Канальный уровень

Канальный уровень обеспечивает безошибочную передачу кадров данных с одного компьютера на другой через физический уровень. На уровнях, расположенных над Канальным, предполагается, что данные передаются по сети практически без ошибок. Канальный уровень отвечает за следующие функции.

· Установление и закрытие логических соединений (виртуальных цепей) между двумя компьютерами, определяемыми по уникальным адресам их сетевых адаптеров.

· Управление потоком кадров.

· Последовательный прием и передачу кадров.

· Подтверждение приема кадров, а также обнаружение и исправление возникающих на физическом уровне ошибок за счет повторной передачи неподтвержденных кадров и обработки продублированных кадров.

· Управление доступом к несущей сетевой среде.

· Разграничение кадров.

· Контроль ошибок кадров с целью подтверждения целостности принимаемых кадров.

· Анализ адреса назначения каждого принимаемого кадра и принятие решения о его передаче на более высокий уровень.

Заголовок протокола Канального уровня содержит адрес компьютера, отправившего пакет, и адрес компьютера, который должен получить этот пакет. На этом уровне используются аппаратные (MAC) адреса, которые в большинстве случаев «зашиты» производителем в микросхему платы сетевого адаптера каждого компьютера.

Управление доступом к среде - это процесс, посредством которого протокол Канального уровня разрешает спорные ситуации, связанные с попытками одновременного использования сетевой среды передачи. Для того чтобы сеть могла функционировать эффективно, каждая рабочая станция, подключенная к общему кабелю или другой среде передачи, должна иметь возможность регулярно передавать информацию.

В большинстве современных ЛВС применяются два основных способа контроля доступа к среде. Метод доступа с передачей маркера используется сетями Token Ring и FDDI; он основан на передаче от одной рабочей станции к другой специального кадра, называемого маркером (token). Только система, завладевшая маркером, имеет право отправлять свои сообщения. До тех пор, пока в сети перемещается только один маркер, передача данных одновременно двумя системами будет невозможна. Другой метод доступа, используемый в сетях Ethernet, называется множественным доступом с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Метод заключается в том, что рабочая станция прослушивает сетевой кабель и передает информацию только в том случае, если сетевая среда в данный момент свободна. В CSMA/CD сетях возможно (и даже ожидаемо) возникновение ситуации, когда несколько рабочих станций начинают передавать данные одновременно. Результатом этого процесса является появление коллизий. Чтобы исправить данную ситуацию, каждая система имеет механизм, позволяющий выявить возникнувшие столкновения и повторно передать потерянные данные.

Большинство реализаций протокола Канального уровня разработаны для единовременной поддержки нескольких протоколов Сетевого уровня. Это означает, что на каждом компьютере доступны несколько путей для прохождения информации через стек протоколов. Для того чтобы иметь возможность использовать множество протоколов Сетевого уровня, заголовок протокола Канального уровня содержит код, определяющий, какой из протоколов Сетевого уровня был выбран для создания полезной нагрузки пакета. Большинство протоколов Канального уровня отличаются от всех протоколов верхнего уровня наличием постинформации, следующей за полезными данными. Эта постинформация содержит поле контрольной последовательности кадра (FCS, frame check sequence),которое используется для выявления любых ошибок, возникающих во время передачи данных. Для этого система, отправляющая пакет, вычисляет значение циклического избыточного кода (CRC) для всего кадра и включает его в поле FCS. Когда пакет достигает места своего назначения, принимающая сторона выполняет точно такие же вычисления и сравнивает их результаты со значением рассматриваемого поля. Если значения не совпадают, пакет считается поврежденным при пересылке и «молча» отбрасывается.

Хотя сервисы, предоставляемые Канальным уровнем, обеспечивают надежную доставку данных, многие стеки маршрутизируемых протоколов (например, TCP/IP и IPX/SPX) не используют и не полагаются на его средства доставки данных. Вместо этого надежная доставка данных реализуется протоколами, работающими на транспортном уровне.