с сетевым уровнем, поэтому он служит в роли интерфейса между канальным и сетевым уровнем.

Именно через уровень LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством. Уровень LLC имеет несколько режимов работы, каждый из этих режимов определяет различное качество передачи кадров, например, один режим может восстанавливать потерянные или искаженные кадры, другой не обеспечивает таких процедур при управлении потоком кадров в сети. Уровень LLC еще называют уровнем управления логическим каналом сети. Очевидно, что в перечень забот уровня LLC абсолютно не входит, будет ли передача происходить в сети с одной общей шиной, или с кольцевой структурой сети. Эти вопросы не касаются режимов его работы. Он просто организовывает передачу кадров информации с необходимым качеством и не зависит от выбора конкретной технологии.

Поэтому протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы - каждый протокол уровня MAC может применяться с любым протоколом уровня LLC, и наоборот.