Общая характеристика протоколов канального уровня
Канальный уровень обеспечивает передачу пакетов данных, поступающих от протоколов верхних уровней, узлу назначения по указанному адресу. Протоколы канального уровня преобразуют переданные им пакеты в кадры собственного формата, помещая различные данные в одно из полей такого кадра, а также сопровождая кадр проверочными символами.
Протокол функционирует в пределах одной сети, которая, как правило, входит в более крупную составную сеть, объединяемую протоколами сетевого уровня. Адреса, с которыми работают протоколы канального уровня, используются только для доставки кадров в пределах этой сети.
Типичными представителями протоколов канального уровня являются протоколы семейства Ethernet, которые применяются в локальных сетях, а в последнее время все чаще стали использоваться в сетях масштаба города. В глобальных сетях протоколы канального уровня применяются в каналах типа "точка-точка", а также в сетях с произвольной топологией, но уже после того, как проложен виртуальный путь.
Примером протоколов первого типа является протокол РРР (Point-to-Point Protocol), а второго - протоколы канального уровня сетей frame relay и ATM.
Каждый из протоколов канального уровня можно охарактеризовать следующим набором свойств:
асинхронный/синхронный;
символьно-ориентированный/бит-ориентированный;
с предварительным установлением соединения/дейтаграммный;
с обнаружением искаженных данных/без обнаружения;
с обнаружением потерянных данных/без обнаружения;
с восстановлением искаженных и потерянных данных/без восстановления;
с поддержкой динамической компрессии данных/без поддержки. Многие из этих свойств характерны не только для протоколов канального уровня, но и для протоколов более высоких уровней.
Асинхронные протоколы оперируют не с кадрами, а с отдельными символами, которые представлены байтами со старт-стоповыми символами. Единицей передаваемых данных является не кадр данных, а отдельный символ.
Постепенно асинхронные протоколы усложнялись и стали наряду с отдельными символами использовать целые блоки данных, то есть кадры.
В синхронных протоколах между пересылаемыми символами (байтами) нет стартовых и стоповых сигналов. Обмен данными осуществляются кадрами, которые имеют заголовок, поле данных. Все биты кадра передаются непрерывным синхронным потоком, что значительно ускоряет передачу данных.
Так как байты в этих протоколах не отделяются друг от друга служебными сигналами, то одной из первых задач приемника является распознавание границы байт. Затем приемник должен найти начало и конец кадра, а также определить границы каждого поля кадра -.адреса назначения, адреса источника, других служебных полей заголовка, поля данных и проверочных разрядов
Большинство протоколов допускает использование в кадре поля данных переменной длины. Обычно протоколы определяют максимальную длину поля данных. Эта величина называется максимальной единицей передачи данных (Maximum Transfer Unit, MTU). В некоторых протоколах задается также минимальную длину поля данных. Например, протокол Ethernet требует, чтобы поле данных содержало по крайней мере 46 байт данных. Другие протоколы разрешают использовать поле данных нулевой длины, например FDDI. Существуют также протоколы с кадрами фиксированной длины, например, в протоколе ATM кадры фиксированного размера 53 байт, включая служебную информацию. Для таких протоколов необходимо решить только первую часть задачи - распознать начало кадра.
Синхронные протоколы канального уровня бывают двух типов: символьно-ориентированные (байт-ориентированные) и бит-ориентированные. Для обоих типов характерны одни и те же методы синхронизации бит. Главное различие между ними заключается в методе синхронизации символов и кадров.