Файл: Шпора.docx

Прежде, чем переправить кадр физическому уровню для непосредствен­ной передачи данных в сеть, канальному уровню может потребоваться решить еще одну задачу. Если в сети используется разделяемая среда, то прежде чем физический уровень начнет передавать данные, канальный уровень должен проверить доступность среды.Функции проверки доступности разделяемой среды иногда выделяют в отдельный подуровень управления доступом к среде(MediaAccessControl,MAC).

Если разделяемая среда освободилась (когда она не используется, то такая про­верка, конечно, пропускается), кадр передается средствами физического уровня в сеть, проходит по каналу связи и поступает в виде последовательности битов в распоряжение физического уровня узла назначения. Этот уровень в свою оче­редь передает полученные биты «наверх» канальному уровню своего узла. По­следний группирует биты в кадры, снова вычисляет контрольную сумму полу­ченных данных и сравнивает результат с контрольной суммой, переданной в кадре. Если они совпадают, кадр считается правильным. Если же контрольные суммы не совпадают, фиксируется ошибка. В функции канального уровня входит не только обнаружение ошибок, но и исправление их за счет повторной передачи поврежденных кадров. Однако эта функция не является обязательной и в неко­торых реализациях канального уровня она отсутствует, например в Ethernet,TokenRing,FDDIиFrameRelay.

Протоколы канального уровня реализуются компьютерами, мостами, коммутаторами и мар­шрутизаторам. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными уси­лиями сетевых адаптеров и их драйверов.

Протокол канального уровня обычно работает в пределах сети, являющейся од­ной из составляющих более крупной составной сети, объединенной протоколами сетевого уровня. Адреса, с которыми работает протокол канального уровня, ис­пользуются для доставки кадров только в пределах этой сети, а для перемещения пакетов между сетями применяются уже адреса следующего, сетевого, уровня.

Канальный уровень делят на два подуровня:

MAC – Media Access Control – управление защитой данных

Каждому компьютеру выделяется свой уникальный адрес (MAC-адрес). МАС отвечает за физическую адресацию. МАС-адреса передаются в заголвках пакетов и позвляют получателям узанавать пакеты предназначенные им.

LLC (LogicalLinking Control) подуровень управления логической связью — верхний подуровень канального уровня модели OSI, осуществляет:

1. управление передачей данных;

2. обеспечивает проверку и правильность передачи информации по соединению.

Метод доступа к среде передачи данных csma/cd

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) – метод доступа с распознаванием несущей частоты, множественным доступом и обнаружением коллизий.

Все компьютеры слушают моноканал. Компьютер, который хочет что-то передать, должен дождаться, пока наступит тишина, и начинает передачу. Передача идет небольшими кадрами, в заголовке которых MAC-адрес целевого компьютера.

Может возникнуть ситуация, когда два компьютера хотят передать информацию, т.е. возникает коллизия. Чтобы этого избежать, компьютер слушает, что он передал, и, если это не совпадает с тем, что он хотел передать, он понимает, что возникла коллизия. Если компьютер обнаружил коллизию, то он штрафует себя на некоторое время. Это время уникально для каждого компьютера.

Есть два способа определения этого времени:

1) генератор случайных чисел

2) пропорционально MAC-адресу

Диаграмма перехода между состояниями.

После запуска сетевая плата принимает MID (My ID). После приема кадра сетевая плата переходит в состояние прослушивания. Но может возникнуть коллизия, когда одновременно накладываются «передачи» от передающих станций. Из прослушивания переходит в ожидание по запросу на передачу кадра. Сетевая плата ожидает, пока канал не будет свободен (т.е. пока среда не станет свободной). Далее переходит в состояние «передача». После может быть задержка или вновь прослушивание.

Вопрос № 7

Канальный уровень OSI. Метод доступа к среде передачи данных CSMA/CA.

Метод доступа к среде передачи данных csma/ca.

Модификация CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance) – обнаружение несущей с множественным доступом и избеганием коллизий. Перед тем как передать кадр, сетевая плата передает короткий запрос на передачу – RTS-запрос (Request to send) – и только после этого начинает передачу кадра. Благодаря этому вероятность коллизий резко уменьшается, пакет RTS маленький и передается очень быстро.

Вероятность столкновения RTS-запросов очень мала. Т.о., если компьютеры слышат, что кто-то передал RTS-запрос, то они свой RTS-запрос не передают, а ждут, пока будет передан кадр. Но могут быть столкновения RTS-запросов (тогда используется принцип, как и в CSMA/CD).

Метод CSMA/CA работает лучше при большом трафике, при небольшом трафике лучше работает CSMA/CD (в сети не циркулируют лишние RTS-запросы).

Вопрос № 8

Канальный уровень OSI. Шина с передачей маркера. Диаграмма перехода между состояниями.

Шина с передачей маркера.

Физически используется шинная топология с передачей по моноканалу (т.е. все слышат, что передают другие). Но между компьютерами есть логическая последовательность перехода права на передачу. Право на передачу называется маркером. Каждый компьютер кроме собственного ID хранит ID следующего компьютера, которому передается маркер (NID – Next ID). Компьютер, который сейчас имеет маркер, передает пакет с маркером в сеть. Компьютер next, получив пакет от предыдущего компьютера, смотрит, пустой ли пакет. Если пакет не пустой, то он передается дальше (с маркером). Если пакет пустой, то этот компьютер «берет» маркер и начинает передачу.

Диаграмма перехода между состояниями.

Когда NID установлен, компьютер переходит в состояние прослушивания. Далее он принимает свой собственный MID. Идет прием и просмотр на наличие пакета. После передачи пакета передается маркер. Когда передача маркера завершена, то переходим в состояние прослушивания.

Режим работы, когда сеть только включается или в нее входит новый компьютер.

Общий случай: схема показывает, когда в работающую сеть включается новый компьютер, происходит сбой. Он посылает сбойную последовательность, которая приводит к потере маркера.

Потом все компьютеры переходят в состояние бездействия. Там они находятся некоторое время (время тайм-аута). В этом состоянии компьютер ждет приема маркера. Время тайм-аута пропорционально MID (номеру сетевой платы). Тайм-аут у компьютера с меньшим номером истечет раньше. Когда время тайм-аута истекло, компьютер из состояния бездействия переходит в состояние опроса. В этом состоянии он начинает передавать маркер компьютеру с номером на 1 больше, чем у него. Компьютера с таким номером в сети может не быть. Поэтому после передачи маркера в сети будет тишина. В этом случае компьютер возобновляет передачу маркера компьютеру, номер которого больше на 2, чем его собственный и т.д. Если обнаруживается компьютер, у которого такой номер, то он принимает этот маркер и переходит из состояния бездействия в состояние опроса (сам начинает передачу маркера компьютеру с номером на 1 больше). А предыдущий компьютер, услышав, что маркер принят, запоминает номер компьютера в NID и переходит в нормальную работу.

Когда доходим до максимального значения MID, то счетчик переполняется и дальше устанавливается на 0. Далее находим компьютер с минимальным адресом. Когда он найден, все компьютеры переходят в нормальную работу (в режим прослушивания).

Переход из «опроса» в «ожидание ввода сбоя» означает, что компьютер в сети один (ждет, пока не появится еще один компьютер).

Вопрос № 9

Канальный уровень OSI. Физическое кольцо с передачей маркера.