2.2 Передача даних на канальному рівні

Канальний рівень (рівень ланки даних) відповідає за передавання даних каналом. Він забезпечує синхронізацію даних для розмежування потоку бітів фізичного рівня, вигляд подавання бітів, визначені гарантії надходження даних в приймальне КУД, управління потоком даних, щоб КУД не перевантажувався в будь-який момент часу занадто великою кількістю даних. Одна з найважливіших функцій цього рівня полягає у виявлення помилок, допущених під час передавання, і забезпеченні механізму відновлення даних у разі їх втрати або дублювання за наявністю в них помилок.

Канальні протоколи керують усім комунікаційним трафіком у каналі. Наприклад, якщо комунікаційний порт обслуговує декілька користувачів, які мають до нього доступ, протокол керування каналом (ланкою даних) відповідає за те, щоб дані всіх користувачів були передані без помилок.

Протоколи керування каналом, здійснюючи зв’язок, виконують три строго визначені етапи:

Встановлення зв’язку. Якщо АКД має фізичне з’єднання з віддаленою АКД при роботі виділеною лінією, потрібно тільки „підтвердження” встановлення зв’язку, щоб гарантувати готовність обох систем до обміну даними.

Передача інформації. Виконується обмін даними користувача каналом зв’язку між двома пристроями. Здійснюється контроль можливих помилок передавання та надсилаються підтвердження передавальному пристрою.

Закінчення зв’язку. Припиняється користування каналом. Це означає, що дані не можуть передаватися, доки зв’язок не буде відновлено.

2.2.1 Протоколи канального рівня

Протоколи канального рівня повинні забезпечувати взаємозв'язок між мережевим і фізичним рівнями, надаючи мережному ширший набір послуг в порівнянні з фізичним. Основне призначення фізичного рівня - це передача бітів канального рівня - передача деяких завершених блоків даних або кадрів.

В рамках архітектури OSI на канальний рівень покладаються наступні функції:

• ініціалізація - обмін між взаємодіючими станціями службовими повідомленнями, підтверджуючими готовність до передачі даних;

• ідентифікація - обмін між взаємодіючими станціями службової інформації, підтверджуючою правильність з'єднання;

• синхронізація - виділення в послідовності передаваних бітів меж знаків;

• сегментація - формування кадрів для їх передачі по каналу;

• забезпечення прозорості - надання розташованому вище рівню можливості передачі довільної послідовності бітів або знаків;

• управління потоком - забезпечення узгодження швидкостей передачі і прийому;

• контроль помилок і управління послідовністю передачі - виявлення помилок в передаваємих кадрах і запиту повторної передачі спотворених кадрів, забезпечення відповідності послідовності кадрів на вході і виході каналу;

• вихід із збійних ситуацій - виявлення порушень нормальної передачі кадрів і реалізація процедур виходу з таких ситуацій;

• управління каналом - забезпечення можливості контролю роботи каналу, виявлення відмов, відновлення, збір статистики про роботу каналу;

• завершення роботи каналу - ліквідація логічного з'єднання, утвореного при ініціалізації каналу.

Протоколи канального рівня: протокол встановлення з'єднання, передачі даних і ліквідації з'єднання HDLC (High-Level Data Link Control) - протокол передачі кадрів змінної довжини і протокол Х.25, що визначає доступ до мереж передачі даних з комутацією пакетів.

Протокол канального рівня встановлення з'єднання, передачі даних і ліквідації з'єднання HDLC забезпечує передачу послідовності пакетів через фізичний канал, спотворення в якому викликають помилки в даних що передаються, втрату, дублювання пакетів і порушення порядку прибуття пакетів до адресата. Він вводить сукупність засобів, що дозволяють організувати надійний канал передачі пакетів, вірогідність спотворення бітів в якому не більше 10^-8 ... 10^-9. Одиницею даних, що передається як ціле через інформаційний канал, організований засобами управління канального рівня, є кадр (frаmе). Структура кадру, що використовується протоколом HDLC, встановлена стандартом ISO 3309. Кадр розглядається як послідовність байтів, початок і кінець якої наголошуються прапорами - двійковими кодами 01111110. Кадр несе в собі інформацию, що управляє, дані і перевірочну послідовність, використовувану для контролю передаваємої інформації. Процедури управління канального рівня забезпечують прозорість каналу за рахунок бітстафінгу. При передачі даних формується перевірочна послідовність бітів (два октети), яка включається в кадр. При прийомі кадру вона формується повторно і порівнюється з прийнятою. Якщо обидві співпадають, то прийнятий кадр вважається коректним. Інакше фіксується спотворення прийнятого кадру. При спотворенні прапорів, що розділяють послідовно передаваємі кадри, два кадри зливаються в один спотворений. Процедура формування перевірочних послідовностей бітів при передачі і прийомі гарантує виявлення цих спотворень.

В рамках архітектури OSI протокол Х.25 дає засоби для взаємодії користувачаз мережею передачі даних і комутацією пакетів – PSDN (packet Switching Data Nettwork) і визначається Рек. Х.25 lТU- Т, розробленою і вживаною як стандарт управління на мережевому рівні. Протокол Х.25 забезпечує строге управління потоком пакетів і істотні послуги управління даними користувача. Основна перевага методу комутації пакетів полягає в тому, що один і той же фізичний канал может одночасно використовуватися декількома абонентами. Метод розділення фізичного каналу між користувачами мережі передачі даних Х.25 називають логічним або статистичним мультиплексуванням. На відміну від тимчасового розподілення каналів TDM (Тimе Division Multiplexing) тут немає жорсткої прив’язки до наперед заданих часових інтервалів для кожного користувача (абонента).

Протокол х.25 базується на засобах інформаційного каналу, який визначається протоколом НDLC. Останній встановлює спосіб виключення спотворення пакетів і їх послідовності, що передаються по фізичному каналу, схильний до дії перешкод. Він визначає процедури мережевого рівня управління передачею пакетів, що забезпечує організацію віртуальних каналів між абонентами і передачу по каналах послідовності пакетів і дозволяє організувати взаємодію між мережевими службами систем через сукупність логічних каналів. Логічні канали використовують для організації постійних віртуальних каналів і часових комутуючих віртуальних – віртуальних з’єднань.