Методы передачи на канальном уровне

Общая структура кадра

Канальный уровень обеспечивает передачу протокольных блоков данных (пакетов), поступающих от протоколов верхних уровней (рис. 2.14). Адрес узла назначения также указывает протокол верхнего уровня.

Отправитель                                  Получатель

Рис. 2.14. Взаимодействие между пакетами и кадрами

Каждый стандарт локальной сети определяет свой формат кадра. Они различаются по длине, расположению полей, однако, в независимости от типа сети, структура кадра одинакова (рис. 2.15).

 

Преамбула

АП

АИ

Поле данных

ПОО

Заголовок Канального Уровня (Data Link)

Рис. 2.15. Структура кадра

Назначение полей в кадре:

Преамбула (Preamble) – служит для синхронизации работы приемника и передатчика;

АП – Адрес Приемника (DA, Destination Address) – адрес станции, кото- рой направляется пакет;

АИ – Адрес Источника (SA, Source Address) – адрес передающей стан-

ции;

Поле Данных (Data) – содержит управляющую информацию, собственно

данные либо пакет, поступающий с сетевого уровня;

ПОО – Поле Обнаружения Ошибок (CRC) – служит для определения до- стоверности полученной информации.

В качестве адресов могут использоваться логические или физические ад-

реса.

Логический адрес (Logical Address) – определяется используемым прото-

колом обмена данными и может быть изменен в процессе работы. С помощью логических адресов можно создать группы устройств, выполняющих одинако- вые функции, – серверы, мосты и т.п. Это упрощает управление работой сети. Логические адреса используются, например, протоколом TCP/IP.

Физический адрес (Physical Address) – определяется стандартом локаль- ной сети, однозначно идентифицирует в сети данный узел (node) и не может быть изменен после подключения устройства к сети. В Ethernet на сетевом адаптере устанавливается ПЗУ, в которой прошит физический адрес сетевого адаптера. Изменить его можно, только заменив микросхему ПЗУ.

В качестве адреса приемника могут использоваться:

Широковещателъный, или Общий, Адрес (Broadcast). Пакет с таким адресом принимается и обрабатывается всеми станциями сети. Каждый стан- дарт локальной сети определяет такой адрес. Например, в Ethernet это пакет, у которого в поле адреса приемника все символы "FF" hex. Широковещательный адрес используется и при логической адресации.

Групповой Адрес (Multicast). Пакет с таким адресом принимается и об- рабатывается определенной группой станций. Например, только серверами, только маршрутизаторами и т.п. Этот адрес может быть только логическим.

Частный Адрес (Unicast или Private). Пакет с таким адресом принима- ется и обрабатывается только определенной станцией, адрес которой соответ- ствует частному адресу. В качестве частных адресов используются логические или физические адреса.

Протоколы канального уровня оформляют переданные им пакеты в кадры собственного формата, помещая указанный адрес назначения в одно из полей такого кадра, а также сопровождая кадр контрольной суммой. Протокол ка- нального уровня имеет локальный смысл. Он предназначен для доставки кад- ров данных, как правило, в пределах локальных сетей с однотипной или близ- кой технологией. Например, в односегментных сетях Ethernet или же в много- сегментных сетях Ethernet и Token Ring иерархической топологии, разделенных только мостами и коммутаторами. Во всех этих конфигурациях адрес назначе- ния имеет локальный смысл для данной сети и не изменяется при прохождении

 

кадра от узла-источника к узлу назначения. Возможность передавать данные между локальными сетями разных технологий связана с тем, что в этих техно- логиях используются адреса одинакового формата.

Другой областью действия протоколов канального уровня являются связи типа «точка-точка» глобальных сетей, когда протокол канального уровня ответ- ственен за доставку кадра непосредственному соседу. Адрес в этом случае не имеет принципиального значения. На первый план выходит способность прото- кола восстанавливать искаженные и утерянные кадры, поскольку недостаточно высокое качество территориальных каналов часто требует выполнения подоб- ных действий. Такие протоколы называют линейными, они регламентируют передачу данных между соседними узлами в сети.

И в той и другой областях для передачи данных на канальном уровне ис- пользуются бит-ориентированные синхронные протоколы.

Структура кадра при бит-ориентированной передаче показана на рис. 2.16, а.

 

101010 … 10	10101011
Преамбула	Стартовый ограничитель кадра	Фиксированный заголовок	Длина поля данных	Поле данных	Фиксированный концевик

1       0       J      K        0        J         K       0         0      0

б)

Рис. 2.16. Способы выделения начала и конца кадра при синхронной передаче

В схеме (см. рис. 2.16, а) начало кадра задает стартовый ограничитель кадра (флаг), а конец кадра фиксированный концевик. Чтобы все остальные станции вошли в битовую синхронизацию, передающая станция предваряет со- держимое кадра последовательностью бит, известной как преамбула. Преамбу- ла состоит из чередования единиц и нулей 101010. Войдя в битовую синхро-

низацию, приемник исследует входной поток на побитовой основе, пока не об- наружит байт начала кадра 10101011. За этим байтом следует заголовок кадра, в котором в определенном месте находится поле длины поля данных.

В схеме (рис. 2.16, б) для обозначения начала кадра имеется стартовый флаг, а для определения конца кадра используется поле длины кадра. Чтобы все остальные станции вошли в битовую синхронизацию, передающая станция предваряет содержимое кадра последовательностью бит, известной как преам- була. Преамбула состоит из чередования единиц и нулей 101010.  Войдя в би-

товую синхронизацию, приемник исследует входной поток на побитовой осно-

 

ве, пока не обнаружит байт начала кадра 10101011. За этим байтом следует за- головок кадра, в котором в определенном месте находится поле длины поля данных.

При передаче кадров данных на канальном уровне используются как дей- таграммные процедуры, работающие без установления соединения (connection- less), так и процедуры с предварительным установлением логического соедине- ния (connectionoriented).

Особенности этих режимов передачи данных рассмотрены в разделе

«Глобальные сети».