Введение. Тема 7. Канальный уровень OSI.

Тема 7. Канальный уровень OSI.

Понятие канального уровня OSI. Логическая топология сети. Протоколы доступа к носителю: конкуренция, передача маркера, опрос. Физическая адресация. Синхронизация кадров: асинхронная, синхронная, изохронная передача. Управление потоком данных: с помощью окна, с помощью гарантированной скорости.

Введение

Канальный уровень OSI выполняет следующие функции:

1. Организация битов физического уровня (0 и 1) в логические единицы информации, называемые кадрами (frames). (Кадры по своей структуре очень похожи на байты – это группа битов, представляющие собой отдельную логическую единицу данных).

2. Обнаружение и, по возможности, исправление ошибок

3. Контролирует поток данных

4. Опознает компьютер в сети

Канальный уровень добавляет заголовок к данным, поступающим сверху. В заголовке содержится информация о физическом адресе отправителя и получателя, длина кадра, и информация об использовании более высоких уровней.

К канальному уровню обычно относят следующее сетевые устройства:

- мосты

- интеллектуальные концентраторы

- платы сетевого адаптера

Следующая таблица отражает темы, изучаемые на канальном уровне OSI.

Канальный уровень разбивают на два подуровня:

- подуровень управления доступом к среде передачи (Media Access Control, MAC)

- подуровень управления логическим каналом (Logical Link Control, LLC)

MAC-подуровень управляет совместным использованием устройствами одного и того же канала передачи данных

LLC-подуровень отвечает за установление и поддержку связи между устройствами для передачи кадров

Логическая топология (MAC-подуровень)

В компьютерной сети данные передаются в соответствии с логической топологией. Физическая топология, как говорилось ранее, является физической структурой среды передачи данных. В ряде некоторых случаев физическая топология не может продемонстрировать работу сети, поэтому для описания пути прохождения сигналов вводится логическая топология. Действительный путь прохождения сигналов, который описывается логической топологией, может не соответствовать физической структуре среды передачи или физической топологии.

Типичным примером может служить сеть IBM Token Ring. Такие локальные сети строятся на основе физической топологии «звезда»: в центре находится хаб, а от него проложены сегменты до каждого компьютера. Но хаб здесь не переизлучает сигнал на другие компьютеры, как в топологии «звезда». Хаб передает сигнал на следующее устройство по существующему внутри хаба кольцу. Поэтому хотя физическая топология в данном случае – это «звезда», логической топологией является «кольцо».

Для определения той или иной логической топологии нужно знать как передаются сигналы по среде передачи. В сетях с логической топологией «шина», каждый сигнал получают все устройства. В сетях с логической топологией «кольцо» каждое устройство получает только тот сигнал, который посылается именно этому устройству. В «кольце» четко установлена процедура передачи информации и всегда можно найти с какого устройство на какое передаются данные. Сети Ethernet – это пример логической топологии «шина».

Часто встречаются физические топологии «звезда», которые на самом деле являются логическими топологиями «кольцо» или «шина». Их называют «звезда-шина» или «звезда-кольцо».

Доступ к среде передачи (Media access, MAC-подуровень)

При использовании каждой логической топологии существуют правила, которые определяют, может устройство передавать данные или нет. Эти правила управляют доступом к среде передачи данных.

Можно представить, что бы произошло при отсутствии таковых правил. Если бы все устройства передавали информацию в произвольном порядке, могла бы сложиться такая ситуация, когда несколько устройств начали одновременную передачу данных. Сигналы бы смешались и сеть перестала бы работать. Такая ошибка называется коллизией (collision). Сеть не будет работать, пока коллизия не будет устранена.

Соответственно существует несколько методов предотвращения таких коллизий:

- конкуренция (contention)

- передача маркера (token passing)

- опрос (polling).

Перед выбором протокола, который реализует тот или иной метод доступа к среде, необходимо обратить внимание на четыре фактора:

- характер нагрузки среды – постоянная нагрузка или бывают пики и простои

- количество передаваемых данных (трафик)

- критичность ко времени доставки данных

- количество действующих устройств в сети.

Каждый метод доступа к среде передачи будет далее оценен по этим четырем факторам.