Лекция 7. Канальный уровень.

7.1 Канальный уровень - доступ к среде

Канальный уровень:

- предоставляет доступ к среде и фреймирование для протоколов вышестоящих уровней

- контролирует как данные помещаются в среду, а так же отслеживает ошибки передачи

Кадр (frame) - протокольный блок данных канального уровня.

Узел (node) - устройство подключенное к общей среде передачи данных.

Среда (media) - среда передачи данных (кабель, радиоволны)

Сеть - узлы соединенные между собой средой передачи данных.

Благодаря канальному уровню, протоколам сетевого уровня не нужно беспокоится о том какая технология используется на конкретном отрезке сети. Что позволяет протоколам сетевого уровня работать поверх совершенно различных сетей.

Протоколы канального уровня определяют инкапсуляцию пакетов в кадры и техники помещения битов в среду.

Методы контроля доступа к среде (media access control) описанные протоколами канального уровня определяют процессы посредством, которых устройства могут взаимодействовать со средой и передавать кадры в различных сетевых средах.

Фреймированием и доступом к среде управляют сетевые адаптеры устройств.

В отличие от других уровней, PDU канального уровня в дополнение к заголовку и данным, содержит концевик (trailer).

Так же в начале и в конце кадра содержится специальная последовательность битов, по которой приемник понимает где кадр начинается и где заканчивается.

Канальный уровень разделяется на два подуровня:

  LLC - фреймирующий пакет и определяющий протокол сетевого уровня. (реализуется в драйверах)

  MAC - добавляет адреса канального уровня и маркирует начало и конец кадра. (реализуется в сетевом адаптере)

Протоколы и стандарты канального уровня пишутся такими организациями как ISO, IEEE, ITU, ANSI.

7.2 Механизмы доступа к среде

Контроль доступа к среде - регулирует помещение кадров в среду передачи данных.

 Контролируемый (Controlled) - каждому узлу выделяется время на передачу данных - Token Ring, FDDI

  - только одна станция единовременно может передавать данные

  - каждая станция ждет своей очереди

  - нет коллизий

  - данные передает только станция получившая маркер

 Ассоциативный (Contention-based) -  любой узел может передать данные в любой момент (Ethernet, Wireless)

  - Станции могут передавать в любой момент

  - Присутствуют коллизии

  - механизмы борьбы  коллизиями CSMA/CD Ethernet, CSMA/CA WiFi

Типы передачи данных:

  Half Duplex - пока одна станция передает, остальные ждут своей очереди.

  Full Duplex - Станция может однвременно и передават ьи принимать данные.

Типы топологий:

  Логическая - описывает как данные передаются по сети

  Физическая - описывает как узлы соединены между сосбой

Логическая и физическая топологии сети могут не совпадать.

  Точка-Точка (Point-to-Point) - только два узла соединены друг с другом физически или логически.

  Множественный доступ (Multi access) - более 3 устройств соединенных общей средой передачи данных.

  Кольцо (Ring) - устройства соединены в кольцо или звезду, данные передаются от одного к другому в виде кольца.

7.3 Доступ к среде и фреймирование

Структура кадра может отличаться в зависимости от протокола канального уровня. Чем сложнее условия среды передачи, тем сложнее структура кадра.

Основные поля заголовка кадра для любого протокола:

- начало кадра

- адреса

- длина кадра или тип протокола 3 уровня

Возможные:

- качество обслуживания QoS

- управление потоком

- контроль перегрузкок

Если кадр передается в соединениях типа Точка-Точка (Point-to-Point), необходимость в адресации практически отпадает. Такие кадры могут использовать только один адрес назначения, широковещательный.

Если кадр передается с использование множественного доступа к среде, в нем для успешной доставки должны содержатся оба адреса и источника и назначения.

В концевик (trailer) кадра записывается контрольная сумма к примеру CRC для проверки целостности в узле приема. Так же концевик содержит биты окончания кадра.

Протоколы канального уровня рассматриваемые в курсе:

- Ethernet

- PPP

- HDLC

- Frame Relay

- ATM