Синхронні символьно-орієнтовані та біт-оріентовані протоколи

В синхронних протоколах між символами, що пересилаються, (байтами) немає стартових і стопових сигналів, тому окремі символи в цих протоколах пересилати не можна. Всі обміни даними здійснюються кадрами, що мають у загальному випадку заголовок, поле даних і кінцівку (рис. 4.7). Усі біти кадру передаються безупинним синхронним потоком, що значно прискорює передачу даних.

Оскільки байти в цих протоколах не відокремлюються службовими сигналами, то однією з перших задач приймача є розпізнавання границі байт. Потім приймач повинен знайти початок і кінець кадру, а також визначити границі кожного поля кадру - адреси призначення, адреси джерела, інших службових полів: заголовка, поля даних і контрольної суми, якщо вона є.

Більшість протоколів допускає використання у кадрі поля даних перемінної довжини. Іноді і заголовок може мати перемінну довжину. Звичайно протоколи визначають максимальне значення, що може мати довжина поля даних. Ця величина називається максимальною одиницею передачі даних (Maximum Transfer Unit, MTU). У деяких протоколах задається також мінімальне значення, що може мати довжина поля даних. Наприклад, протокол Ethernet потребує, щоб поле даних містило принаймні 46 байт даних (якщо додаток хоче відправити меншу кількість байт, то він зобов’язаний доповнити їх до 46 байт будь-якими значеннями). Інші протоколи дозволяють використовувати поле даних нульової довжини, наприклад FDDI.

Існують також протоколи з кадрами фіксованої довжини, наприклад, у протоколі ATM кадри фіксованого розміру 53 байт, включаючи службову інформацію. Для таких протоколів необхідно вирішити тільки першу частину задачі - розпізнати початок кадру.

Синхронні протоколи канального рівня бувають двох типів: символьно-орієнтовані (байт-орієнтовані) і біт-орієнтовані. Для обох характерні ті самі методи синхронізації біт. Головне розходження між ними полягає в методі синхронізації символів і кадрів.

Символьно-орієнтовані протоколи використовуються в основному для передачі блоків, які відображають символи, наприклад текстових файлів. Оскільки при синхронній передачі немає стопових і стартових бітів, для синхронізації символів потрібен інший метод. Синхронізація досягається за рахунок того, що передавач додає два або більше керуючих символи, які називаються символами SYN, перед кожним блоком символів.

У коді ASCII символ SYN має двійкове значення 0010110, це несиметричне відносно початку символу значення дозволяє легко розмежовувати окремі символи SYN при їх послідовному прийомі. Символи SYN виконують дві функції: по-перше, вони забезпечують приймачу побітну синхронізацію, по-друге, як тільки бітова синхронізація досягається, вони дозволяють приймачу почати розпізнавання границь символів SYN. Після того як приймач почав відокремлювати один символ від іншого, можна задавати границі початку кадру за допомогою іншого спеціального символу. Зазвичай в символьних протоколах для цих цілей використовується символ STX (Start of TeXt, ASCII 0000010). Інший символ позначає закінчення кадру - ЕТХ (End of TеХt, АSСІІ 0000011).

Однак такий простий спосіб виділення початку та кінця кадру добре працював тільки якщо усередині кадру не було символів STX і ЕТХ. При підключенні до комп’ютера алфавітно-цифрових терміналів така задача дійсно не виникала. Проте синхронні символьно-ориєнтовані протоколи пізніше стали використовуватись і для зв’язку комп’ютера з комп’ютером, а в цьому випадку дані усередині кадру можуть бути будь-які, якщо, наприклад, між комп’ютерами передається програма. Найпопулярнішим протоколом такого типу був протокол BSC компанії IBM. Він працював у двох режимах - непрозорому, в якому деякі спеціальні символи усередині кадру заборонялися, і прозорому, в якому дозволялась передача усередині кадру будь-яких символів, в тому числі й ЕТХ. Прозорість досягалася за рахунок того, що перед керуючими символами STX і ЕТХ завжди вставлявся символ DLE (Data Link Escape). Така процедура називається стаффінгом символів (stuff - заповнювач). А якщо у полі даних кадру зустрічалася послідовність DLE ЕТХ - то передавач подвоював символ DLE, тобто породжував послідовність DLE DLE ЕТХ. Приймач, зустрівши підряд два символи DLE DLE, завжди видаляв перший, а той, що залишився - не розглядав як початок керуючої послідовності, тобто символи, що залишилися, DLE ЕТХ вважав просто даними користувача.