Назначение и классификация методов и протоколов передачи данных канального уровня

Методы и протоколы передачи данных канального уровня обеспечивают решение следующих задач [14]:

- проверку доступности физической среды для передачи данных;

- преобразование потока битов, передаваемых по линиям связи физического уровня, в информационные кадры (frames) заданного формата;

- присоединение к каждому информационному кадру маркеров начала и конца;

- вычисление и добавление к каждому кадру контрольной суммы;

- обнаружение и коррекция ошибок в информационных кадрах;

- организация повторной передачи поврежденных кадров;

- обеспечение передачи данных между различными локальными сетями;

- обеспечение двухточечного соединения между абонентскими системами в глобальных сетях ЭВМ.

Протоколы канального уровня формируют и оперируют кадрами, формат которых приведен на рис. 2.20.

Поля «Флаг начала» и «Флаг конца» (рис. 2.20, а) являются маркерами начала и конца кадра, логическое кодирование данных исключает появление такой цепочки бит в других полях.

Поле «Заголовок» состоит из двух частей: адреса и управляющего поля.

Поле «Адрес» ‑ (1-2 байта) представляет адрес узла отправителя или получателя информационного кадра.

«Управляющее поле» ‑ (1-2 байта) несет управляющую информацию (тип кадра, циклический номер и т. п.).

Поле «Данные» ‑ несет передаваемые полезные данные.

Поле «Контрольная сумма» (CRC) ‑ (обычно 2 байта) служит для контроля достоверности передаваемых данных.

 

а

 

б

 

Рис. 2.20. Формат кадра и управляющего поля: а - структура информационного кадра; б - структура управляющего поля

 

Из битовых последовательностей, относящихся к полям заголовка данных и контрольной сумме, в результате логического кодирования исключаются длинные последовательности «1». На приемной стороне вставленные биты извлекаются, чем обеспечивается полная прозрачность по данным. При отсутствии кадров для передачи в канал связи постоянно передается последовательность флагов, причем она может передаваться как в полной 8-битной форме (01111110 01111110...), так и в сокращенной 7-битной, используя «общие» нули (011111101111110...). Последовательность 8-14 смежных «1» сигнализирует о покое канала, 15 и более «1» ‑ признак аварийного завершения.

По значению 1-2 младших бит управляющего поля различают три типа кадров:

‑ Информационный (I-кадр) несет данные верхнего уровня. Поле RSN (receive sequence number) содержит номер кадра, ожидаемого при приеме; поле SSN (send sequence number) - номер передаваемого кадра. Биты P/F (poll/final) обеспечивают надежность доставки и контроль потока. Первичный узел использует этот бит для требования немедленного ответа, вторичный ‑ для указания на последний кадр в текущем ответе.

‑ Супервизорный (S-кадр) передает управляющую информацию в полях FC (Function Code), информационное поле отсутствует. Позволяет запросить, приостановить передачу, передать сообщение состояния, подтвердить прием I ‑ кадров.

‑ Ненумерованный (U-кадр) используется для целей управления (например, для инициализации вторичных узлов). Управляющее поле может иметь длину 1 или 2 байта, возможно использование информационного поля.

В целом канальный уровень представляет собой весьма мощный и законченный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети. В некоторых случаях методы передачи данных и протоколы канального уровня оказываются самодостаточными транспортными средствами и могут допускать работу поверх них непосредственно протоколов прикладного уровня или приложений, без привлечения средств сетевого и транспортного уровней.

Классификация методов и протоколов передачи данных канального уровня по их наиболее существенным характеристикам представлена в табл. 2.3.

 

Таблица 2.3

 

Классификация методов передачи данных канального уровня
Асинхронный	Синхронный
Символьно-ориентированный	Бит-ориентированный
C предварительным установлением соединения	Дейтаграммный

Окончание табл. 2.3.

 

С обнаружением искаженных данных	Без обнаружения искаженных данных
С обнаружением потерянных данных	Без обнаружения потерянных данных
С восстановлением искаженных и потерянных данных	Без восстановления искаженных и потерянных данных
С поддержкой динамической компрессии данных	Без поддержки динамической компрессии данных