Канальный уровень. Протоколы канального уровня.

Рис. 1.

На канальном уровне протоколами выполняются следующие функции:

1. Передача потоков бита в независимо от используемой физической среды.

2. Организация надежного обмена кадрами (потоки битов делятся на блоки (кадры), осуществляется проверка на ошибки).

3. Выбор качества обслуживания при передаче кадров.

Канальный уровень предоставляет 3 вида сервисов пи передаче кадров:

1. Сервис с соединением и уведомлением.

2. Сервис с уведомлением, но без соединения.

3. Сервис без уведомления, без соединения.

Кадр– набор битов определенного формата.

Рис. 2.

Наиболее важные поля:

- С обеих сторон обрамляется флагами для отделения кадров друг от друга;

- поле адреса – адрес отправителя, получателя и т д, номер кадра, общее кол-во кадров;

- поле данных – фрагмент сообщения;

- КПК – контроль последовательности кадров (помещается контрольная сумма).

Сервис с соединением и уведомлением.

Запрос на соединение -> Фаза обмена кадрами -> Запрос на разъединение

Этот вид сервиса предполагает, что до начала передачи кадров между абонентами устанавливается предварительная установка соединение и кадры передаются по этому соединению. Каждый передаваемый кадр нумеруется и протокол канального уровня гарантирует, что кадры будут переданы в строго определенном порядке. На каждый переданный файл ожидается подтверждение от получателя. При возникновении ошибок, ошибочный кадр передается повторно. Когда закончена передача посылается запрос на разъединение.

Сервис с уведомлением, но без соединения.

Второй вид сервиса предполагает, что на каждый кадр по-прежнему ожидается подтверждение, но кадры передаются без предварительного уведомления получателя о начале передачи кадров.

Сервис без уведомления, без соединения.

Кадры передаются без подтверждения.

Возможен при надежных физических линиях связи.

Механизм квитирования и механизм окна

Механизм при котором на каждый переданный кадр ожидается уведомление (квитанция) получил название механизма квитирования. Основной недостаток данного алгоритма сводится к тому, что по сети передается достаточно большое количество служебной информации (квитанции - тоже кадры служебного формата). В результате в разы возрастает нагрузка на сеть, особенно, если интенсивность передачи кадров высока.

Для снижения количество передаваемых кадров может применяться механизм окна.

Рис. 3.

Кол-во кадров, которые могут быть переданы без подтверждения определяют ширину окна.

Ожидается подтверждение на последний кадр.

Следующая группа передается после подтверждения на последний кадр.

Методы обнаружения ошибок и восстановления после ошибок на канальном уровне

Ошибки в битах определять легче, чем на физическом уровне. Разработано достаточно много методов обнаружения и исправления отдельных групп ошибок. Например, коды Хемминга позволяют обнаруживать и исправлять одиночные ошибки и обнаруживать двойные ошибки.

При обнаружении факта ошибки универсальный подход заключается в том, чтобы повторно передать кадр. Общий подход к обнаружению ошибок сводится к следующему:

- На передающей стороне по определенному алгоритму вычисляется контрольная сумма и помещается в поле КПК;

- На приемной стороне контрольная сумма полученного кадра подчитывается снова и сравнивается со значением в поле КПК;

- Если значение контрольных сумм совпадает, то ошибок не было.

Первый метод восстановления после ошибок – механизм тайм-аут.

Во избежание тупиковых и ситуаций и проблем бесконечного ожидания, связанных с передачей кадров и квитанций используется подход, называемый тайм-аут. То есть в сети определяется время, в течении которого абоненты могут ожидать. Если по окончании времени ничего не происходит, то кадр высылается повторно.

Второй метод – посылка отрицательных квитанций.

Для снижения количества передаваемой служебной информации используется подход, при котором уведомления посылаются только в том случае, если кадр не был получен или был получен с ошибкой.

Передача кадров может осуществляться в режимах: виртуального канала и режим dategram.

В первом случае протоколы канального уровня гарантируют передачу кадров в строго определенном порядке по заранее установленному каналу.

Во втором случае кадры передаются группами без предварительного установления соединения и каждый массив кадров передается независимо друг от друга. На получателя возлагается задача по сбору кадров в определенном порядке.