Введение
Канальный уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры данных, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня (Рис. Введение 1). На этом уровне работают коммутаторы, мосты.
Рис. Введение 1 Модель OSI
Назначение, функции и услуги канального уровня модели ISO/OSI
Канальный уровень (Data Link Layer) также носит названия: уровень управления передачей данных (Data Link Control, DLC), уровень звена данных.
Канальный уровень обеспечивает функциональные и процедурные средства для установления, поддержания и разрыва соединений канального уровня между стевыми логическими объектами и для передачи сервисных блоков данных этого уровня. Соединение канального уровня строится на основе одного или нескольких физических соединений.
Канальный уровень обнаруживает и по возможности исправляет ошибки, которые могут возникнуть на физическом уровне. Кроме того, канальный уровень обеспечивает для сетевого уровня возможность управлять подключением каналов данных на физическом уровне.
Единицу информации на канальном уровне называют кадром (frame).
Услуги, предоставляемые сетевому уровню. Канальный уровень предоставляет следующие услуги или элементы услуг:
соединение канального уровня;
сервисные блоки данных канального уровня;
идентификаторы оконечного пункта соединения канального уровня;
упорядочение блоков данных;
оповешение об ошибках;
управление потоком данных;
параметры качества услуги.
Функции, выполняемые на канальном уровне. На канальном уровне выполняются следующие функции:
установление и разрыв соединения канального уровня;
отображение сервисных блоков данных канального уровня;
расщепление соединения канального уровня;
разграничение и синхронизация;
упорядочение блоков данных;
обнаружение ошибок;
восстановление при ошибках;
управление потоком данных;
идентификация и обмен параметрами;
управление переключением каналов данных;
административное управление канальноо уровня.
На уровне канала данных решается ряд проблем, присущих только этому уровню: реализация сервиса для сетевого уровня, объединение битов, поступающих с физического уровня в кадры, обработка ошибок передачи, управление потоком кадров.
Сервис, предоставляемый сетевому уровню
Основной задачей канального уровня обеспечить сервис сетевому уровню. Назначение этого сервиса - помочь передать данные процесса на сетевом уровне одной машины процессу на сетевой уровень другой машины.
Рис1.1 Виртуальное соединение (а); реальное соединение (б)
Так как это показано на Рис1.1. Фактически передача будет происходить так, как показано на Рис1.1b. Однако, для простоты изложения мы будем считать, что это происходит как на Рис1.1а.
Канальный уровень может создаваться для различного сервиса, который может варьироваться от системы к системе. Однако, есть три общие вида сервиса:
Сервис без уведомления и без соединения.
Сервис с уведомлением и без соединения.
Сервис с уведомлением и с соединением.
Сервис без уведомления и без соединения не предполагает, что прием переданного кадра должен подтверждаться, что до начала передачи должно устанавливаться соединение, которое после передачи должно разрываться. Если в результате помех на физическом уровне кадр будет потерян, то никаких попыток его восстановить на канальном уровне не будет. Этот класс сервиса используется там, где физический уровень обеспечивает высокую надежность при передаче так, что восстановление при потери кадров можно оставить на верхние уровни. Он также применяется при передаче данных в реальном времени там, где лучше потерять часть данных, чем увеличить задержку в их доставке. Например, передача речи. Большинство ЛВС использует этот класс сервиса на канальном уровне.
Следующий класс сервиса - уведомление без соединения. В этом классе получение каждого посланного кадра должно быть подтверждено. Если подтверждения не пришло в течении определенного времени, то кадр должен быть послан опять. Этот класс сервиса используется над ненадежной физической средой передачи, например, беспроводной.
Можно конечно было бы подтверждать не кадры, а все сообщение на сетевом уровне. Однако, это было бы не выгодно для больших сообщений, при передаче которых разрушалось бы 10-20%. Повторная передача таких сообщений заняла бы больше времени, чем передача их отдельных фрагментов. Так что подтверждение на канальном уровне следует рассматривать как оптимизацию, а не необходимость.
Наиболее сложный класс сервиса на канальном уровне - сервис с уведомлением и соединением. Этот класс сервиса предполагает, что до начала передачи между машинами устанавливается соединение и данные передаются по этому соединению. Каждый передаваемый кадр нумеруется и канальный уровень гарантирует, что он будет обязательно получен и только один раз и все кадры будут получены в надлежащей последовательности. При сервисе без соединения этого гарантировать нельзя потому, что потеря подтверждения получения кадра приведет к его пересылке так, что появиться несколько идентичных кадров.
При сервисе с подтверждение и соединением передача разбивается на три этапа. На первом этапе устанавливается соединение: инициируются переменные на обоих машинах и счетчики, отслеживающие какие кадры были приняты, а какие нет. На втором этапе один или несколько кадров передается. На третьем - соединение разрывается: переменные, счетчики, буфера и другие ресурсы, использованные для поддержки соединения, освобождаются.
Рис1.2 Протокол передачи данных
На Рис1.2 показан типичный фрагмент WAN где два маршрутизатора соединены через телефонную линию. Когда кадр поступает в маршрутизатор, аппаратура проверяет контрольную сумму и передает кадр канальному уровню. Канальный уровень проверяет является ли поступивший кадр ожидаемым и если да, то передает пакет, расположенный в кадре, сетевому уровню на другой машине. Процесс на сетевом уровне выбирает надлежащую линию для передачи и посылает пакет на канальный уровень.
Не желательно на сетевом уровне заниматься пропажей кадров. Это задача канального уровня обеспечить надежный канал. Это особенно важно при беспроводной среде передачи.
|
