Войти
Уровень канала передачи данных или уровень 2 - это второй уровень семиуровневой модели OSI компьютерных сетей. Этот уровень является уровнем протокола, который передает данные между узлами в сегменте сети на физическом уровне. Уровень канала передачи данных предоставляет функциональные и процедурные средства для передачи данных между сетевыми объектами и может предоставлять средства для обнаружения и, возможно, исправления ошибок, которые могут возникнуть на физическом уровне.
Уровень канала данных связан с локальной доставкой кадров между узлами на одном уровне сети. Кадры канала передачи данных, как называются эти блоки данных протокола, не пересекают границы локальной сети. Межсетевая маршрутизация и глобальная адресация - это функции более высокого уровня, позволяющие протоколам передачи данных сосредоточиться на локальной доставке, адресации и арбитраже среды передачи. Таким образом, уровень канала передачи данных аналогичен районному гаишнику; он стремится к арбитражу между сторонами, борющимися за доступ к среде, не заботясь об их конечном пункте назначения. Когда устройства пытаются использовать среду одновременно, возникают конфликты кадров. Протоколы канала передачи данных определяют, как устройства обнаруживают такие конфликты и восстанавливаются после них, и могут предоставлять механизмы для их уменьшения или предотвращения.
Примеры протоколов передачи данных: Ethernet для локальных сетей (многоузловые), протокол точка-точка (PPP), HDLC. и ADCCP для соединений точка-точка (двухузловые). В Internet Protocol Suite (TCP / IP) функциональные возможности канального уровня содержатся в канальном уровне, самом нижнем уровне описательной модели, который, как предполагается, не зависит от физическая инфраструктура.
Канал данных обеспечивает передачу кадров данных между хостами, подключенными к физическому каналу. В рамках семантики сетевой архитектуры OSI протоколы уровня звена данных отвечают на запросы услуг от сетевого уровня и выполняют свои функции, отправляя запросы услуг на физический уровень . Этот перевод может быть надежным или ненадежным ; многие протоколы канала передачи данных не имеют подтверждений успешного приема и принятия кадра, а некоторые протоколы передачи данных могут даже не выполнять никаких проверок на наличие ошибок передачи. В таких случаях протоколы более высокого уровня должны обеспечивать управление потоком, проверку ошибок, подтверждения и повторную передачу.
Заголовок кадра содержит адреса источника и получателя, которые указывают, какое устройство создало кадр и какое устройство должно его принять и обработать. В отличие от иерархических и маршрутизируемых адресов сетевого уровня, адреса уровня 2 являются плоскими, что означает, что никакая часть адреса не может использоваться для идентификации логической или физической группы, к которой принадлежит адрес.
В некоторых сетях, таких как IEEE 802 локальные сети, уровень канала данных описан более подробно с помощью управления доступом к среде (MAC) и подуровни управления логическим каналом (LLC); это означает, что протокол IEEE 802.2 LLC может использоваться со всеми уровнями MAC IEEE 802, такими как Ethernet, Token Ring, IEEE 802.11 и т. д., а также с некоторыми уровнями MAC, отличными от 802, такими как FDDI. Другие протоколы канального уровня, такие как HDLC, указаны для включения обоих подуровней, хотя некоторые другие протоколы, такие как Cisco HDLC, используют кадрирование низкого уровня HDLC в качестве MAC. слой в сочетании с другим уровнем LLC. В стандарте ITU-T G.hn, который обеспечивает способ создания высокоскоростной (до 1 Гигабит / с) локальной сети с использованием существующая домашняя проводка (линии электропередач, телефонные линии и коаксиальные кабели ), уровень канала передачи данных разделен на три подуровня (конвергенция прикладных протоколов, управление логическим каналом и управление доступом к среде).
Уровень канала передачи данных имеет два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC).
Самый верхний подуровень, LLC, мультиплексирует протоколы, работающие на вершине уровня канала данных, и дополнительно обеспечивает управление потоком, подтверждение и уведомление об ошибках. ООО обеспечивает адресацию и управление каналом передачи данных. Он определяет, какие механизмы должны использоваться для адресации станций через среду передачи и для управления данными, которыми обмениваются машины отправителя и получателя.
MAC может относиться к подуровню, который определяет, кому разрешен доступ к среде передачи данных в любой момент (например, CSMA / CD ). В других случаях это относится к структуре кадра , доставленной на основе MAC-адресов внутри.
Обычно существует две формы управления доступом к среде: распределенная и централизованная. И то и другое можно сравнить с общением между людьми. В сети, состоящей из людей, которые говорят, то есть в разговоре, каждый из них делает паузу на случайное время, а затем пытается заговорить снова, эффективно создавая долгую и сложную игру «нет, сначала ты».
Подуровень управления доступом к среде также выполняет синхронизацию кадров, которая определяет начало и конец каждого кадра данных в потоке битов передачи. Это включает в себя один из нескольких методов: обнаружение на основе времени, подсчет символов, заполнение байтов и заполнение битов.
На уровне канала данных предоставляются следующие услуги:
В дополнение к кадрированию уровень канала данных может также выполнять механизмы для обнаружения и восстановления после ошибки передачи. с. Чтобы получатель обнаружил ошибки передачи, отправитель должен добавить избыточную информацию в виде кода обнаружения ошибок в отправленный кадр. Когда приемник получает кадр с кодом обнаружения ошибок, он повторно вычисляет его и проверяет, соответствует ли полученный код обнаружения ошибок вычисленному коду обнаружения ошибок.
Код обнаружения ошибок может быть определен как функция, которая вычисляет r (количество избыточных битов), соответствующее каждой строке из N общего количества битов. Самый простой код обнаружения ошибок - это бит четности, который позволяет приемнику обнаруживать ошибки передачи, которые повлияли на один бит из переданных N + r битов. Если имеется несколько перевернутых битов, то метод проверки может не выявить этого на стороне получателя. Существуют более продвинутые методы, чем обнаружение ошибок четности, обеспечивающие более высокие уровни качества и функций.
| H | E | L | L | O |
|---|---|---|---|---|
| 8 | 5 | 12 | 12 | 15 |
Простым примером того, как это работает с использованием метаданных является передача слова «ПРИВЕТ» путем кодирования каждой буквы в качестве ее позиции в алфавите. Таким образом, буква A кодируется как 1, B как 2 и так далее, как показано в таблице справа. Сложение полученных чисел дает 8 + 5 + 12 + 12 + 15 = 52, а 5 + 2 = 7 вычисляет метаданные. Наконец, передается последовательность номеров «8 5 12 12 15 7», которую приемник увидит на своем конце, если нет ошибок передачи. Получатель знает, что последнее полученное число - это метаданные для обнаружения ошибок, а все предыдущие данные - это сообщение, поэтому получатель может пересчитать приведенную выше математику и, если метаданные совпадают, можно сделать вывод, что данные были получены без ошибок. Однако, если получатель видит что-то вроде последовательности «7 5 12 12 15 7» (первый элемент изменен из-за некоторой ошибки), он может запустить проверку, вычислив 7 + 5 + 12 + 12 + 15 = 51 и 5 + 1 = 6, и отбрасывать полученные данные как дефектные, так как 6 не равно 7.
Более сложные алгоритмы обнаружения и исправления ошибок предназначены для снижения риска того, что множественные ошибки передачи в данных могут нейтрализовать друг друга и остаться незамеченными.. Алгоритм, который может даже определить, были ли получены правильные байты, но не по порядку, - это проверка циклическим избыточным кодом или CRC. Этот алгоритм часто используется на уровне канала передачи данных.
В Internet Protocol Suite (TCP / IP) функциональные возможности канального уровня OSI содержатся на самом нижнем уровне, канальном уровне. Канальный уровень TCP / IP имеет рабочую область канала, к которому подключен хост, и касается только аппаратных проблем, вплоть до получения аппаратных (MAC) адресов для определения местоположения хостов в канале и передачи кадров данных по каналу. Функциональные возможности канального уровня описаны в RFC 1122 и определены иначе, чем канальный уровень OSI, и включают все методы, которые влияют на локальный канал.
Модель TCP / IP не является исчерпывающим руководством по проектированию сетей сверху вниз. Он был сформулирован с целью иллюстрации логических групп и объемов функций, необходимых при разработке набора межсетевых протоколов TCP / IP, необходимых для работы в Интернете. Как правило, следует избегать прямого или строгого сравнения моделей OSI и TCP / IP, поскольку разделение на уровни в TCP / IP не является основным критерием проектирования и в целом считается «вредным» (RFC 3439 ). В частности, TCP / IP не диктует строгую иерархическую последовательность требований инкапсуляции, как это приписывается протоколам OSI.
 | Викискладе есть носители, связанные с уровнем канала передачи данных. |
