Adatkapcsolati réteg

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Az adatkapcsolati réteg (angolul: Data Link Layer) az OSI hivatkozási modell második rétege. Esetében a csatorna adategységei a keretek. A réteg alapvető feladata a hibamentes átvitel biztosítása a szomszéd gépek között, vagyis a hibás, zavart, tetszőlegesen kezdetleges átviteli vonalat hibamentessé transzformálja az összeköttetés fennállása alatt. Az adatokat adatkeretekké (data frame) tördeli, továbbítja, a nyugtát fogadja, hibajavítást és forgalomszabályozást végez. Két pont között a kommunikációs áramkörök hibáznak, véges az adatátviteli sebességük és késleltetést is okoznak.

  • hálózati rétegnek nyújtott szolgáltatás
  • nyugtázatlan összekötés nélküli szolgálat
  • nyugtázott összekötés nélküli szolgálat
  • nyugtázott összekötés alapú szolgálat
  • keretezés (kezdet, vég)
  • karakterszámlálás
  • kezdő és végkarakterek
  • kezdő és végbitek
  • fizikai rétegbeli kódolásértés
  • hibavédelem (error control)
  • pontosan egyszeri megérkezés (időzítők, számlálók kezelése), ismétléssel javítás
  • forgalom szabályozás (flow control)
  • adó gyors, vevő lassú

Hibajelzés és javítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Hibajavító kódolás: n = m + r (adat és ellenőrző bitek) Kódszavak Hamming távolság, d távolság (különbözőségek száma), d egybites hiba kell az egymásba való átmenethez: d hibát jelezni d+1 távolságú kód kell, d hibát javítani 2d+1 kód kell. 1 bites javító minta: (n+1) x 2m = 2n, n = m + r, (m+r+1) <= 2r, m=7, r=? 11<= 24 11. bitet a 1,2,8 bit ellenőriz Ellenőrző bitek: 1, 2, 4, 8 pozícióban, 3=1+2 , 5=1+4 , 11=1+2+8 ellenőrzőbit páros Hibajelző kódok

  • Paritás bit, kereszt és hossz paritás bitek
  • Polinom-kód (cyclic redundancy code, CRC)

M (X), rn G(X) generátor polinom foka, m+r, T(x)=M(x)+ Or(x) T(x) / G(x) = 0 8 bithez CRC-16 felismer minden egybites és kétbites hibát, minden páratlan számú hibás bitet tartalmazó hibát, valamint minden 16 vagy kevesebb bitnyi csoportos hibát, a 17 bites csoportok 99,997, a 18 vagy több bitesek 99,998 százalékát.

Elemi adatkapcsolati protokollok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Szimulátor elemei, deklarációk C nyelven. Frame = bind, request, ack, info.
  • Korlátozás nélküli szimplex protokoll
  • Szimplex megáll és vár protokoll
  • Szimplex protokoll zajos csatornához.

Csúszóablakos protokoll[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Az adatra ráültetésként (piggybacking) küldjük a nyugtát
  • n bites mezőben van egy sorszám (0 * 2n-1 között), küldött keret sorszáma
  • Lényege: az adási ablak hossza, amely meghatározza, hogy hány keretet tudunk folyamatosan adni a nyugtázás bevárása nélkül
  • 1-4 méretű csúszóablakos protokoll
  • n visszalépést alkalmazó protokoll (go back n)
  • Szelektív ismétlési (selective repeat) a vevő elfogadja és puffereli a sérült keret után jövő további kereteket, időzítés lejárta után az adó elküldi ezt a keretet.

Példák adatkapcsolati protokollokra[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • HDLC (High-level Data Link Control) magas szintű adatkapcsolati vezérlés IBM SDLC, ANS, ADCCP, CCITT LAP-B, ISO HDLC bitalapú, bitbeszúrással transzparens, duplex, kétirányú adatátvitel, kellően hatékony, klasszikussá vált, stabil adatkapcsolati protokoll. 01111110 keret, cím, vezérlés, adat, ellenőrzőösszeg CRC-CCITT, 01111110
  • Internet adatkapcsolati rétege (otthoni PC telefonon keresztül)
  • Slip (Serial Line IP) soros vonali IP kapcsolat 1984, RFC 1055, RFC 1144, fő probléma, hogy nem csinál hibajelzést és javítást, csak az IP-t támogatja, előre kell ismerni az IP címeket, nem végez azonosítást, nem Internet szabvány.
  • PPP (Point-to Point Protocol) IETF az RFC 1661, 1662, 1663-ban definiáltatta, keretez, LCP az adatkapcsolati protokoll, NCP a hálózati interfész protokoll. HDLC-szerű csak karakteresen oldja meg az algoritmusokat.
  • ATM adatkapcsolati rétege (TC alréteg). Csak a cellafej ellenőrzött (5 bájt = 32 bit vezérlés + 8 bit ellenőrző bit) HEC (Header Error Control) javítja az egybites hibákat több bites hibát csak jelez. Cella-továbbítás aszinkron esetben azonnal, szinkron esetben az időzítésnek megfelelően. Szinkronizálás, n darab egymás utáni jó HEC (Header Error Control), vadászat, előszinkron, szinkron állapot a rosszindulatú "HEC" elkerülésére (adatok közé HEC), az adatbiteket összekeverik. Az adatszóró hálózatok esetén felmerül a kérdés az adatkapcsolati réteget illetően, hogy hogyan szabályozni az osztott csatornához való hozzáférést. Ezzel a problémával az adatkapcsolati rétegnek egy speciális alrétege, a közeg-hozzáférési réteg alréteg foglalkozik.

Közeg-hozzáférési módszerek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

További elnevezések: véletlen hozzáférésű csatorna (random access channel, multiaccess channel) többszörös elérési csatorna. A LAN-oknál az adatkapcsolati réteg két alrétegre bomlik, a felső az LLC, (Logical Link Control), amely hasonlít az előző fejezet adatkapcsolati feladatához, az alsó a MAC (medium Access Control), amely a közeg használatának vezérléséért felelős (igaziból a fizikai réteghez tartozik). Néhány többszörös hozzáférésű protokollok ALOHA, 1970, Hawaii, Norman Abramson (pure ALOHA). Poisson eloszlást feltételezve 18% az elérhető legjobb csatornakihasználtság. Réselt ALOHA, 1972, Roberts, 37%, a rés elején van a sok ütközés (slotted ALOHA)

Vivőjel érzékelés (carrier sense protocols)[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • 1-perzisztens CSMA (Carrier Sense Multiple Access) vár amíg szabad a csatorna, azután ad, ha ütközik, véletlen idő után 1 valószínűséggel ad.
  • nem-perzisztens CSMA, ha foglalt a csatorna, nem figyel folyamatosan, véletlen ideig vár (nem mohó)
  • p-perzisztens CSMA, réselt csatorna esetén, szabad rés esetén p valószínűséggel adni kezd

CSMA ütközésérzékeléssel CSMA/CD (Collision Detection), sérült keretek küldésének megszakításával időt takarít meg, a versenyes periódusban van főként az ütközés. Ütközés érzékelésénél leállás. Ütközésmentes protokoll

  • Bit térkép protokoll N darab 1 bites időrés lefoglalásos (reservation) protokollal
  • Bináris visszaszámlálás, sorrendben a legnagyobb helyértékű biteket jelentő állomások az adó joggal rendelkezők, a kisebbek kilépnek
  • Korlátozott versenyes, a résekért csoportok versenyeznek (csoport változó)
  • Adaptív fabejárás, a rések a fa szerkezetével kapcsolatosak
  • Hullámhosszosztásos protokoll. A WDMA (Wavelength Division Multiple Access), két csatorna, egy keskeny az állomás felé érkező vezérlőjeleknek, egy széles az adatkeretek továbbítására.

Vezeték nélküli LAN protokollok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) 1990, Karl, IEEE 802.11 alapján, RTS darabszám, CTS darabszám
  • MACAW, 1994, Bharghavan, javított MACA, ACK, torlódási információk megosztása.
  • Digitális cellarádió
  • GSM (Global System for Mobile Communications, EU), vonalkapcsolt, 900 MHz, DCS 1800 Mhz-en az újabb, 5000 oldal, 124 × 200 KHz × 2 csatorna FDM-mel, 8 különböző összeköttetés TDM-mel, réselt ALOHA 8 adatkeret alkot egy TDM keretet és 26 TDM keretből áll össze 120 ms multikeret. 51 részt tartalmaz multikeretet is használnak.