2.6. Канальный уровень передачи (КУ) данных. Протокол  HDLC.

Уровень канала передачи должен обеспечивать надлежащую и правильную доставку кадров между соседними узлами сети. Для этого разработаны протоколы канального уровня. Международный стандарт- это протокол  HDLC.Как правило, протокол канального уровня должен включать в себя правила, которые охватывают следующие процедуры управления каналом.1. Установление связи между двумя концами каналов.2. Надлежащая передача кадров.3. Завершение связи.

Требования к протоколам КУ:1. Должен обеспечивать синхронную передачу кадров; в поле кадров выделяется специальное поле синхронизации.2. Кадры, предаваемые с ошибками, должны быть обнаружены, для этого есть поле проверки ошибок. Должна быть организована процедура подтверждения переданных кадров.3. Кадры должны быть пронумерованы соответствующим образом.Для выполнения этих функций к пакету добавляется специальная служебная информация в виде полей и мы имеем следующую структуру кадра (рис.20):

Рис.20.

Поле синхронизации использует следующую посылку: в начале и в конце находится флаг 01111110. Все кадры отделяются друг от друга. В информационной части кадра, для однозначного определения кадра, число единиц подряд не должно превышать 5.  Поэтому при передаче большего числа единиц после 5-ой единицы добавляется 0.                 при пер.I=1111111 ---- 11111011                 при пер.I=1111101 ---- 11111001Прием 7 единиц подряд - это сигнал ошибки.Существуют различные способы организации процесса обнаружения и исправления ошибок. Один из способов заключается в добавлении в поле проверок (контроля) ошибок достаточного количества разрядов, позволяющих обнаруживать и исправлять ошибки. Повсеместно в сетях используется процедура обнаружения ошибок с переспросом. Любой передаваемый кадр на приемном конце подтверждается соответствующей квитанцией.Положительная квитанция (Ack) - правильный прием.Отрицательная квитанция (Nak)  - неправильный прием.Имеется несколько способов обработки ответов на положительные и отрицательные подтверждения.3 основные процедуры.1. Протокол (процедура) с остановками и ожиданием.2. Протокол с  N возвращениями.3. Протокол с выборочным повторением.

2.6.1. Протокол с остановками и ожиданием.

Рассмотрим этот протокол. Пусть имеется две станции А и В, связанных информационным каналом и станция А является передающей. Она предает кадр А_j и ждет подтверждения со станции В (см. рис.21). Так как канал имеет конечную длину l_кон, то передаваемый кадр А₁ от станции А достигнет станции В через время распределения сигнала t_p  Далее он анализируется на станции В в течение времени t₀ и станция В генерирует ответный кадр - В₁ (квитанции о приеме), положительную или отрицательную, которая посылается к станции А, и будет получена ею через время t_p.

Рис.21.

t_k - длительность (передачи) кадра А1

t_p- время распространения сигнала в ЛС

t_п- время простоя канала и ожидания подтверждения

t_п ³2tp+t0

t_т - период времени между передачами

2.6.2. Протокол с  N возвращениями.

Кадры передаются непрерывно друг за другом, не ожидая подтверждения предыдущих. При подтверждении отрицательной квитанции на некоторый кадр или истечении заданного времени ожидания установленного срока неподтвержденный кадр и все последующие за ним передаются снова.

а) Отрицательное подтверждение кадра А₃

б) Истечение срока ожидания подтверждения А₃

Рис. 22.

На рис. 22а предполагается, что кадр А₃ принят с ошибками, на что следует отрицательное подтверждение Nak A₃.

На рис. 22б показан случай истечения времени ожидания подтверждения на стороне А для кадра A₃.

Непрерывная передача кадров увеличивает пропускную способность по сравнению с предыдущим протоколом. В предыдущих версиях протокола с N- возвращениями (например, HDLC) не все кадры требуют подтверждения. Положительное подтверждение некоторого кадра может служить не только подтверждением правильной передачи данного кадра, но и всех ему предшествующих.      

2.6.3. Протокол с выборочным ответом.

При этом протоколе получается, что кадры передаются друг за другом не ожидая подтверждения. При получении положительной квитанции, то это воспринимается как правильность передачи не только данного кадра, но и предыдущих. В случае получения отрицательной квитанции предается повторно только один кадр. Кадры приходят в перепутанном порядке, что требует большой памяти для их переупорядочивания.

2.6.4. Протокол  HDLC (ВУК).

 Остановимся теперь на протоколе ВУК, который стал международным стандартом и во многих отношениях базируется на протоколе SDLС фирмы IBM.

Частью протокола ВУК является процедура управления каналом ПД, описанная в рекомендациях МККТТ Х25 и называемая LAPB (Link Access Procedures Balanced). 

Рассмотрим основные принципы и работу ВУК. Стандартный формат кадров ВУК показан на рис .23. 

Рис. 23. Стандартный формат кадра HDLC.

В начале и конце кадра используется 8-разрядный флаг 01111110. Они используются для установления и поддержания синхронизации. Информационное поле (пакет), поступающий от вышестоящего сетевого уровня может содержать любое число разрядов.

Возможно также применение расширенной версии структуры кадра.

Т.к. флаги, появляющиеся в начале и конце кадра содержат подряд 6 единиц, то такая последовательность не может больше нигде появляться в кадре. Для исключения этой возможности используется подстановка разрядов. Когда вне поля Ф появляется 5 единиц, то вставляется дополнительно нуль. Также нули удаляются в приемнике. Если где либо в кадре будут обнаружены 7 единиц подряд, то такой кадр считается ошибочным.

Для обработки информационного потока, контроля и управления сигналов и ответов на них определены 3 типа кадров.1. Кадр типа И - информационный, который передает полезную информацию.2. Кадр типа К - контрольный.3. Кадр типа Н - ненумерованный.Кадры типа Н и К не несут информационного поля и служат для цели управления. Тип

кадра определяется в поле контроля и управления в первом разряде

.

Рис .24

O / K - опрос/конец1 разряд кадра указывает тип кадра.0    - кадр типа И1-0 - кадр типа К1-1 - кадр типа NВ поле N(S) (2¸4) записывается номер текущего передаваемого кадра.  Поле N(R) (6¸8) подтверждает прием кадров с номером N(R)-1 включительно. S - разряды (3,4) кодируют тип кадра К (готов или не готов к приему).Приведем следующую таблицу:Наименование

 N кадр имеет 32 типа (поля М).Применяется при установлении и расторжении соединений, при необходимости разряде