Канальний рівень

Канальний рівень вирішує два завдання. Перше завдання – визначення доступності середовища передачі даних. Це завдання вирішується в мережах з роздільним середовищем передачі даних, коли в конкретний момент часу канал зв'язку зайнятий тільки однією парою комп'ютерів. Друге завдання – визначення механізму виявлення і корекції помилок. Обмін даними здійснюється певними порціями, які називаються кадрами. У кожен кадр додаються певні послідовності бітів у початок і кінець для виділення кадру, адреса комп'ютера-відправника, адреса комп'ютера-одержувача. Крім того, у кожен кадр додається контрольна сума, що обчислює, що необхідна для перевірки коректності передачі кадру. Виправлення виявленої помилки можливо за рахунок повторної передачі кадру.

Існує ряд принципів побудови ЛОМ на канальному рівні. Такі принципи ще називають - топологіями.

Топологія типу зірка

Концепція топології мережі у вигляді зірки прийшла із галузі великих ЕОМ, у яких головна машина одержує і обробляє всі дані з периферійних пристроїв як активний вузол обробки даних. Цей принцип застосовується в системах передачі даних, наприклад, в електронній пошті RELCOM. Вся інформація між двома периферійними робочими місцями проходить через центральний вузол обчислювальної мережі (рис. 3.4).

Пропускна здатність мережі визначається обчислювальною потужністю вузла і гарантується для кожної робочої станції. Колізій (зіткнень) даних не виникає. Кабельне з'єднання досить просте, тому що кожна робоча станція пов'язана з вузлом. Витрати на прокладку кабелів високі, особливо коли центральний вузол географічно розташований не в центрі топології. При розширенні обчислювальної мережі не можуть бути використані раніше виконані кабельні зв'язки: до нового робочого місця необхідно прокладати окремий кабель із центра мережі.

Топологія у вигляді зірки є найбільш швидкодіючою із всіх топологій обчислювальних мереж, оскільки передача даних між робочими станціями проходить через центральний вузол (при його гарній продуктивності) за окремими лініями, використовуваним тільки цими робочими станціями. Частота запитів передачі інформації від однієї станції до іншої невисока в порівнянні з іншими топологіями.

Продуктивність обчислювальної мережі в першу чергу залежить від потужності центрального файлового сервера. Він може бути вузьким місцем обчислювальної мережі. У випадку виходу з ладу центрального вузла порушується робота всієї мережі.

Центральний вузол управління - файловий сервер може реалізувати оптимальний механізм захисту проти несанкціонованого доступу до інформації. Вся обчислювальна мережа може управлятися з її центру.

Рисунок 3.4 - Топологія у вигляді зірки

Кільцева топологія

При кільцевій топології мережі робочі станції пов'язані одна з одною по колу, тобто робоча станція 1 із робочою станцією 2, робоча станція 3 із робочою станцією 4 і т.д. Остання робоча станція пов'язана з першою. Комунікаційний зв'язок замикається в кільце (рис. 3.5).

Прокладка кабелів від однієї робочої станції до іншої може бути досить складною і дорогою, особливо, якщо географічно робочі станції розміщені далеко від кільця (наприклад, у лінію).

Повідомлення циркулюють регулярно по колу. Робоча станція посилає за певною кінцевою адресою інформацію, попередньо одержавши з кільця запит. Пересилання повідомлень є дуже ефективним, тому що більшість повідомлень можна відправляти “у дорогу” по кабельній системі одне за одним. Дуже просто можна зробити кільцевий запит на всі станції. Тривалість передачі інформації збільшується пропорційно кількості робочих станцій.

Основна проблема при застосуванні кільцевої топології полягає в тому, що кожна робоча станція повинна брати активну участь у пересиланні інформації, і у випадку виходу з ладу хоча б однієї з них, вся мережа паралізується. Несправності в кабельних з'єднаннях локалізуються легко.

Рисунок 3.5 - Кільцева топологія

Підключення нової робочої станції вимагає короткострокового вимикання мережі, тому що під час установки кільце повинне бути розімкнуте. Обмеження на довжину обчислювальної мережі не існує, тому що воно, в остаточному підсумку, визначається винятково відстанню між двома робочими станціями.

Шинна топологія

При шинній топології середовище передачі інформації подається у формі комунікаційного шляху, доступного для всіх робочих станцій, до якого вони вже повинні бути підключені. Всі робочі станції можуть безпосередньо вступати в контакт із будь-якою робочою станцією, наявною в мережі.

Робочі станції в будь-який час, без переривання роботи всієї обчислювальної мережі, можуть бути підключені до неї або відключені. Функціонування обчислювальної мережі не залежить від стану окремої робочої станції.

Поряд з відомими топологіями обчислювальних мереж кільце, зірка і шина, на практиці застосовується і комбінована, наприклад, деревоподібна структура. Вона складається в основному із комбінацій вищезгаданих топологій обчислювальних мереж.

Рисунок 3.6 - Шинна топологія