Канальный уровень (Data Link layer)

Канальный уровень представляет собой весьма мощный и законченный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети.

В промышленных сетях протоколы канального уровня оказываются самодостаточными транспортными средствами и допускают работу поверх них непосредственно протоколов прикладного уровня или приложений, без привлечения средств сетевого и транспортного уровней.

К основным задачам канального уровня относятся:

• проверка доступности среды передачи. В некоторых сетях линии связи используются (разделяются) попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому, перед началом сеанса передачи канальный уровень проверяет, не занята ли среда передачи данных.

• управление потоком данных на уровне звена;

• обеспечение кодонезависимой передачи;

• формирование кадров.На канальном уровне данные, определенные к передачи, группируются в наборы, называемые кадрами (frames). Для выделения каждого кадра канальный уровень помещает специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра.

• следующей задачей является обнаружение и коррекция ошибок. Для этого канальный уровень вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом, и добавляет ее предаваемому кадру. Когда кадр приходит по сети, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

• исправление ошибок за счет повторной передачи поврежденных кадров. Необходимо отметить, что эта функция не обязательна для канального уровня, поэтому в некоторых протоколах этого уровня она отсутствует, например, в Ethernet.

• устранение последствий потерь или дублирования кадров;

В протоколах канального уровня, используемых в Промышленных сетях, заложена конкретная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Хотя канальный уровень и обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает только в сети с совершенно определенной топологией связей, именно той топологией, для которой он был разработан

К таким типовым топологиям, поддерживаемым протоколами канального уровня локальных сетей, относятся общая шина, кольцо, звезда, а также структуры, полученные из них с помощью мостов и коммутаторов. Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, lOOVG-AnyLAN.

В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами.

Но для обеспечения качественной транспортировки сообщений в сетях любых топологий и технологий функций канального уровня оказывается недостаточно, поэтому в модели OSI решение этой задачи возлагается на два следующих уровня — сетевой и транспортный.