Компьютерные сети. 6-е изд.

3.6. Резюме

Задача канального уровня — преобразование необработанного потока битов, поступающего с физического уровня, в поток фреймов, которые могут использоваться сетевым уровнем. Канальный уровень может представлять этот поток с различной степенью надежности, начиная от служб без установки соединения и без подтверждения и заканчивая стабильными службами, ориентированными на установление соединения.

Для формирования фреймов используются разнообразные методы, включая подсчет байтов, байт-стаффинг и бит-стаффинг. Протоколы канального уровня могут обеспечить контроль ошибок для обнаружения и исправления поврежденных и повторной передачи потерянных фреймов. Во избежание перегрузки медленного приемника быстрым отправителем применяется управление потоком. Популярный механизм «раздвижных окон» — простой способ объединения контроля ошибок и управления потоком. Для окна размером в один пакет применяется протокол с остановкой и ожиданием.

Коды с обнаружением и исправлением ошибок добавляют к сообщениям избыточную информацию с помощью ряда математических методов. Для исправления ошибок широко применяются сверточные коды и коды Рида — Соломона. Все большую популярность завоевывают коды с малой плотностью проверок на четность. Применяемые на практике коды с обнаружением ошибок включают циклический контроль избыточности и контрольные суммы. Все эти коды можно применять на канальном, а также на физическом и более высоких уровнях.

Мы рассмотрели ряд протоколов, обеспечивающих надежную работу канального уровня за счет подтверждений и повторной передачи или, если взять более реалистичный пример, за счет запросов ARQ (Automatic Repeat reQuest). Начав с обсуждения идеальной среды передачи, где отсутствуют ошибки, и идеального приемника, который может обработать входящий поток любого размера, мы познакомились с управлением потоком, затем с контролем ошибок с помощью порядковых номеров и, наконец, с алгоритмом с остановкой и ожиданием. Затем мы перешли к алгоритму «раздвижного окна», позволяющему обмениваться данными в двух направлениях, и узнали о концепции вложенного подтверждения. Последние два протокола используют конвейерную передачу множества фреймов, чтобы отправитель не блокировался, увеличивая задержку передачи. Получатель может либо отбрасывать все фреймы, за исключением очередного в последовательности, либо помещать неупорядоченные фреймы в буфер и отправлять отрицательные подтверждения для более эффективного использования полосы пропускания. Первая стратегия называется протоколом с возвратом к n, а вторая — протоколом с выборочным повтором.

В интернете в качестве основного протокола линий «точка-точка» используется PPP. Он предоставляет службу без установки соединения и без подтверждения. Для разделения фреймов применяются флаговые байты, а для распо­знавания ошибок — коды CRC. С помощью этого протокола пакеты передаются по множеству типов соединений, включая каналы SONET в глобальных сетях и ADSL для домашних подключений. Для предоставления доступа в интернет по имеющейся сети кабельного телевидения используется протокол DOCSIS.