Протоколы с гибким форматом кадра

Для большей части протоколов характерны кадры, состоящие из служебных полей фиксированной длины. Исключение делается только для поля данных, с целью экономной пересылки, как небольших квитанций,так и больших файлов. Способ определения окончания кадра путем задания длины поля данных, рассмотренный выше, как раз рассчитан на такие кадры с фиксированной структурой и фиксированными размерами служебных полей.

Однако существует ряд протоколов, в которых кадры имеют гибкую структуру. Например, к таким протоколам относятся очень популярный прикладной протокол управления сетями SNMP, а также протокол канального уровня РРР, используемый для соединений типа «точка-точка». Кадры таких протоколов состоят из неопределенного количества полей, каждое из которых может иметь переменную длину. Начало такого кадра отмечается некоторым стандартным образом, например, с помощью флага, а затем протокол последовательно просматривает поля кадра и определяет их количество и размеры. Каждое поле обычно описывается двумя дополнительными полями фиксированного размера. Например, если в кадре встречается поле, содержащее некоторую символьную строку, то в кадр вставляются три поля:

Тип	Длина	Значение
String	6	public

Дополнительные поля «Тип» и «Длина» имеют фиксированный размер в один байт, поэтому протокол легко находит границы поля «Значение». Так как количество таких полей также неизвестно, для определения общей длины кадра используется либо общее поле «Длина», которое помещается вначале кадра и относится ко всем полям данных, либо закрывающий флаг.

Протоколами канального уровня (с участием протоколов более высоких уровней) реализуются два способа связи между отправителем и получателем данных: без установления логического соединения между ними (рис.25,а) и с предварительным установлением логического соединения (рис. 25, б).

Способ связи безустановления логического соединения характеризуется следующим:

· он используется в сетях с коммутацией пакетов,причем каждый пакет рассматривается как индивидуальный объект, независимая единица передачи информации;

· пакеты от отправителя можно передавать в произвольные моменты, а также одновременно множеству адресатов по различным маршрутам;

· перед передачей данных сквозная связь между отправителем и получателем заранее не устанавливается, не требуется также синхронизация аппаратуры связи на передающем и приемном пунктах;

· из-за занятости отдельных участков маршрута может осуществляться буферизация пактов в промежуточных узлах связи (такой способ не гарантирует доставку пакета);

· передача сигнала к отправителю от адресата,подтверждающего получение информации, не производится.

Это один из первых и простейших способов обмена данными в коммуникационной технологии. Он широко используется в дейтаграммных сетях, в которых реализуются дейтаграммные протоколы информационного обмена.

Дейтаграммные сети можно рассматривать как аналог обычных (не электронных) почтовых служб. Когда мы хотим отправить письмо, мы пишем на конверте почтовый адрес получателя и опускаем конверт в почтовый ящик. Почтовый адрес имеет иерархическую структуру и включает в себя, например, страну, город, улицу и номер дома. Почтовая служба обрабатывает каждое из полей в порядке иерархии, начиная с самого «общего» - страны адресата. В первую очередь, письмо передается в нужную страну, затем - в нужный город, а далее местные почтовые службы доставляют письмо непосредственно по месту назначения."

Способ связи (или режим связи),ориентированный на логическое соединение, относится к более поздней технологии. Он обеспечивает более высокий уровень сервиса по сравнению с дейтаграммной связью.

Особенности организации обмена данными с установлением логического соединения:

перед передачей информации между взаимодействующими абонентами (отправителем и получателем) устанавливается логический (виртуальный) канал, причем технология создания (установления) канала такова: отправитель посылает запрос на соединение удаленному адресату через ряд промежуточных узлов связи;

адресат, получив этот запрос, в случае«согласия» на установление логического канала посылает отправителю сигнал подтверждения; после получения сигнала подтверждения отправителем начинается обмен данными с управлением потоком, сегментацией и исправлением ошибок;

после завершения обмена данными адресат посылает пакет подтверждения этого события отправителю (клиенту – инициатору установления логического канала), который воспринимается как сигнал для разъединения канала. Следовательно, при использовании этого способа связи выделяются три этапа: установление канала, обмен данными, разъединение канала.

Рисунок 25. Способы связи

Режим «с соединением» целесообразно использовать для тех применений, где взаимодействие имеет долговременный характер, конфигурация взаимодействующих объектов постоянна, а поток данных не имеет больших пауз. Протоколы с установлением соединения обладают рядом дополнительных свойств, например, способностью обнаруживать и восстанавливать искаженные кадры. Для обнаружения искаженных кадров используется ряд методов, в частности методы, основанные на циклических избыточных кодах, которые выявляют многократные ошибки. Восстановление кадров основано на использовании метода повторной передачи кадров.

Режим «без соединения» больше подходит там,где взаимодействие имеет кратковременный характер, при котором объем передаваемых данных невелик, а интервалы между передачами значительны(относительно скорости передачи). Кроме того, его целесообразно использовать в системах с повышенными требованиями к надежности доставки данных адресату, так как эти требования можно удовлетворить путем тиражирования данных и передачи адресату по разным маршрутам.

Цифровое кодирование

Цифровое кодирование (Digital Encoding),иногда не совсем корректно называемое модуляцией, определяет способ представления битов в физическом канале передачи данных. Простейший метод NRZ используется в протоколах на базе интерфейса RS-232, в сетях Ethernet применяется кодирование PE, а в телефонии используется алгоритм HDB3 (этот метод служит для кодирования сигналов в потоках E1 и E2). Выбор метода кодирования зависит от полосы канала связи, используемой кабельной системы,скорости передачи данных и других параметров.

Именно благодаря своей простоте и дешевизне реализации, цифровое кодирование завоевало очень большую популярность при передаче данных. В виду своей малой чувствительности к помехам на линии цифровое кодирование в последнее время применяют даже там, где раньше использовали только аналоговые передачи.

Для цифрового кодирования используют потенциальные и импульсные коды.

В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используются только значение потенциала сигнала в период такта, а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются. Важно только какое значение в период такта имеет результирующий сигнал.

Рисунок 26. Потенциальное кодирование

Импульсные коды представляют логический ноль и логическую единицу либо импульсами определенной полярности, или частью импульса - перепадом потенциала определенного направления. В значение импульсного кода включается весь импульс вместе с его перепадами.

Итак, данные можно «закодировать»потенциальными или импульсными кодами, чтобы передать по линии связи от приемника к источнику. Конечно, на самом деле под словом «закодировать» скрывается большое количество возможных методов цифрового кодирования, которые позволяют проводить кодирование данных с тем или иным результатам.

Давайте посмотрим, как самым простым способом можно закодировать дискретные данные. Самый простой способ:закодировать логическую единицу одним уровнем напряжения (высоким), алогический ноль другим (низким), то есть применить для кодирования последовательности двоичных данных обыкновенный потенциальный код. Как оказалось этот метод кодирования имеет специфическое название - потенциальный код без возвращения к нулю, сокращенно NRZ.