Протоколы передачи данных: типы и принципы работы

Понятие и функции протоколов передачи данных. В телекоммуникационных системах взаимодействие между оборудованием регулируется строгим набором правил, известных как протоколы. Эти правила реализуются преимущественно за счет программного обеспечения, управляющего терминальным оборудованием передачи данных, а не только с помощью встроенного аппаратного обеспечения. Основная задача протоколов — организация надежного и упорядоченного обмена информацией между цифровыми устройствами. Они определяют критически важные аспекты связи, включая методы группировки битов в кадры (формирование фреймов), обнаружение и исправление ошибок (контроль ошибок), а также нумерацию сообщений для сохранения их последовательности.

Ключевые аспекты управления передачей. Помимо основных функций, протоколы решают задачи отделения полезной информации от служебной (принцип прозрачности), идентификации передающего и принимающего оборудования (линейный контроль). Они также регулируют процедуры установления соединения (управление стартом) и его корректного завершения (управление перерывами). Существует несколько типов протоколов, классифицируемых по способу организации данных: символьно-ориентированные, байт-ориентированные и бит-ориентированные. Каждый тип предлагает уникальные подходы к структурированию информации и управлению потоком данных.

Типы протоколов: символьные и байтовые. Классическим примером символьно-ориентированного протокола является Протокол двоичной синхронной передачи данных (BiSync или BSC) от компании IBM. В таких протоколах для управления передачей используются специальные управляющие символы из заданного набора. Другой подход демонстрируют байт-ориентированные протоколы, такие как Протокол сообщений цифровой передачи данных (DDCMP), разработанный компанией Digital Equipment Corporation (DEC). В DDCMP данные организуются в структуры, где заголовок содержит всю необходимую управляющую информацию, включая номер сообщения и адрес назначения.

Бит-ориентированные протоколы и их преимущества. Третью категорию составляют бит-ориентированные протоколы, ярким представителем которых является Протокол синхронного управления передачей данных (SDLC) от IBM. В отличие от символьных протоколов, SDLC оперирует не символами, а уникальными битовыми последовательностями для обозначения начала и конца кадра. Как показано на Рис. 9.16, фрейм SDLC всегда начинается и заканчивается уникальной флаговой последовательностью битов 01111110. Ключевым преимуществом этого подхода является принцип прозрачности, позволяющий передавать любую последовательность битов данных без риска ее запутать с управляющими символами.

Структура кадров на примере протоколов. Рассматривая примеры на Рис. 9.16, можно детально изучить структуру кадров разных протоколов. В символьно-ориентированном протоколе BiSync используются специальные символы, такие как SOH (Start of Header), для обозначения начала заголовка и управления процессом накопления контрольных кодов. Байт-ориентированный протокол DDCMP имеет заголовок, содержащий номер сообщения, адрес и код CRC (Cyclic Redundancy Check), затем следует текст сообщения, и кадр завершается вторым кодом CRC. Во фрейме бит-ориентированного протокола SDLC биты в поле FCS (Frame Check Sequence) представляют собой код CRC, используемый для контроля ошибок.

Эволюция и значение протоколов. Эволюция от символьно-ориентированных протоколов к бит-ориентированным, таким как SDLC, ознаменовала значительный прогресс в гибкости и эффективности передачи данных. Способность бит-ориентированных протоколов обеспечивать полную прозрачность данных сделала их фундаментом для многих более поздних и сложных сетевых технологий, включая широко известный HDLC (High-Level Data Link Control). Таким образом, понимание принципов работы этих протоколов необходимо для осмысления развития цифровых коммуникаций и архитектуры современных сетей.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Бигелоу С.Д., Карр Д.Д., Виндер С..

Источник: Энциклопедия телефонной электроники.

Данные публикации будут полезны студентам и специалистам в области телекоммуникаций и сетевых технологий, инженерам, изучающим принципы передачи данных, а также всем, кто интересуется историей и эволюцией модемной связи и базовыми сетевыми протоколами.