СПО_1 / СПО / Semestr 1 / Lectures 1semestr / Lecture 02

Лекция 2

Канальный уровень передачи данных

Основной задачи решаемые на этом уровне:

1. установление соединения

2. передача данных с исправлением ошибок

3. установление разъединений, либо диагностирование о невозможности дальнейшей передачи

1. Идеализированная модель. Протокол с остановками (ожиданиями).

Пересылающий узел посылает кадр с информацией и переходит в режим ожидания (подтверждения). Если истекло время ожидания прихода подтверждения, либо пришло отрицательное подтверждение, то передающее устройство повторяет передачу кадра. После нескольких неудачных попыток передающее устройство делает вывод о недоступности смежного узла и информирует об этом сетевой уровень. При получении подтверждения о правильном приеме посылается следующий кадр.

Обозначим t_i – время передачи кадра, t_П – время ожидания подтверждения, t_Т = t_П + t_i – интервал времени между передачей соседних кадров. Пусть время обработки кадра в узле несущественно (мало). Среднее время правильного приема кадра есть , p – вероятность искажения кадра при передаче. _m – максимальная производительность при условии, что в передающем устройстве всегда есть кадр для передачи. , . Номинальная производительность канала . – практическая интенсивность поступления кадров для передачи.

2. Протокол с N возвращениями.

Передающее устройство посылает кадры непрерывно друг за другом без ожидания подтверждения. Если истекло время подтверждения на кадр с номером i, то передающее устройство возвращается к этому кадру и начинает с него повторную передачу. За время ожидание подтверждения было передано N кадров и фактически их передача дублируется. Если несколько раз осуществлялась неудачная попытка передачи кадра с номером i, то делается вывод о недоступности узла и об этом информируется сетевой уровень.

, ,

Вывод: 1ый протокол целесообразно использовать при полудуплексной связи, 2ой – при дуплексной.

Зам: Кадр всегда содержит фиксированное количество служебной информации и переменное количество информационной части. При увеличении длины кадра за счет информационной части по каналам связи будет передаваться в основном служебная информация. Произойдет реальное снижение скорости передачи данных. При увеличении длины кадра возрастает вероятность его искажения. Т.е. требуется повторная передача.

3. Протокол с выборочными повторениями.

В отличии от протокола с N возвращениями повторяется передача только тех кадров, на которые истекло время прихода подтверждения, либо пришло отрицательное подтверждение. Данный протокол обладает наилучшими характеристиками по скорости передачи. Однако практической реализации он не имеет, т.к.: В современной аппаратуре канальный уровень реализуется аппаратно в виде микросхем. Для реализации данного протокола аппаратура должна иметь дополнительную память. И устройство пересортировки кадров, т.е. это будет миникомпьютер, что приводит к существенному подорожанию аппаратуры.

4. Протокол ВУК (HLC) X.25

Протокол обеспечивает высокоуровневое управление каналом передачи данных, является стандартом ISO и основой для протокола X.25.

Структура кадра ВУК:

8	8	8	~	16	8
01111110	адрес	управление	инф. часть	восстан. код	01111110

Наличие флага в конце и в начале кадра позволяет работать с кадрами переменной длины. Для определения информационной части отрезается 24 бита с начала и с конца кадра. Если в структуре кадра встречаются 5 подряд идущих 1, то передающее устройство автоматически вставляет 0, а принимающее автоматически вырезает.

В протоколе ВУК отличают три типа кадров:

1. информационный;

2. управляющий (без инфо и восстанавл.), используется для подтверждения правильности;

3. кадр для устанавления соединения 01111110 адрес 01111110

Принцип работы протокола ВУК аналогичен протоколу с N возвращениями. При исчерпании номеров кадра в поле контроль/управление аппаратура переходит в режим ожидания подтверждения последнего переданного кадра. И только когда это произошло начинается новая передача с номера 0. Если в процессе передачи был искажен какой-либо бит-флаг, то кадр потерян. Правильность передачи инфо части контролируется восстанавливающим кодом. 16 бит соответствуют полиному Хеминга 15 степени.

Сетевой уровень передачи данных

В настоящее время существует 4 типа организации сетевых услуг:

1. Виртуальный канал.

На период связи между двумя узлами-абонентами устанавливается виртуальное соединение: фиксируется маршрут прохождения пакетов. В промежуточных узлах пакеты полностью собираются в сообщение и только потом передаются следующему узлу. Гарантируется последовательная доставка пакетов абоненту-получателю. Одному виртуальному каналу может соответствовать на каком-то участке пути несколько физических соединений. Одно физическое соединение может быть распределено для нескольких виртуальных каналов одновременно.

Область применимости: принимающее устройство – терминал. Передача аудио-видео изображение с непрерывным воспроизведением.

2. Постоянный виртуальный канал.

Разновидность виртуального канала, в котором после окончания сеанса связи не происходит разъединения, следовательно, нет необходимости осуществить соединение

3. «Быстрый поезд».

Разновидность виртуального канала, в к. не различаются управляющие и информационные пакеты, т.е. управляющий пакет может содержать блок данных. Если сеть ненадежна, то вероятность потери большого количества блоков большая, падает скорость.

4. Датаграмма.

Каждый пакет снабжается полным сетевым адресом абонента и по сети пакеты распространяются независимо друг от друга. Не гарантируется доставка пакета принимающему узлу. Метод подходит для перекачки файлов данных в фоновом режиме.

Независимо от вида сетевых услуг всегда решаются две основные задачи:

1. регулирование сетевой нагрузки

2. маршрутизация пакетов

Далее рассмотрим их вместе.

Управление нагрузкой в сети.

Способы регулирования. Проблема регулирования становится актуальной при установлении соединения между узлами с различной скоростью обработки данных. Если не управлять нагрузкой, то буфера низкоскоростного устройства будут переполнен и произойдет блокировка низкоскоростного устройства. Поступающие пакеты будут сбрасываться и работа в сети заблокируется.

Основной процедурой регулирования является процедура «окно».

1. «Окном» называется количество пакетов, переданным между двумя смежными узлами без подтверждения о правильности приема. Передающий узел переходит в режим ожидания, если не получает подтверждения на пакет, определенный размером «окна».

2. Метод отложенного кредита, являющийся разновидностью окна, когда подтверждению подлежит не каждый пакет, а некоторая их совокупность, объем которой <= размеров «окна».

3. Динамическое окно. Существует две величины: номинальная (min) и максимальная. При достижении номинальной величины окна передача снижается, при максимальной – прекращается.

Перечисленные методы регулирования ориентированны на виртуальный канал и его разновидности, либо применяются для пары узлов при датаграммном типе. При датаграммном типе также применяется метод входного накопителя, при к. преимущество передачи имеют транзитные пакеты перед вновь вошедшими в сеть.