Počítačové sítě Datový spoj

Počítačové sítě Datový spoj

• Datový spoj (Data Link) – organizovaný komunikační kanál – Datové jednotky – rámce (frames) – indikátory začátku a konce signálu, režijní informace (identifikátor zdroje a cíle, řídící informace, informace o stavu spoje, kontrola bitové správnosti- FCS …), vlastní data (která dodal agent) – Formát rámce (včetně specifikace minimální a maximální délky) je určen příslušným přenosovým protokolem 1


• Formát obecného rámce Flag

Adresa

Řízení

Data

záhlaví

značky začátku a konce rámce

FCS

Flag

zápatí není u rámců s pevnou délkou 2


– Typy rámců • Rámce s pevnou délkou • Rámce s proměnlivou délkou • Datové proudy (streams) – Musí být zajištěno oddělení režijních informací od dat – Řízení datového spoje zahrnuje: • Synchronizaci rámců • Řízení toku rámců • Kontrola bitové správnosti 3


• Synchronizace rámců – Asynchronní přenos – znakově orientovaný – start/stop bit ohraničuje každý „znak“ (tj. 7/8 bitů), definice minimální vzdálenosti mezi znaky ……. velká přenosová režie – Synchronní přenos – bitově orientovaný, libovolná sekvence bitů – začátek sekvence je dohodnutý bitový vzorek (preamble), konec může být ohraničen (postamble) ……menší přenosová režie 4


• Kontrola bitové správnosti – detekce bitových chyb – Určeno protokolem – Paritní kontrola – paritní bit, sudá/lichá parita, příčná (pro každý znak zvlášť) / podélná (pro všechny bity zprávy nebo její části) – – Cyklická redundantní kontrola CRC – prostřednictvím dohodnutého algoritmu (mod2, polynomický CRC) se vypočítá kontrolní sekvence rámce FCS (Frame Control Sequence) a vloží se do rámce, cílový systém provede tentýž výpočet a výsledek srovná s přijatým FCS 5


• Řízení toku rámců a bitové správnosti – Zabránění zahlcení přijímacího systému, omezení kolizí (jamming) v komunikačním kanále – Zajištění opravného vyslání nekorektně přijatých rámců

• Techniky pro komunikační kanály s násobným přístupem – typicky LAN • Deterministické – TokenRing • Nedeterministické (stochastické) – CSMA/CD (Carrier Sense Multiply Access/Collision Detection) 6


• Token Ring směr přenosu

token – režijní zpráva – oprávnění k přenosu

• CSMA/CD

možné kolize

7


• CSMA/CD (pokračování) – zabrání kolizím na sběrnici – Před zahájením vysílání zjistit, zda je kanál volný, v případě, že není, počkat určitou dobu a pokus o vysílání zopakovat – Náslech současně s vysíláním (po celou dobu vysílání). – V případě, že byly detekovány kolize, vlastní vysílání okamžitě zastavit a vyslat do sběrnice informaci o detekci kolize – všechny stanice pak „zahodí“ dosud přijatá data znehodnocená kolizí 8


– Techniky pro dvoubodové komunikační kanály – typicky WAN • Řízení toku – techniky Stop-and-Wait a Sliding Window • Řízení bitové správnosti (ztráta rámce, porušení rámce) – techniky s využitím: – pozitivního/negativního potvrzení (ACK/NACK) – opakovaní vyslání rámce po neobdržení potvrzení (ARQ – Automatic Repeat Request) 9

Počítačové sítě Datový spoj • Příklady technik pro řízení datových spojů

– Význam použitých zkratek: • F X – rámec č.X • ACK – potvrzení (Acknowledgement) • NACK – negativní potvrzení • RR X – připravenost k přijetí rámce č. X (Ready-to-Receive) • REJ X – odmítnutí rámce č. X (Reject) 10


• Zvýšení využitelnosti spoje – multiplexing 1 2 3

1 2

n n

jeden fyzický spoj je využit n přenosovými kanály • Techniky zvýšení využitelnosti komunikačního kanálu – FDM, TDM 11

Počítačové sítě Datový spoj – Frekvenční – FDM (Frequency – Division Multiplexing) frekvenční kanály

čas frekvence 12

Počítačové sítě Datový spoj • Multiplexing na dvoubodových spojích: – Časový – TDM (Time - Division Multiplexing) časové sloty (time slots)

čas

čas frekvence

frekvence 13


• Časový multiplexing – rámce z více zdrojů jsou vysílány ve stanovených časových úsecích – „time slots“ • Synchronní TDM – pro každý zdroj je pevně stanovený time slot – nižší využitelnost kapacity spoje, ale jednodušší implementace • Asynchronní TDM (statistické, inteligentní) – dynamická alokace time slots (na vyžádání zdroje) – vyšší využitelnost kapacity spoje, náročnější implementace (STDM) 14

A B C D

STDM

A1

t1

t2

B1

B2

t3 C2

t4 A4

Záhlaví obsahuje identifikátor zdroje a pořadí

t5 C4

A5

D5

cykly TDM

prázdné time slots

A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 15

Počítačové sítě Datový spoj

Recommend Documents