Канальный уровень ( англ. Data Link layer ), также уровень передачи данных , уровень звена данных — второй уровень сетевой модели OSI , предназначенный для передачи данных узлам , находящимся в том же сегменте локальной сети . Также может использоваться для обнаружения и, возможно, исправления ошибок, возникших на физическом уровне . Примерами протоколов, работающих на канальном уровне, являются: Ethernet для локальных сетей (многоузловой), Point-to-Point Protocol (PPP) , HDLC и для подключений точка-точка (двухузловой).

Описание

Канальный уровень отвечает за доставку кадров ( frame ) между устройствами, подключенными к одному сетевому сегменту. Кадры канального уровня не пересекают границ сетевого сегмента. Кадры передаются последовательно с обработкой кадров подтверждения , отсылаемых обратно получателем .

Функции межсетевой маршрутизации и глобальной адресации осуществляются на более высоких уровнях модели OSI, что позволяет протоколам канального уровня сосредоточиться на локальной доставке и адресации.

Заголовок кадра содержит аппаратные адреса отправителя и получателя, что позволяет определить, какое устройство отправило кадр и какое устройство должно получить и обработать его. В отличие от иерархических и маршрутизируемых адресов, аппаратные адреса одноуровневые. Это означает, что никакая часть адреса не может указывать на принадлежность к какой-либо логической или физической группе.

Когда устройства пытаются использовать среду одновременно, возникают коллизии кадров . Протоколы канального уровня выявляют такие случаи и обеспечивают механизмы для уменьшения их количества или же их предотвращения.

Многие протоколы канального уровня не имеют подтверждения о приёме кадра, некоторые протоколы даже не имеют контрольной суммы для проверки целостности кадра . В таких случаях протоколы более высокого уровня должны обеспечивать управление потоком данных, контроль ошибок , подтверждение доставки и ретрансляции утерянных данных.

На этом уровне работают коммутаторы , мосты .

В программировании доступ к этому уровню предоставляет драйвер сетевой платы. ^{[ источник не указан 4097 дней ]} В операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: , NDIS . ^{[ источник не указан 4097 дней ] [ значимость факта? ]}

Длина пакета, формируемого протоколом канального уровня, ограничена сверху посредством MTU . MTU может быть изменено. Минимальная длина кадра прописывается в стандартах и не может быть изменена.

Подуровни канального уровня

Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня. MAC (Media Access Control, или Medium Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

Функции канального уровня

1. Получение доступа к среде передачи. Обеспечение доступа — важнейшая функция канального уровня. Она требуется всегда, за исключением случаев, когда реализована полносвязная топология (например, два компьютера, соединенных через кроссовер, или компьютер с коммутатором в полнодуплексном режиме).
2. Выделение границ кадра. Эта задача также решается всегда. Среди возможных решений этой задачи — резервирование некоторой последовательности, обозначающей начало или конец кадра.
3. Аппаратная адресация (или адресация канального уровня). Требуется в том случае, когда кадр могут получить сразу несколько адресатов. В локальных сетях аппаратные адреса ( MAC-адреса ) применяются всегда.
4. Обеспечение достоверности принимаемых данных. Во время передачи кадра есть вероятность, что данные исказятся. Важно это обнаружить и не пытаться обработать кадр, содержащий ошибку. Обычно на канальном уровне используются алгоритмы контрольных сумм, дающие высокую гарантию обнаружения ошибок.
5. Адресация протокола верхнего уровня. В процессе декапсуляции указание формата вложенного PDU существенно упрощает обработку информации, поэтому чаще всего указывается протокол, находящийся в поле данных, за исключением тех случаев, когда в поле данных может находиться один-единственный протокол.

Примечания

Литература

• А.А.Зайка. . — ОЛМА-ПРЕСС. — М. , 2006. — С. 39—40.
• А.Ю.Филимонов. . — СпБ., 2003. — С. 9—10,33-65.
• Таненбаум Эндрю С, Уэзеролл Дэвид. = Computer Networks. — 5-е. — СПб. : «Питер», 2019. — С. 59,216-280.

Ссылки

• (неопр.) 46—48. ISO .
• (неопр.) 45—47. Росстандарт .