Spojová vrstva přenosových systémů Flashcards
(6 cards)
Spojová vrstva - Podvrstvy
MAC (Media Access Control) - Zajišťuje přístup k fyzickému médiu.
Řeší problematiku sdílení přenosového média (např. ethernetového kabelu nebo bezdrátového spektra).
Přiřazuje rámcům MAC adresy (fyzické adresy), které identifikují odesílatele a příjemce.
Implementuje mechanismy pro řešení kolizí (např. CSMA/CD u Ethernetu, CSMA/CA u Wi-Fi).
LLC (Logical Link Control) - Poskytuje rozhraní mezi spojovou a síťovou vrstvou.
Zajišťuje multiplexování protokolů, což umožňuje, aby různé protokoly na síťové vrstvě (např. IPv4, IPv6) mohly sdílet stejnou spojovou vrstvu.
Implementuje řízení toku a případnou kontrolu chyb.
Může se také starat o kontrolu toku dat a řízení chybových stavů mezi uzly (u TCP/IP
se stará transportní vrstva).
Spojová vrstva - Rámec + jeho části
Rámec je základní jednotka, se kterou pracuje spojová vrstva. Protokoly potřebují řídící informace: které uzly spolu komunikují, kdy komunikace začíná a končí, zda došlo při přenosu k chybám, kdo bude komunikovat jako další.
1) Hlavičku (Header):
Obsahuje informace potřebné pro zpracování rámce, jako jsou MAC adresy zdroje a cíle, typ protokolu, délka rámce atd.
Příklad: Ethernetová hlavička obsahuje pole Destination MAC, Source MAC a Type (nebo Length).
2) Data (Payload):
Obsahuje skutečná data, která se přenášejí z vyšších vrstev (typicky z vrstvy síťové, např. IP paket). Nejčastěji obsahuje paket.
3) Závěr (Trailer):
Obsahuje kontrolní součet (CRC – Cyclic Redundancy Check) pro detekci chyb v přenosu.
Př. Rámec standardu Ethernet :
Preambule - Cílová adresa - Zdrojová adresa - délka - data - FCS
Spojová vrstva - Adresace
Spojová vrstva využívá fyzické adresy (MAC adresy) - MAC adresa je 48bitový identifikátor jedinečný pro každé zařízení v síti. Obvykle se zapisuje ve formátu šesti dvojic hexadecimálních číslic (např. 00:1A:2B:3C:4D:5E).Prvních 24 bitů, identifikuje výrobce zařízení. Posledních 24 bitů, jedinečně identifikuje zařízení.
Při komunikaci jsou MAC adresy uloženy v záhlaví rámce a specifikují cíl v lokální síti. (pro odpověď se uvádí i MAC odesílatele).
MAC adresy jsou používány jen pro lokální adresování, při změně sítě se vytváří nový rámec. Vznikají zapouzdřením rámce vyšší vrstvy.
Spojová vrstva - Techniky detekce chyb /Metody zabezpečení proti chybám
Nejjednodušším způsobem je přenesení rámce dvakrát (což je nevýhodné kvůli velké zátěži; nelze také detekovat dvakrát stejnou chybu). Lze požádat o opakované poslání rámce a špatný zahodit, nebo se chybu pokusit opravit automaticky. Kvůli tomu se k rámci přidávají redundantní informace.
Metody zabezpečení proti chybám:
1) Paritní bit -je nejjednodušší způsob zabezpečení. V každých sedmi bitech se přidá paritní osmý (doplní se {0, 1} dle sudé či liché parity výsledku), tento způsob však nedetekuje sudý počet chyb.
2) Kontrolní součty - Provádí součet celého rámce a výsledek ukládají jako kontrolní hodnotu za rámec, nejsou odolné proti záměně pořadí bitů.
3) Cyklické redundantní kontroly (CRC) - Kontrolní součet se počítá na straně odesílatele a znovu na straně příjemce. Pokud se kontrolní součty neshodují, rámec je považován za poškozený.
Spojová vrstva - Spolehlivost přenosu
Při určení spolehlivosti se rozlišují chyby uvnitř rámce (poškození) nebo jeho kompletní ztrátu (nelze ho detekovat a rozpoznat).
Pokud byl ztracen, příjemce neví o jeho existenci a proto musí existovat nadřazené mechanismy pro opakované vysílání. Spojové protokoly neposkytují spolehlivý přenos a detekci nechávají na vyšších vrstvách.
Základní předpoklady pro řízení chybových stavů a toku dat:
– velikost vyrovnávací paměti příjemce není neomezená,
– delší rámec znamená větší pravděpodobnost výskytu chyb,
– kratší rámec znamená rychlejší detekci chyb,
– stanice nemůže blokovat medium na neomezeně dlouhou dobu,
– existuje snaha dosáhnout co nejmenší chybovosti (alespoň 10−9).
Spojová vrstva- Systémy detekce ztracených rámců
1) Kladné potvrzení - Oznámení bezchybného rámce. Nepotvrzené rámce jsou znovu odeslány, je tedy třeba vyšší kapacita.
2) Záporné potvrzení je zaslání oznámení se žádostí o opakované vysílání, vysílač je kontaktován v případě problému. Nereagování přijímače ale nemusí značit bezchybný stav.
ARQ (Automatic Repeat Request).
3) Stop-and-wait ARQ - je nejjednodušší metoda: vysílač i přijímač pracují sekvenčně. Vysílač odešle rámec a čeká na potvrzení; přijímač zkontroluje CRC a při doručení odpovědi vysílači je zaslán rámec další; při chybě či určité době ho vysílač zašle znovu. Tento přenos je časově velmi neefektivní a nevyužívá se
4) Technika klouzavého okna - Odesílatel posílá více rámců za sebou bez čekání na potvrzení každého z nich. Příjemce potvrzuje přijaté rámce a odesílatel podle toho posouvá okno. Nepřijetí potvrzení znamená ztrátu rámce.
5) Go-Back-N ARQ - Využívá mechanismus klouzavého okna, kdy se při chybě vrací do určitého stavu. Pokud dojde ke ztrátě rámce, příjemce zahodí všechny následující rámce. Odesílatel po zjištění chyby znovu posílá ztracený rámec a všechny další za ním.
6) Selective Repeat ARQ - Je podobný Go-back-N, ale správné rámce nejsou zahozeny a místo toho jsou uloženy do cache. Přijímač pouze požádá o chybný rámec (SREJ) a při jeho korektním přijetí ho zařadí mezi ostatní. Tento způsob je náročnější na paměť přijímače, ale šetří přenosový kanál
