План-конспект урока по теме Сервисы канального уровня

Этапы урока

Содержание этапов урока

1. Организационный момент.

Цели для преподавателя:

- создать условия для возникновения у обучающихся внутренней потребности включения в учебную деятельность;

- способствовать повышению мотивации учения.

Цели для обучающихся:

- включиться в учебную деятельность;

- подготовиться к восприятию нового учебного материала.

Цели этапа занятия достигаются посредством:

-объявления темы занятия и постановки общих целей;

- разъяснения роли изучаемого содержания в процессе формирования конкретных общих и профессиональных компетенций;

- раскрытия значения изучаемого содержания для будущей профессиональной деятельности;

1. Вводный инструктаж

1.1. Проверка наличия обучающихся. Повторение техники безопасности в кабинете информатики.

Начинаем занятие. Отметим отсутствующих на занятие и проверим вашу готовность к занятию на наличие тетрадей.

1.2. Целевая установка на урок.

Сегодня у нас новая тема «Сервисы канального уровня, предоставляемые сетевому уровню. Основные задачи канального уровня: разбиение данных на кадры, обнаружение и исправление ошибок физического уровня, управление потоком», запишите тему занятия в тетрадях.

Обучающиеся записывают тему занятия.

Эта тема имеет большое профессиональное значение. Она направлена на формирование такой компетенции как «организовывать собственную деятельность выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество».

2. Изучение нового учебного материала (способов действий).

Цели для преподавателя:

- познакомиться с понятием спутниковые системы передачи данных

- рассмотреть основные типы спутниковых систем

- рассмотреть особенности, достоинства и недостатки использования

Цели для обучающихся:

- рассмотреть сервисы канального уровня

- познакомиться с основными задачами канального уровня

-рассмотреть основные способы исправления ошибок

Цели этапа занятия достигаются посредством:

- обеспечения понимания планируемого результата деятельности, основных путей его достижения;

- определения критериев, позволяющих обучающимся самостоятельно определять степень достижения запланированного результата;

- организации активной самостоятельной деятельности обучающихся по написанию лекции во время занятия.

2. Теоретическая часть.

Основная задача канального уровня - обеспечить сервис сетевому уровню по передаче и приему данных. Назначение этого сервиса - передать данные от процесса на сетевом уровне одной машины процессу на сетевой уровень другой машины. Как это происходит, показано на рисунке 3-1 (а). Фактически процесс передачи сложнее, что проиллюстрировано на рисунке 3-1 (b). Однако для простоты изложения мы будем придерживаться первой схемы.

Рисунок 3-1. Передача данных - виртуальная (a), фактическая (b)



Канальный уровень может обеспечивать различный сервис. Хотя этот сервис может варьироваться от системы к системе, есть три общих видов сервиса:

1. Сервис без уведомления и без соединения

1. Сервис с уведомлением и без соединения

1. Сервис с уведомлением и с соединением

Сервис без уведомления и без соединения не предполагает, что до начала передачи должно быть установлено соединение, которое после передачи должно быть разорвано, что факт приема переданного кадра должен подтверждаться специальным сообщением. Если в результате помех на физическом уровне кадр будет потерян, то никаких попыток его восстановить на канальном уровне произведено не будет. Этот класс сервиса используется там, где физический уровень обеспечивает настолько высокую надежность при передаче, что потери кадров происходят редко и восстановление при потере кадров можно переложить на верхние уровни. Этот вид сервиса также применяют при передаче данных в реальном времени там, где лучше потерять часть данных, чем увеличить задержку при их доставке. Например, передача речи, видео изображения. Большинство ЛВС использует этот вид сервиса на канальном уровне.

Следующий вид сервиса – сервис с уведомлением без соединения. В этом виде сервиса получение каждого посланного кадра должно быть подтверждено. Если подтверждения не пришло в течение определенного промежутка времени, то считают, что кадр не принят и должен быть послан опять. Этот вид сервиса используется в ненадежной физической среде передачи, например, беспроводной.

Можно было бы, конечно, подтверждать не кадры, а все сообщение целиком на сетевом уровне. Однако это было бы невыгодно для больших сообщений. Например, если при передаче этих данных разрушалось бы 10-20% кадров, то повторная передача таких сообщений заняла бы больше времени, чем передача их отдельных фрагментов. Поэтому подтверждение на канальном уровне следует рассматривать как минимизацию затрат на передачу данных, а не необходимость.

Наиболее сложный класс сервиса на канальном уровне - сервис с соединением и уведомлением. Этот класс сервиса предполагает, что до начала передачи между машинами устанавливают соединение и данные передают по этому соединению. Каждый передаваемый кадр нумеруется, и канальный уровень гарантирует, что он будет обязательно получен, причем только один раз, а также что все кадры будут получены в надлежащей последовательности. При сервисе без соединения этого гарантировать нельзя, потому что потеря подтверждения получения кадра приведет к его пересылке, что, в свою очередь, приведет к появлению нескольких идентичных кадров. Использование сервиса с соединением особенно полезно в том случае, когда канал образует СПД. Как мы уже видели, в СПД может быть достаточно сложная организация канала, при которой может происходить коммутация потоков данных самыми разными способами. Здесь полезно вспомнить структуру кадра в Х.25, рассмотренную в разделе 2.3. С точки зрения структуры, в Х.25 есть три вида кадров: с 3-битовым полем номера кадра, 7- и 12-битовым. Таким образом, в Х.25 предусмотрен сервис с соединением, причем, в зависимости от длины передаваемых данных, можно оптимизировать затраты на поддержку соединения.

При сервисе с соединением и уведомлением передача данных разбивается на три этапа. На первом этапе устанавливают соединение: на обеих машинах инициируют переменные и счетчики, отслеживающие, кадры с какими номерами были приняты, а с какими нет. На втором этапе передают нужные кадры. На третьем - соединение разрывают: переменные, счетчики, буферы и другие ресурсы, использованные для поддержки соединения, освобождают.

На рисунке 3-2 показан типичный фрагмент WAN, где два маршрутизатора соединены через телефонную линию. Когда кадр поступает на маршрутизатор, аппаратура проверяет контрольную сумму и передает кадр канальному уровню. Канальный уровень проверяет, является ли поступивший кадр ожидаемым, и если да, то передает пакет, расположенный в кадре, сетевому уровню на другой машине.

Рисунок 3-2. Размещение протокола канального уровня


3.1.2. Разбиение на кадры

Сервис, создаваемый канальным уровнем для сетевого уровня, опирается на сервис, создаваемый физическим уровнем. На физическом уровне принимают и передают потоки битов. Отправленное количество битов не обязательно должно быть равно принятому количеству битов, значение посланного бита также не обязательно должно быть равно принятому значению бита. Поэтому на канальном уровне нужны специальные действия по обнаружению и исправлению таких ошибок.

Типовой подход к решению подобных проблем - разбиение потока битов на кадры, подсчет контрольной суммы для каждого кадра и передача этой суммы вместе с кадром данных. При приеме контрольная сумма вычисляется для каждого кадра заново и сравнивается с той, что хранится в кадре. Если они различаются, то это признак ошибки передачи. На канальном уровне должны быть приняты меры к исправлению ошибки, например, сбросить плохой кадр и послать сообщение об ошибке тому, кто прислал этот кадр.

Разбиение потока битов на кадры - задача не простая. Один из способов - делать паузу между битами разных кадров. Однако в сети, где нет единого таймера, нет гарантии, что эта пауза всегда будет одинаковой, или, наоборот, не появится новая пауза там, где ее не должно было быть.

Так как методы, использующие временные задержки, не надежны, применяются другие методы. Здесь мы рассмотрим четыре основных метода:

1. счетчик символов

1. вставка специальных стартовых и конечных символов

1. вставка стартовых и концевых битов

1. нарушение кодировки на физическом уровне

4. Задание на дом.

Цели для преподавателя:

- провести анализ и оценку успешности достижения цели урока, перспектив последующей работы;

- мобилизовать обучающихся на рефлексию результатов учебной деятельности;

- поставить цели самостоятельной работы для обучающихся (что должны сделать обучающиеся в ходе выполнения домашнего задания).

Цели для обучающихся:

- уяснить цели и содержание домашнего задания.

Цели этапа урока достигаются посредством:

- достижения открытости обучающихся в осмыслении своих действий и самооценки;

- определения для обучающихся содержания и объема домашнего задания.

4.Заключительная часть. Подведение итогов, выставление отметок.

Сегодня мы с вами: рассмотрели сервисы канального уровня, познакомились с основными задачами канального уровня, рассмотрели основные способы исправления ошибок

4.1. Определение задания на дом.

Задание. К следующему занятию выучите лекцию. Составить инструкционную технологическую карту.