Уровень управления информационным каналом

На этом уровне применяются протоколы двух типов — байт-ориентированные и бит-ориентированные.

Наиболее известные байт-ориентированные протоколы:

· BSC – для систем телеобработки данных фирмы IBM;

· DDCMP – фирмы DEC для связи ЭВМ типа PDP-11.

Бит-ориентированные протоколы являются более совершенными. Родоначальником явился протокол SDLC (синхронного управления звеном данных) фирмы IBM, примененный в сетях SNA для ЭВМ IBM 360/370. В настоящее время – это рекомендованный МККТТ протокол HDLC.

Протокол BSC

Название протокола BSC (Binary Synchronous Communication) переводится как двоичная синхронная связь. Сообщения в данном протоколе разбиваются на блоки фиксированной длины. При передаче блок защищается от ошибок циклическим кодом. Используется режим с РОС и обнаружением ошибок. На рисунке 4.19 показан общий формат протокольного блока. Используется ряд специальных символов:

· НЗ – начало заголовка;

· НТ – начало текста;

· КБ – конец блока.

Кроме того имеется поле КПБ - контрольная последовательность блока (16 бит). В нем помещается остаток от деления содержимого блока на образующий полином g(x) = x¹⁶+x¹²+x⁵+1.

Рис.4.19.

Специальные символы НЗ, НТ, КБ и другие используются для управления передачей (Именно поэтому протоколы такого типа называют байт-ориентированными). В том случае, когда необходимо передать произвольные данные (например, программы), где внутри поля «текст» могут встретиться сочетания бит, повторяющие спецсимволы, применяется кодонезависимый режим. Один выбранный спецсимвол АР1 (см. рис.4.20.) показывает, что следующий за ним символ является служебным.

Рис.4.20

Если при выдаче в КС оказывается, что внутри поля «Данные» есть сочетание бит, соответствующее АР1, то передающая станция вставляет перед таким сочетанием еще один символ АР1. На приеме этот дополнительный АР1 стирается.

При выдаче в КС каждый сформированный блок окаймляется еще двумя специальными символами (см. рис.4.21.):

· PAD – символ-заполнитель (в начале и в конце блока);

SYN – символы для управления символьной синхронизацией передатчика и приемника.

Рис.4.21

Станции звена определяются как главная (которая ведет передачу сообщений) и зависимая (принимает сообщения и формирует ответы). На рисунках 4.22. и 4.23. показаны процедуры установления соединения и передачи данных. Значок * означает поражение блока или ответа ошибками в КС.

При передаче данных возможно применение вместо одного ответа-подтверждения «Да» двух чередующихся подтверждений: «АР1»«1» — на нечетные блоки, «АР1»«0» — на четные блоки. Это позволяет исключить ошибки типа потери и дублирования блоков.

Протокол HDLC

Протокол HDLC (High Level Data Link Control) — высокоуровневая процедура управления каналом данных — является одним из основных протоколов второго уровня. Этот протокол поддерживается МОС и МККТТ и является составной частью рекомендации МККТТ Х.25. Его основой послужил протокол SDLC фирмы IBM. Можно указать на следующие характерные особенности данного протокола:

· является бит-ориентированным (обеспечивает кодовую прозрачность);

· содержит средства для защиты от ошибок и отказов;

· может работать в двухточечных, многоточечных и кольцевых линиях;

· обеспечивает обмен в полудуплексном и дуплексном режимах;

· позволяет работать в спутниковых каналах (при большом времени распространения сигнала в линиях).

Обеспечение прозрачности.

В протоколе применяется только одна служебная 8-битовая комбинация F (flag) = 01111110, которая называется флаговой. Последовательность, ограниченная с двух сторон такими флагами, распознается как кадр (см. рис.4.24.).

Рис.4.24.

Кодовая прозрачность кадра обеспечивается методом bit stuffing (вставки битов). Процесс пользователя может поместить в поток бит во внутренней части кадра последовательность...01111110..., совпадающую с флаговой (см. рис.4.25.).

Рис.4.25.

Передатчиком после каждых пяти подряд идущих единиц вставляется лишний " 0", а приемник этот лишний " 0" вычеркивает (стирает).

На битовом уровне используются еще 2 метода:

1. обрыв кадра — передача в канал последовательности от 7 до 14 подряд идущих единиц. После этого может начинаться передача следующего кадра, а кадр с обрывом игнорируется принимающей станцией (Это позволяет экономить время при обнаружении ошибок).

2. перевод канала в пассивное состояние — передача в канал 15 и более последовательных единиц. После этого для возобновления обмена необходима процедура восстановления канала.

Синхронизация.

Все промежутки между кадрами заполняются флаговыми комбинациями, что способствуют сохранению синхронизации между приемником и передатчиком (рис.4.26.).

Рис.4.26

Формат кадра протокола HDLC показан на рисунке 4.27.

Рис.4.27.

Здесь:

· А – восьмибитовое поле адреса (до 255 адресов);

· С – поле управления;

· FCS – проверочная последовательность кадра;

· I – информационное поле (может содержать любое число битов).

Обнаружение ошибок.

Используется циклический код с образующим полиномом g(x) = x¹⁶+x¹²+x⁵+1 в режиме обнаружения ошибок. При выдаче в КС содержимое кадра делится на g(x) и 16-разрядный остаток от деления помещается в поле FCS. На приеме производится такая же процедура и сравнение остатка. Метод позволяет обнаруживать все одиночные ошибки и 99, 9984% всех ошибок большей кратности. Протокол допускает использование FCS длиной 4 байта (образующий полином 32-й степени) в тех случаях, когда необходима более мощная защита от ошибок.

Типы кадров.

1) I - кадр (информационный). На рисунке 4.28 показан формат поля С такого кадра. Здесь: “0” — признак I-кадра; N(S) — порядковый номер передачи; N(R) — порядковый номер приема (это номер следующего кадра, который ожидается приемной станцией; P/F — бит опроса/окончания. Номера N(S) и N(R) используются по модулю 8. Может быть и расширенный формат – нумерация по модулю 126 – тогда поле С занимает 2 байта.

Рис.4.28

S - кадр (супервизорный). Формат поля С приведен на рисунке 4.29. Здесь: “10” — признак S-кадра. Поле " Тип" — указывает на один из 4-х видов команды/ответа:

Рис.4.29.

· " 00" — RR (Receive Ready) — " Готов к приему";

· " 01" — REJ (Reject) — " Переспрос";

· " 10" — RNR (Receive not Ready) — " Не готов к приему";

· " 11" — SREJ (Selective Reject) — " Селективный переспрос".

Кадр RR посылается для подтверждения приема кадров до номера {N(R)-1}, т.е. станция сообщает, что она ожидает следующий I-кадр с номером равным N(R).

Кадр REJ требует повторной передачи всех I-кадров номера которых больше или равны N(R). При этом подтверждаются кадры I с номерами до {N(R)-1} включительно.

Кадр RNR интерпретируется как сообщение о временной неготовности станции к приему I-кадров. Одновременно подтверждается получение всех кадров с номерами до {N(R)-1} включительно.

Кадр SREJ – это запрос на повторную передачу I-кадра с номером N(R). Подтверждает все кадры с номерами до N(R)-1. Режим с использованием этого кадра применяется достаточно редко (сложен в реализации), В основном это реализуется в спутниковых каналах. Время распространения сигнала в спутниковом канале составляет порядка 270 мс в одну сторону. Таким образом для получения подтверждения требуется ~ 540 мс. В связи с этим для повышения эффективности применяют нумерацию кадров по модулю 128 и избирательный отказ (SREJ).

U - кадр (ненумерованный). Формат поля С: кадров этого типа включает (см. рис.4.30.) поле " 11" — признак U-кадра. Эти кадры не содержат порядковых номеров. Число их типов составляет 32. В каждом режиме работы протокола используется свой собственный набор таких кадров.

Рис.4.30.

Например:

· DISC (Discinnect) – " Разъединить";

· SARM (Set Asynchronous Response Mode).–." Установить режим асинхронного ответа";

· UA (Unnumbered Acknowledge) – " Ненумерованное подтверждение";

· CMDR (Command Reject) – " Отказ от команды" и т.д.

В некоторых из U-кадров может быть информационное поле ограниченной длины. Например, в CMDR такое поле содержит причину отказа.

Типы станций HDLC

В звене данных одна из станций должна отвечать за организацию потока кадров и за операции по восстановлению звена после сбоев. Такая станция определяется как первичная, а остальные являются вторичными (см.рис.4.31.).

Рис.4.31.

Кадр, посылаемый от первичной станции к вторичной, называется командой, а от вторичной к первичной – ответом. Станции сети, которые могут выполнять функции и первичных и вторичных называются комбинированными.

Режимы работы

q Режим нормального ответа NRM — Normal Response Mode. Вторичная станция может начать передачу только в ответ на командный кадр от первичной станции.

q Режим асинхронного ответа ARM — Asynchronous Response Mode. Вторичная станция может сама начать обмен, передавая управляющие и информационные кадры. Начав передачу она сама отвечает за тайм-аутыи повторные передачи (если не получено подтверждение).

q Асинхронный сбалансированный режим ABM — Asynchronous Balanced Mode. Каждая из станций является комбинированной. Обе станции могут посылать как команды, так и ответы. Любая станция может начать передачу в любое время.

Процедуры обмена

Протокол HDLC предусматривает для повышения эффективности обмен с использованием окна передачи W. Окно W может быть от 1 до 7. Конкретное значение согласовывается для каждой СОИ. Механизм окна уже рассматривался для сетевого уровня Х.25/3.

Сигналами обратной связи выступают поля N(R) в кадрах I, RR, REJ, RNR, SREJ – они подтверждают прием всех кадров с номерами до {N(R)-1} включительно.

На станциях HDLC применяются также 2 таймера:

1. При выдаче информационного кадра станция включает таймер Т1 – ожидания подтверждения. Если за время тайм-аута Т1 не приходит подтверждения – производится повторная посылка этого информационного кадра.

2. На приемной стороне применяется таймер Т2 – формирования ответа. Он задает максимальный промежуток времени, которым располагает станция с момента поступления I-кадра до момента обязательной передачи ответа, относящегося к принятому кадру. Длительность тайм-аута Т2 выбирается таким образом, чтобы ответ поступил на передавшую I-кадр станцию до истечения тайм-аута Т1.

Кроме того, в каждой сети устанавливается максимальное число попыток передачи информационного кадра — N_max. В случае, если кадр не удалось передать за N_max попыток, управление передается более высокому протокольному уровню.

Назначение бита P/F

Этот бит называется в командах битом P (опроса), а в ответах битом F (конца). На этот бит обращают внимание, если он установлен в " 1".

q Бит Р = 1 — запрашивает ответ от вторичной станции.

q Бит F = 1 — запрашивает подтверждение от первичной станции.

Вообще, назначение бита P/F зависит от разновидности протокола HDLC. Например:

¨ В режиме NRM (нормального ответа) вторичная станция не может вести передачу пока не получит команду с битом Р = 1 (т.е. пока не произойдет ее опрос).

¨ В режимах ARM и ABM (асинхронного ответа и сбалансированном) информационные кадры могут передаваться без запроса.

Информационный кадр с Р = 1 требует в ответ кадра S (супервизорного) с F = 1. Посылка S-кадра с Р = 1 требует ответной посылки S-кадра с F = 1. В этом случае процедура P/F называется процедурой контрольной точки. Получив I-кадр с Р = 1 станция должна как можно быстрее выдать S-кадр с F = 1 (отложив пока выдачу информационных кадров). Бит Р = 1 означает " Ответьте мне, я хочу знать состояние". Только один бит P = 1 (ожидающий ответа в виде F = 1) может быть активным в канале в любой момент времени.

Установление соединения

Рассмотрим последовательность установления соединения в ABM (асинхронном сбалансированном режиме).

1) В КС выдается команда SABM (" Установить асинхронный сбалансированный режим" ) и включается таймер Т1 (см. рис.4.32.).

Рис.4.32.

2) В случае правильного ее приема, удаленная станция выдает ответ UA (подтверждение) и устанавливает в " 0" переменные V(S) и V(R) – приема и передачи.

3) После приема UA станция выключает таймер Т1 и устанавливает свои переменные V(S)=0 и V(R)=0. Соединение на станции считается установленным.

Альтернативы:

¨ Удаленная станция получив SABM не готова к обмену – тогда она передает в ответ кадр DM (" Режим разъединения" ).

¨ При ошибках в КС станция не получает правильных ответов UA или DM – тогда она снова после истечения тайм-аута Т1 повторяет посылку SABM (с включением Т1).

¨ N2 попыток выдачи SABM не привели к успеху – станция прекращает попытки и извещает об этом верхний протокольный уровень.

В состав кадра SABM обычно включают бит Р=1. Тогда и ответ должен поступить с F=1.

Разъединение соединения

На рисунке 4.33 показана последовательность обмена при разъединении соединения.

Рис.4.33.

Основные этапы следующие:

· В КС выдается команда DISC (" Разъединение" ) в включается таймер Т1.

· Приемная станция выдает в ответ UA и считает соединение разорванным.

· Если при нахождении уже в режиме разъединения станция получает кадр DISC – в ответ посылается кадр DM (" Режим разъединения" ).

· Получив UA станция считает соединение разъединенным, выключает Т1. Тоже самое – при приеме DM.

· Команда DISC обычно посылается с P=1, поэтому в ответе должен быть F=1.

· Не получив ответа за время Т1 станция повторно посылает DISC.

· После N2 неудачных попыток – сообщение верхнему протокольному уровню.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒