2011.05.11.
ADATKAPCSOLATI PROTOKOLLOK Hálózati alapismeretek
OSI
1
2011.05.11.
Adatkapcsolati réteg működése • Az adatkapcsolati protokollok feladata egy összeállított keret átvitele két csomópont között. • Az adatokat a hálózati rétegtől kapja az adatkapcsolati réteg, és az általa összeállított információcsomagokat, vagy más néven kereteket átadja a fizikai rétegnek. • A fizikai réteg bitenként küldi át a fizikai közegen.
Közeg-hozzáférési módszerek • Üzenetszórásos csatornával rendelkező alhálózatok esetében egy kommunikációs csatorna van és osztozik az összes állomás • Ehhez a csatornához kell hozzáférnie minden állomásnak ▫ Adás esetén ▫ Venni nem probléma
• Függ a topológiától
2
2011.05.11.
Közeg elérési módja szerint: • Véletlen vezérlés ▫ Bármelyik állomás használhatja a közeget (ütközések!)
• Osztott vezérlés ▫ Egy időpontban egy állomás használhatja a közeget
• Központosított vezérlés ▫ Egy kitüntetett állomás vezérli a hálózatot, engedélyezi az állomásokat, figyel az ütközésmentességre
Ezen belül lehet: Véletlen
Osztott
Központosított
Ütközésfigyeléses ütközést jelző
Vezérjeltovábbításos vezérjelgyűrű
Lekérdezéses
Réselt gyűrű
Vezérjeltovábbításos vezérjelbusz
Vonalkapcsolásos
Regiszter beszúrásos
Ütközésfigyeléses ütközést elkerülő
Időosztásos többszörös hozzáférésű
3
2011.05.11.
Véletlen átvitel-vezérlés • Minden állomás véletlenszerűen kezd el adni • Keret akkor nem szenved ütközést, ha a küldés kezdetétől a végéig más állomás nem próbál keretet adni • Minél nagyobb az állomások száma, annál valószínűbb, hogy ütközés jön létre • Továbbá függ: forgalomtól, csomagok időtartamától • Csökkenthetők az ütközések, ha időrészeket használunk
Ütközést jelző vivőérzékeléses többszörös hozzáférés (CSMA/CD) • Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection • Küldés előtt „belehallgat” a csatornába, ha „csendes”, akkor elküldi az üzenetet • Minden állomáshoz eljut, de a cím alapján eldönti, hogy ▫ Neki szól és feldolgozza (vagy) ▫ Nem neki szól és eldobja
• Ütközés esetén random idő után újraküldés
4
2011.05.11.
Réselt gyűrű (slotted ring) • Gyűrűn felfűzött állomások rés-nek nevezett rögzített hosszúságú kereteket adnak körbe • Résenként egy foglaltságot jelző marker • Üzenetek a rés méretére kell darabolni • Küldő állomás feladata, hogy a visszaérkezett keretet „kiürítse” ▫ Ha egy rés nem jut alaphelyzetbe, akkor egy kijelölt állomás egy idő után törli a tartalmát
Réselt gyűrű (slotted ring)
5
2011.05.11.
Osztott átvitel-vezérlés • Minden állomás a közeghez való vezérlés funkcióját is betölti, ez a szerep váltakozva továbbadódik ▫ Vezérjeles gyűrű (token ring) ▫ Vezérjelens sín (token bus)
Vezérjeles gyűrű (token ring) • Vezérjel (token) halad körbe állomásról állomásra • Token: rövid üzenet ami a gyűrű foglaltságára utal • Üzenetküldés esetén a token foglaltra állítása vagy a csatornából való ideiglenes kivonása lehet • Üzenet a címzett állomás veszi, a többi eldobja • Küldőhöz való visszaérkezéskor az üzenetet kivonja, a token-t szabadra állítja
6
2011.05.11.
Vezérjeles gyűrű (token ring) • Állomások között prioritás is beállítható
Vezérjeles sín (token bus) • A vezérjel busz az átviteli közeget úgy vezérli, hogy az állomásról állomásra történő vezérjel továbbítása egy logikai gyűrűt képez.
7
2011.05.11.
Központosított átvitelvezérlés • Ezeknél az eljárásoknál mindig van egy kitüntett egység, amelynek feladata az egyes állomások hálózatához való hozzáférésének a vezérlése ▫ Lekérdezéses (polling) eljárás ▫ Vonalkapcsolásos eljárás ▫ Időosztásos többszörös hozzáférésű eljárás (TDMA)
Lekérdezéses (polling) eljárás • Főállomás (master) és mellékállomások (slave, secondary) • A master egymás után szólítja fel az állomásokat az üzenet küldésére, akinek ha van üzenete, akkor elküldi a főállomásnak, aki a címzés alapján továbbítja • Periodikusan, prioritási sorrend alapján történik az állomások lekérdezése
8
2011.05.11.
Lekérdezéses (polling) eljárás
Vonalkapcsolásos eljárás • A mellékállomások összekapcsolása • Üzenetváltás után a kapcsolat megszűnik, a kapcsoló felszabadul • Egy központban több kapcsoló is lehet, így több vonalkapcsolat is működhet
9
2011.05.11.
Idősztásos többszörös hozzáférésű eljárás (TDMA) • Time Divison Multiple Access • Elsődlegesen busz felépítésű hálózatoknál alkalmazzák • Az állomások egy adott időszeletben adhatnak • Ha nincs üzenet, akkor az az időszelet kihasználatlan marad
Adatátviteli protokollok • Folyamatos bitfolyamban nem lehet a hibátlanságot ellenőrizni bitfolyamot bitsorozat darabokra, vagy szokásos nevén keretekre kell tördelni • A kereteket ellenőrző összeggel kell kiegészíteni • Vétel után újraszámolják, ha megegyezik, akkor hibátlan az átvitel, ha nem, akkor el kell dobni és a küldő újraküldi
10
2011.05.11.
• Változó bonyolultságú átviteli protokollok: ▫ Adó és vevő tulajdonságai ▫ Keretek adatútját jelentő csatorna minősége ▫ Váratlan esetekre való felkészültség
• Átvitelnél a bitenkénti átvitel helyett célszerűbb bitcsoportokat átvinni ▫ Legtöbbször ASCII Ilyenkor egész számú karaktert viszünk át
▫ Karakterorientált átvitel
11
2011.05.11.
Keretek képzése • Karakterszámláló módszer • Kezdő és végkarakterek alkalmazása karakterbeszúrással • Kezdő és végjelzők bitbeszúrással
Hibakezelés I. • Hibakezelést az alsó három rétegben kell megoldani • Egyedi bithibák kezelésére a hibajavító (error correcting codes – ECC) és a hibajelző kódok (error detecting codes) alkalmazása ad lehetőséget • Redundancia alkalmazása • m+r => n (m: kód; n: kódszó)
12
2011.05.11.
Hamming távolság • Két tetszőleges kódszót megadva, mindig megállapítható, hogy hány bitben különböznek egymástól: a két szó XOR kapcsolata által adott eredményben az 1-esek száma adja a különbséget (Hamming távolság) • Ha két kódszó k Hamming távolságú, akkor az egyik a másikba k darab egyedi hibával konvertálódhat át.
Hibakezelés II. • Átviteli hiba mindig lesz (termikus zaj, impulzus zaj, stb.) • Megoldás: hibakorlátozó kódolás • Alapelve: kódszavakat redundanciával egészítjük ki az ADÓ oldalon, a VEVŐ oldalon az eljárás megismétlésével, az eredmények összehasonlításával állapítjuk meg, hogy van-e hiba
13
2011.05.11.
Hibakorlátozás (és hibakezelés) fajtái • Hibajelzés: a redundancia alapján a hibát a vevő jelzi ▫ Paritásvizsgálat ▫ Tömbparitás vizsgálat ▫ CRC – Cyclic Redundancy Check
• Hibajavítás: a redundancia alapján a hibát a vevő ki is javítja, nagy redundanciát igényel
CRC • Csoportos bithibák esetén használjuk • Egy keretnyi adatot egy előre meghatározott bitsorozattal „elosztunk” és a „maradékot” a keret részeként továbbítjuk • Vevő oldalon ugyanezt elvégezzük, ha ez egyezik a keret részeként átküldött maradékkal, akkor a keret hibátlan
14
2011.05.11.
Korlátozás nélküli, egyirányú (szimplex) protokoll ADÓ
VEVŐ Nem
ADÓ a hálózati rétegtől kapott csomagokból keretet állít össze és átadja a fizikai rétegnek
Keret jött? Igen
VEVŐ a fizikai rétegtől kapott keretből az infórmációkat továbbadja a hálózati rétegnek
ADÓ adókeretek
Egyirányú “megáll és vár” protokoll ADÓ
VEVŐ
ADÓ adatkeretek
ADÓ a hálózati rétegtől kapott csomagokból keretet állít össze és átadja a fizikai rétegnek
Keret jött? Nem Igen
Nem Nyugta jött? Igen
VEVŐ a fizikai rétegtől kapott keretből az infórmációkat továbbadja a hálózati rétegnek, nyugta küldése
Nyugta keretek
15
