Канальный уровень Глава 3 (уровень звена данных)

Рассматриваемые вопросы организации канального уровня Сервис для сетевого уровня Формирование кадра Обработка ошибок Управление потоком

Функции канального уровня Предоставление сервиса сетевому уровню Обработка ошибок Управление потоком (быстрый отправитель не должен перегружать медленного получателя)

Функции канального уровня (2) Связь между пакетами и кадрами Отправитель Получатель Пакет Кадр Заголовок Концевик Поле данных

Сервис для сетевого уровня Основная задача - передать данные процесса на сетевом уровне одной машины процессу на сетевой уровень другой машины Виды сервиса: 1.Сервис без уведомления и без соединения. 2.Сервис с уведомлением и без соединения. 3.Сервис с уведомлением и с соединением.

Сервис, предоставляемый сетевому уровню (2) (a) Виртуальная связь (b) Реальная связь Виртуальный путь Фактический путь

Сервис, предоставляемый сетевому уровню (3) Место протокола канального уровня Маршрутизатор Линия связи с маршрутизатором Протокол передачи данных Кадры здесь Пакеты здесь Процесс маршрутизации Процесс канального уровня

Формирование кадра Цель – распознать на стороне приемника начало и окончание кадра Основные методы формирования кадра: счетчик символов вставка специальных стартовых и конечных символов вставка стартовых и концевых битов нарушение кодировки на физическом уровне

Формирование кадра (2) Поток символов: (а) без ошибок, (b) с одной ошибкой Счетчик символов Один символ Кадр 1 5 символов Ошибка Кадр 1 Неправильный Теперь этот символ воспринимается как счетчик

Формирование кадра (3) (a) Обозначение границ кадра с помощью флаговых байтов ( FLAG ) (b) 4 примера последовательности байтов до и после стаффинга Вставка стартовых и стоповых символов Исходные символы После стаффинга (вставки)

Формирование кадра (4) Вставка битов (a) Исходные данные (b) Данные в линии (c) Данные, переданные сетевому уровню на принимающей стороне после удаления вставленных битов Вставка битовой последовательности Вставленные биты

Обнаружение и исправление ошибок Коды, исправляющие ошибки Коды, обнаруживающие ошибки

Коды, исправляющие ошибки Корректирующий код Хемминга Порядок передачи бит Символ Контрольные биты

Коды, обнаруживающие ошибки Вычисление контрольной суммы циклического кода Остаток Передаваемый кадр Кадр Образующий многочлен Сообщение после добавления 4 нулевых битов G(x) = х 4 +х+1 Три международных стандарта на вид G(x): CRC-12 = x 12 +x 11 +x 3 +x 2 +x+1 CRC-16 = x 16 +x 15 +x 2 +1 CRC-CCITT = x 16 +x 12 +x 5 +1

Простейшие протоколы канального уровня Симплексный протокол без ограничений Симплексный старт-стопный протокол Симплексный протокол для канала с шумом

Объявление протокола Continued Общие объявления для последующих протоколов Объявления располагаются в файле protocol.h Продолжение

Объявление протокола Общие объявления для последующих протоколов. Объявления располагаются в файле protocol.h

Симплексный протокол без ограничений Протокол 1 (идеализация) обеспечивает передачу только в одном направлении, канал связи без ошибок. Приемная сторона может обрабатывать любой объем переданных данных. Следовательно, передатчик отправляет данные в линию сразу после их появления

Симплексный старт-стопный протокол Протокол 2. Как и в протоколе 1 данные без ошибок передаются только в одном направлении. Приемник имеет ограниченный буфер и ограниченную производительность. Поэтому предусматривается механизм управления потоком

Симплексный протокол для канала с шумом Протокол с позитивным подтверждением и повторной передачей. Continued Протокол 3. Передача в обоих направлениях через канал с ошибками

Симплексный протокол для канала с шумом Протокол с позитивным подтверждением и повторной передачей

Протоколы скользящего окна Протокол скользящего окна с окном в 1 бит Протокол с возвратом к N (с откатом) Протокол с выборочным повторением

Протоколы скользящего окна (2) Скользящее окно размера 1, с 3-битовым счетчиком (a) Начальная ситуация (b) После отправки первого кадра (c) После приема первого кадра (d) После приема первого подтверждения Отправитель Получатель

Протокол скользящего окна с окном в 1 бит Continued

Протокол скользящего окна с окном в 1 бит

Протокол скользящего окна с окном в 1 бит (2) Два сценария для протокола 4. Звездочка означает, что сетевой уровень принял пакет Нормальная работа протокола Аномальная ситуация

Протокол с возвратом к N Пример передачи и восстановления искаженного кадра. (a) Влияние ошибки при размере окна 1 бит (b) Влияние ошибки при большем размере окна Интервал ожидания Ошибка Кадры, сброшенные канальным уровнем Время Ошибка Кадры, буферизованные канальным уровнем

Протокол скользящего окна с возвратом к N Continued

Протокол скользящего окна с возвратом к N Continued

Протокол скользящего окна с возвратом к N Continued

Протокол скользящего окна с возвратом к N

Протокол скользящего окна с возвратом к N (2) Программное моделирование нескольких таймеров Реальное время Указатель на следующий таймаут Номер кадра Интервал времени в тиках до старта

Протокол скользящего окна с выборочным повторением Continued

Протокол скользящего окна с выборочным повторением (2)

Протокол скользящего окна с выборочным повторением (3) Continued

Протокол скользящего окна с выборочным повторением (4)

Протокол скользящего окна с выборочным повторением (5) (a) Начальная ситуация при размере окна 7 (b) 7 кадров были отправлены и приняты, но не подтверждены (c) Начальная ситуация при размере окна 4 (d) 4 кадра были отправлены и приняты, но не подтверждены Отправитель Получатель

Спецификация и проверка протоколов Модели в виде конечного автомата Модели в виде сети Петри

Модели в виде конечного автомата (a)Диаграмма состояний для протокола 3 (b)Передача Переход Кто управляет? Кадр принятый Кадр переданный Сетевому уровню

Модели в виде сети Петри Сеть Петри с двумя состояниями и двумя переходами

Модели в виде сети Петри (2) Модель в виде сети Петри для протокола 3 Передача кадра 0 Ожидание подтверждения 0 Передача кадра 1 Ожидание подтверждения 1 Состояние отправителяСостояние каналаСостояние получателя Обработка кадра 0 Ожидание кадра 1 Обработка кадра 1 Ожидание кадра 0 Кадр 0 в линии Подтверждение в линии Кадр 1 в линии

Примеры протоколов передачи данных Протокол HDLC Уровень передачи данных в Интернете Протокол подуровня управления логической связью в ЛВС (LLC)

Протокол HDLC (High level Data Link Control) Формат кадра бит-ориентированных протоколов Адрес Управление Данные Контрольная сумма

Протокол HDLC (2) Поле управления (Control) (a) Информационного кадра (b) Супервизорного кадра (c) Ненумерованного кадра

Уровень передачи данных в Интернет Домашний персональный компьютер, действующий как хост Интернет ПользовательОфис поставщика услуг Интернет Телефонная линия TCP/IP соединение, использующее PPP Клиентский процесс, использующий TCP/IP Модем Процесс маршрутизации Маршрутизатор

Протокол PPP Полный формат кадра РРР для работы в ненумерованном режиме

Протокол PPP (2) Упрощенная диаграмма состояний при установлении соединения Несущая обнаружена Обе стороны договорились о параметрах Идентификация успешная Установить Идентифицировать Выключено Неудача Сеть Завершить Открыть Линия освобождена Готово Конфигурирование NCP

Протокол PPP (3) Типы LCP - кадров Имя Направление Описание Configure- request I-R Предложение о параметрах и их назначениях Configure-ackI-R Все предложенные параметры приняты Configure-nakI-R Некоторые параметры не приняты Configure-rejectI-R Некоторые параметры не обсуждаются Terminate- request I-R Запрос на разрыв соединения Terminate-ackI-R Согласие на отключение линии Code-rejectI-R Получен неизвестный запрос Protocol-rejectI-R Запрошен неизвестный протокол Echo-requestI-R Запрос на обратную пересылку кадра Echo-replyI-R Согласие на обратную пересылку кадра Discard-requestI-R Предложение проигнорировать этот кадр(для тестирования)

Протокол подуровня управления логической связью в ЛВС (LLC) Формат кадра LLC Флаг ( ) Адрес точки доступа к сервису назначения DSAP Адрес точки доступа к сервису источника SSAP Управляюще е поле Control Данн ые Data Флаг ( ) В В соответствии со стандартом уровень управления логическим каналом LLC предоставляет верхним уровням три типа сервиса: · LLC1 - сервис без установления соединения и без подтверждения; · LLC2 - сервис с установлением соединения и подтверждением; · LLC3 - сервис без установления соединения, но с подтверждением.