0: Привет, я Андрей Сазыкин. Это курс сети и системы телекоммуникаций. Тема лекции канальный уровень. Мы продвигаемся вверх по модели взаимодействия открытых систем. Осай рассмотрели физичес.
1: Уровень. Теперь переходим к канальному. Основные задачи канального уровня это передача сообщений по каналам связи. Такие сообщения называются кадрами. Именно на канальном уровне определяется
2: Где в потоке бит начало сообщения и где конец сообщения. Также на канальном уровне производится обнаружение и коррекция ошибок для некоторых типов каналов с множественным доступом, где
3: 1 и ту же среду передачи данных могут использовать несколько устройств. Канальный уровень решает также дополнительные задачи. 1 задача это адресация. Если у нас на канале связи есть несколько устройств, нам нужно определить
4: Какому именно устройству предназначено текущее сообщение, a2 это согласованный доступ к каналу. Если все устройства начнут передавать данные, одновременно, данные в канале связи исказятся и не смогут быть.
5: Приняты. Давайте начнём рассмотрение канального уровня с работы с кадрами. Как мы помним, физический уровень занимается передачей потока бит по каналу связи, а на канальном уровне нам нужно передавать
6: Не отдельные биты, а сообщения. И 1 задача канального уровня, как из потока бит, который приходит по среде передачи данных. Выделить сообщение. Давайте рассмотрим, как формируется кадр на
7: На канальном уровне предположим, что у нас есть 2 компьютера хост 1 и ghost 2, и здесь показаны 3 уровня сетевой, канальный и физический канальный уровень получает данные от вышестоящего.
8: Уровня сетевого и затем добавляет к нему заголовок и концевик. И именно это сообщение заголовок канального уровня, пакет с сетевого уровня и концевик канального уровня и
9: Является кадром, это сообщение передаётся через физический уровень по среде передачи данных и поступает на канальный уровень принимающего компьютера на принимающем компьютере читается заголовок и концевик извле.
10: Пакет сетевого уровня и передаётся вышестоящему сетевому уровню для последующей обработки. Как можно определить, где в потоке бит начинаются и заканчиваются отдельные кадры. Для этого было
11: Разработано несколько методов. Это указатель количества байт, вставка байтов или битов, байт или бит стаффин, а также для этой цели могут использоваться средства физического уровня. Самый
12: Простой способ указать, где начинается и где заканчивается кадр. Это в начало кадра добавлять длину этого кадра. Например, здесь у нас показаны 3 кадра, выделенных цветом. В начале каждого кадра указано количество
13: Байтов здесь 6, здесь 8, и здесь 4. Такой подход хорош тем, что он прост в реализации. Однако недостаток связан с тем, что данные при передаче по сети могут искажаться в том числе
14: Может исказиться длина кадра в байтах. Предположим, что при передаче 1 кадра у нас произошло искажение, и вместо длины кадра 6 байт получатель получил сообщение, где длина кадра указывается 7 байт. Что
15: Будет делать получатель. Он посчитает, что 7 байт это длина кадра, а затем идёт длина следующего кадра. Здесь длина кадра 2, соответственно, следующие 2 байта это отдельный кадр. Затем
16: Длина следующего кадра 7 и следующие 7. Байт это новый кадр. Таким образом, если у нас произошла хотя бы 1 ошибка, то последовательность чтений будет нарушена, поэтому
17: На практике такой метод не применяется другой метод определить, где начинается и заканчивается кадр это вставка в начало и конец кадра, специальных последовательность байтов или битов, вставка байтов.
18: Использовалось в протоколы биси компании ibm, в котором передавались обычные текстовые символы. Перед началом передачи каждого кадра добавлялись байты дле, стикс, стикс, сокращение от.
19: Start of текст, а после окончания передачи кадра байты, ну то есть символы деле етик энд оф текст. Здесь проблема может возникнуть в том, что в данных у нас тоже может встре.
20: Такая последовательность для того, чтобы отличать последовательность, которая встречается в данных от управляющих символов, используется так называемая эскейп последовательность в протоколе биси это
21: Тоже последовательность символов дле, сокращение от data link эскейп. Если какая-то последовательность управляющих символов встречается в данных, перед ними добавляется эскейп последовательность дле для.
22: Того, чтобы протокол понимал, что в реальности это данные, а не управляющие символы. Вставка битов применяется в более современных протоколах, таких как эйч, диэлси и ppp здесь перед началом и.
23: Концом каждого кадра добавляется последовательность бит, состоящая из нуля 111111 и нуля. Точно также у нас может возникнуть проблема если в данных встречается подряд Иду.
24: 6 или более единиц. Для того, чтобы решить эту проблему в данные после каждых 5 последовательно идущих единиц, добавляется 0 получатель после того, как он прочитал 5 последовательно.
25: Дыдущих единиц и встретил 0 этот 0 игнорируют следующий вид определения начала и конца кадра это использование средств физического уровня и он применяется в технологии ethernet в 1.
26: Варианте технологии изернет. В классическом эзернете использовалась преамбула. Это такая последовательность данных, которая передаётся перед началом каждого кадра. Она состоит из 8 байт.
27: Первые 7 байт состоят из чередующихся нулей и единиц, последний байт также содержит чередующиеся нули и единицы, кроме 2 последних бит, в котором 11 и именно такая последовательность.
28: Символов говорит о том, что дальше начинается новый кадр в более поздних версиях технологии ethernet, в частности фаст эзернет, используется другая схема кодирования это избыточное кодирование, которое позволяет
29: Обнаружить ошибки, но при этом не все символы являются значащими в технологии fast ethernet воспользовались этой особенностью кода и применяют символы, которые не используются для представления данных.
30: В качестве сигналов о начале и конце кадра перед отправкой каждого кадра передаются символы джей и кей, а после окончания отправки кадра передаётся символ t. Какие могут быть варианты обнаружения?
31: И исправление ошибок на канальном уровне самый простой способ это просто обнаружить ошибку, например, с помощью контрольной суммы или какого-то другого алгоритма, если у нас технология канального уровня.
32: Использует обнаружение ошибок, то кадр, в котором произошла ошибка, просто отбрасывается. Никаких попыток восстановить данные. Не производится более сложный механизм. Это исправление ошибок, чтобы иметь возможность исправить
33: Ошибку нам нужно добавить к данным какую-то дополнительную информацию, с помощью которой мы сможем обнаружить ошибку и восстановить правильные данные. Для этого используются специальные коды, исправляющие ошибки. Мы в курсе, не будем. Рассмат.
34: Рассматривать эти коды. Если вам интересно, можете посмотреть соответствующую литературу. Другой вариант исправления ошибок при передаче данных. Это повторная отправка тех кадров, в которых произошла ошибка. Он использует
35: Совместно с обнаружением ошибок, когда отправитель передаёт данные получателю, получатель обнаруживает ошибку в данных, но вместо того, чтобы исправить ошибку в передаваемых данных, отправитель передаёт эти данные.
36: Ещё раз давайте рассмотрим, как реализуется повторная отправка сообщений. Предположим, что у нас есть отправитель и получатель, и отправитель передал получателю некоторое сообщение. Получатель получил
37: Сообщение, проверил его на корректность, убедился, что данные переданы правильно, и после этого передаёт отправителю подтверждение о получении отправитель после этого передаёт следующее сообщение.
38: Предположим, что здесь произошла ошибка. Получатель эту ошибку обнаружил или сообщение вообще не дошло до получателя, поэтому получатель не может передать подтверждение о получении этого сообщения, что происхо
39: Сходит в этом случае отправитель после того, как передал сообщение, запустил таймер ожидания подтверждения. После того, как время ожидания кончилось и подтверждение не пришло. Отправитель понимает, что
40: При передаче данных произошла проблема, и нужно передать то же самое сообщение ещё раз, что он и делает. В этот раз. Сообщение успешно дошло до получателя, и получатель снова передаёт подтверждение.
41: После этого отправитель может передавать следующий кадр есть 2 варианта метода повторной отправки схему, которую мы только что рассмотрели, называется с остановкой и ожиданием отправитель, передаёт кадр.
42: И останавливается, ожидая подтверждения. Следующий кадр передаётся только после того, как пришло подтверждение о получении предыдущего сообщения такой метод используется в технологии канального уровня вай.
43: Другой вариант метода повторной отправки это скользящее окно. В этом случае отправитель передаёт не 1 сообщение, а сразу несколько сообщений и количество сообщений, которое можно передать не
44: Дожидаясь подтверждения, называется размером окна. В этом случае получатель передаёт подтверждение не для каждого отдельного сообщения, а для последнего полученного сообщения такой метод лучше работает на
45: Высокоскоростных каналах связи сейчас нет технологии канального уровня, которая использует этот метод, но он используется на транспортном уровне в протоколе tcp, как это делается, мы более подробно рассмотрим, когда будем.
46: Изучать транспортный уровень. Итак, у нас есть несколько вариантов, что можно делать с ошибками. Можно их обнаруживать, исправлять с помощью кодов, исправления ошибок либо с помощью повторной доставки сообщений. Также
47: Мы можем исправлять и обнаруживать ошибки на канальном уровне либо на вышестоящих уровнях возникает вопрос, как это лучше делать? Практика показала, что на каналах, где ошибки возникают редко.
48: Например, если данные передаются по проводам, то на канальном уровне лучше использовать простое обнаружение ошибок. А если ошибки в среде передачи данных происходят часто, например, как это происходит, вай Фай, где используют
49: Электромагнитное излучение и много помех, то ошибки эффективнее обнаруживать и исправлять прямо на канальном уровне. Модель взаимодействия открытых систем разрабатывалась, когда на практике использова
50: Только каналы связи, точка, точка это были последовательные линии связи, которые объединяли большие компьютеры, затем появились другие технологии канального уровня на основе разделяемых каналов связи.
51: Когда к 1 и той же среде передачи данных подключено несколько устройств, в таких каналах появились новые задачи, которые не были учтены в модели взаимодействия открытых систем, поэтому пришлось поменять эту модель.
52: И разделить канальный уровень на 2 подуровня. 1 это подуровень управления логическим каналом лоджикал лин контрол элэлси, a2 подуровень управления доступом к среде медиум аксес.
53: Контрол под уровень управления логическим каналом отвечает, собственно за передачу данных, формирование кадров, обработку ошибок и тому подобное. Этот уровень является общим для разных технологий.
54: Канального уровня под уровень управления доступом к среде используется только если у нас технология канального уровня с разделяемым доступом. Если технология канального уровня использует соединение точка точка to под уровень мак.
55: Не нужен. Во первых, если у нас есть несколько устройств, которые подключены к 1 и тому же каналу связи, то при передаче данных мы должны явно указать, какому устройству эти данные предназначены. Для этого используется
56: Адресация канального уровня также необходимо обеспечить корректное совместное использование разделяемой среды передачи данных под уровень управления доступом к среде является специфичным для разных технологий.
57: Нального уровня, он зависит от того, какая конкретно среда передачи данных используется, какие дополнительные услуги предоставляет уровень llc. Кроме собственно передачи данных это мультиплексирование, то есть
58: Передача данных через 1 технологию канального уровня нескольких типов протоколов вышестоящего уровня и управление потоком. Если у нас в сети устройства, которые работают с разной скоростью, то более
59: Мощное устройство может начать передавать данные очень быстро, так что более слабое устройство не успевает их принимать в компьютерных сетях это называется затопление и некоторые технологии канального уровня.
60: Обеспечивают защиты от затопления медленного получателя быстрым отправителем. Зачем обеспечивать согласованный доступ к разделяемому каналу связи? Предположим, что у нас есть какая-то общая среда передачи, да?
61: К которой подключены несколько компьютеров, и они начали передавать данные одновременно, но так как среда передачи данных 1, то данные исказятся и не могут быть прочитаны из среды. Это называется колли.
62: Под уровень мак обеспечивает управление доступом к разделяемой среде в один и тот же момент времени канал связи для передачи данных должен использовать только 1 отправитель, в противном случае произойдёт
63: Коллизия и данные исказятся. Какие есть методы управления доступом к разделяемой среде. Есть рандомизированный метод. Предположим, что у нас к среде подключено н. Устройств. В этом случае для переда
64: Дачи данных случайным образом выбирается 1 из этих устройств с вероятностью единица, делённая на n. Такой подход используется в технологиях канального уровня ethernet и wi fi другой подход.
65: Это определение правил использования среды, например, в технологии token ring данные может передавать только 1 устройство, у которого сейчас находится токен после того, как это устройство передало да.
66: Оно передаёт токен следующему устройству, и следующее устройство может передавать данные, хотя такой подход обеспечивает более эффективное использование полосы пропускания канала связи, но он требует более дорогого.
67: Оборудования. Поэтому на практике получил распространение рандомизированный подход раньше было очень много технологий канального уровня, каждая из которых обладала теми или иными преимуществами и недостат.
68: Однако сейчас в процессе развития остались только 2 популярные технологии это ethernet и wi fi, именно эти технологии мы и будем изучать в нашем курсе технологии, которые использовались.
69: Раньше, например, token ring, эф дидай, эйтиэм 100 виджи эниван, а также много других технологий мы изучать не будем, потому что на практике они сейчас не используются итак, мы рассмот.
70: Крыли. Канальный уровень это 2 уровень модели взаимодействия открытых систем. Основная задача канального уровня. Это передача по каналу связи не потока бит, а целых сообщений, которые называются
71: Кадрами также канальный уровень обеспечивает обнаружение и исправление ошибок, канальный уровень разбить на 2 подуровня подуровень управления логическим каналом, который отвечает за передачу данных формирования.
72: Кадра и исправления ошибок, а также под уровень управления доступом к среде мак, который обеспечивает согласованный доступ в каналах связи с разделяемой средой передачи данных технологии канального уровня, кото
73: Которые мы будем изучать это ethernet, который используется для передачи данных по медным и оптическим проводам и wi fi, применяется для передачи данных по беспроводной среде также раньше.
74: Было много разных других технологий канального уровня, но сейчас они представляют только исторический интерес.
75: На этом.