Канальный уровень

Уровень управления каналом передачи данных устанавливает порядок взаимодействия между двумя соседними компьютерами (маршрутизаторами) по единственному каналу связи. Этот уровень имеет собственный протокол обмена. Структура соответствующего ему сообщения, которое называется кадром, приведена на рис. 10.

Рис.10. Структура кадра данных протокола канального уровня

Начальный разделитель. Специальная кодовая последовательность, определяющая начало кадра в общем потоке данных.

Адрес назначения. Адрес компьютера (маршрутизатора), которому предназначен передаваемый кадр.

Адрес отправления. Адрес компьютера (маршрутизатора), который передал кадр.

Поле управления. Раздел кадра, содержащий характеристики процесса передачи данных.

Блок данных. Раздел кадра, содержащий передаваемые данные (программу) или их отдельную часть.

Контрольная последовательность. Кодовая последовательность, формируемая перед передачей кадра для разделов 2, 3, 4, 5 с использованием специальных математических преобразований и проверяемая при получении кадра.

Конечный разделитель. Специальная кодовая последовательность, определяющая конец кадра в общем потоке данных.

Протокол канального уровня выполняет следующие основные функции:

· формирование кадра заданного формата;

· передача и прием кадров;

· оптимизация процесса передачи кадров.

На рис.10 представлена структура кадра данных в общем виде. Вместе с тем, в компьютерных сетях существует значительное количество разнообразных протоколов канального уровня (HDLC, SDLC, BSC, SLIP, PPP и др.), каждый из которых имеет собственный формат кадра данных. Поэтому одной из основных функций протокола является формирование кадра заданного формата.

Процесс передачи и приема кадров осуществляется в следующей последовательности. Сформированный кадр отправляется в канал связи и на таймере устанавливается тайм - аут. Под тайм - аутом понимается время с момента отправки кадра в канал до момента получения кадра - подтверждения о правильности его приема. Если в течение тайм ‑ аута кадр ‑ подтверждение не поступил, то переданный кадр считается потерянным либо принятым с ошибкой. В этом случае он передается повторно.

Принятый удаленным компьютером (маршрутизатором) кадр проходит этап обработки. При этом, на удаленном компьютере (маршрутизаторе) должен быть установлен протокол канального уровня того же типа, что и на узле - передатчике. Вначале для разделов 2, 3, 4, 5 принятого кадра формируется контрольная последовательность и сравнивается с принятой контрольной последовательностью, которая содержится в разделе 6. Если они совпадают, то считается, что передача кадра прошла без ошибок, и он подлежит дальнейшей обработке. При этом формируется кадр ‑ подтверждение и отправляется узлу ‑ передатчику. В случае несовпадения контрольных последовательностей считается, что принят ошибочный кадр и кадр ‑ подтверждение не формируется.

При высоком качестве каналов связи целесообразно оптимизировать процесс передачи кадров. Оптимизация выполняется с помощью настройки окна передачи данных. Под окном передачи данных понимается количество переданных кадров на один кадр - подтверждение. В современных протоколах канального уровня настройка окна передачи данных на качество канала связи выполняется автоматически.