Канальний рівень моделі OSI

Канальний рівень - рівень мережевої моделі OSI, призначений для обміну даними між вузлами, що знаходяться в тому ж сегменті локальної мережі, шляхом передачі спеціальних блоків даних, які називаються кадрами (frame). У процесі формування кадрів дані забезпечуються службовою інформацією (заголовком), необхідної для коректної доставки одержувачу, і, відповідно до правил доступу до середовища передачі, вирушають на фізичний рівень. Таким чином канальний рівень забезпечує створення, передачу та прийом кадрів даних.

Цей рівень обслуговує запити мережного рівня та використовує сервіс фізичного рівня для прийому та передачі пакетів.

У локальних мережах канальний рівень поділяється на два підрівні:

рівень керування логічним каналом (logical link control, LLC).
рівень доступу до середовища (media access layer, MAC),

Процедура доступу до середовища є головною функцією МАС-рівня. У мережах Ethernet використовується метод доступу до середовища передачі даних, званий методом колективного доступу з розпізнаванням несучої та виявленням колізій (carrier sense multiple access with collision detection, CSMA/CD). Цей метод застосовується виключно у мережах з логічною загальною шиною (до яких належать і радіомережі, що породили цей метод).

Коли пристрої намагаються використовувати середовище одночасно, виникають колізії кадрів. Протоколи канального рівня виявляють такі випадки та забезпечують механізми для зменшення їх кількості або їх запобігання.

Колізія (англ. collision — помилка накладання, зіткнення) — у термінології комп'ютерних та мережевих технологій, накладання двох і більше кадрів від станцій, які намагаються передати кадр в один і той самий моментчасу.

Всі комп'ютери такої мережі мають безпосередній доступ до загальної шини, тому вона може бути використана для передачі між будь-якими двома вузлами мережі. Одночасно всі комп'ютери мережі мають можливість негайно (з урахуванням затримки розповсюдження сигналу за фізичним середовищем) отримати дані, які кожен з комп'ютерів почав передавати у загальну шину.

Щоб отримати можливість передавати кадр, станція повинна переконатися, що середовище, що розділяється, вільна. Це досягається прослуховуванням несучої частоти (carrier-sense).

При описаному підході можлива ситуація, коли дві станції одночасно намагаються передати кадр даних із загального середовища. Механізм прослуховування середовища та пауза між кадрами не гарантують захисту від виникнення такої ситуації, коли дві або більше станції одночасно вирішують, що середовище є вільним, і починають передавати свої кадри. Говорять, що при цьому відбувається колізія (collision), оскільки вміст обох кадрів стикається на загальному кабелі і відбувається спотворення інформації - методи кодування, які використовуються в Ethernet, не дозволяють виділяти сигнали кожної станції із загального сигналу.

Колізія – це нормальна ситуація у роботі мереж Ethernet. Для виникнення колізії не обов'язково, щоб кілька станцій розпочали передачу абсолютно одночасно, така ситуація є малоймовірною. Набагато ймовірніше, що колізія виникає через те, що один вузол починає передачу раніше за інший, але до другого вузла сигнали першого просто не встигають дійти до того часу, коли другий вузол вирішує почати передачу свого кадру. Тобто колізії це наслідок розподіленого характеру мережі.

Формат кадру Ethernet

Канальний рівень забезпечує коректність передачі кожного кадру, поміщаючи спеціальну послідовність бітпочаток і кінець кожного кадру, щоб відзначити його, а також обчислює контрольну суму, підсумовуючи усі байти кадру певним способом і додаючи контрольну суму до кадру. Коли кадр приходить, одержувач знову обчислює контрольну суму отриманих даних і порівнює результат із контрольною сумою з кадру. Якщо вони збігаються, кадр вважається правильним та приймається. Якщо контрольні суми не збігаються, то фіксується помилка.

Наведений вище кадр є кадром MAС-підрівня, і відповідно до стандарту 802.2 в його полі даних вкладається кадр підрівня LLC з віддаленими прапорами початку і кінця кадру. Цей підрівень забезпечує єдиний, незалежний від методу доступу, що використовується, інтерфейс з верхнім (мережевим) рівнем.

Службовий заголовок кадру LLC має три поля: точка входу в сервіс призначення(Destination Service Access Point, DSAP),точка входу в сервіс джерела(Source Service Access Point, SSAP)та поле управління . Перші два поля можуть бути використані для характеризування протоколів верхнього рівня, дані яких представлені в полі даних кадру LLC. Поле управління використовується для реалізації процедури встановлення з'єднання на канальному рівні, але воно рідко використовується у протоколах локальних мереж. Результуючий кадр MAC/LLC зображений у лівій частині малюнка нижче:

Preamble Преамбула	SFD	DA Адреса призначення	SA Адреса Джерела	Type/Length Тип/Довжина	DSAP	SSAP	Поле управління	Data Дані	FCS Контрольна сума
7 байт	1 байт	6 байт	6 байт	2 байти	1 байт	1 байт	1 байт	46-1497 байт	4байта

Старші три байти є ідентифікатор виробника обладнання (Vendor codes або OUI - Organizational Unique Identifier), молодші - індивідуальний ідентифікатор пристрою або номер інтерфейсу.

За унікальність останніх відповідає виробник обладнання, їх значення встановлюється на заводі і є унікальним для кожного випущеного пристрою.