1. FUNKCIJE NIVOA VEZE
IV POGLAVLJE

2. FUNKCIJA NIVOA VEZE
Na nivou veze, u saglasnosti sa OSI modelom, potrebno je obaviti veći broj specifičnih funkcija koje se odnose na:
ostvarivanju servisa za potrebe mrežnog nivoa,
odredjivanju načina grupisanja bitova fizičkog nivoa u okvire,
manipulisanju sa greškama u prenosu,
regulisanju toka prenosa okvira tako da se i spori prijemnici ne "prenatrpaju" porukama od strane brzih predajnika

3. Position of the data-link layer

4. Data link layer duties

5. SERVISI NA MREŽNOM NIVOU
Nivo veze treba da obezbedi usluge mrežnom nivou.
Osnovna usluga (servis) odnosi se na prenos podataka sa mrežnog nivoa izvorne mašine ka mrežnom nivou odredišne mašine.
Kod izvorišne mašine na mrežnom nivou egzistira jedan proces (zadatak) koji predaje odredjeni broj bitova nivou veze radi njihovog prenosa ka odredištu.

6. VIRTUELNA I STVARNA KOMUNIKACIJA Virtuelna komunikacija

7. STANDARDNE USLUGE
Nivo veze može biti projektovan da pruži različite usluge, najstandardnije su :
nepotvrdjivanje okvira
potvrdjivanje okvira
potvrdjivanje brojivih poruka

8. -nepotvrdjivanje okvira-
STANDARDNE USLUGE
-nepotvrdjivanje okvira-
Izvorna mašina predaje nezavisne okvire odredišnoj pri čemu ih odredišna ne potvrdjuje.
Na početku i na kraju prenosa ne uspostavlja se i raskida veza, respektivno.
Ako se signal izgubi zbog šuma na liniji ne zahteva se novi pokušaj za slanje.
Ovaj tip prenosa koristi se kod pouzdanih komunikacija.

9. -potvrdjivanje okvira-
STANDARDNE USLUGE
-potvrdjivanje okvira-
Svaki okvir se predaje i potvrdjuje individualno.
Predajnik zna da li je okvir korektno ili ne stigao do prijemnika.
Ako za specificirani vremenski period okvir nije stigao do prijemnika on se šalje ponovo.
Ovaj tip usluga pogodan je za korišćenje kod nepouzdanih veza kakve standardno srećemo kod bežičnog prenosa.

10. -potvrdjivanje brojivih poruka-
STANDARDNE USLUGE
-potvrdjivanje brojivih poruka-
Izvorišna i odredišna mašina pre početka prenosa uspostavljaju vezu.
U toku prenosa, svaki predati okvir se numeriše.
Usluga na nivou veze garantuje da će se svaki okvir korektno primiti i da će okviri biti primljeni u ispravnom redosledu.

11. FORMIRANJE OKVIRA Podaci koji se predaju šalju se u obliku okvira.
Okvir čini deo poruke.
Jedan od standardnih pristupa za detekciju grešaka koji se koristi na nivou veze zasniva se na podeli niza podataka na diskretne okvire i izračunavanju suma-provere (checksum) za svaki okvir.
Kada okvir pristigne, na prijemnoj strani suma provere izračunava se ponovo.
Kada je novodobijena suma provere različita od one koja je sastavni deo okvira, nivo-veze zna da se javila greška i preuzima odgovarajuće akcije (obično se zahteva od predajnika ponovo da pošalje loše primljeni okvir).

12. DEOBA NIZA BITOVA NA OKVIRE
Deoba niza bitova može se ostvariti koristeći jednu od sledećih metoda:
brojanje znakova
karakteri početak i kraj prenosa, sa umetanjem karaktera
umetanje bita

13. DEOBA NIZA BITOVA NA OKVIRE
-BROJANJE ZNAKOVA-
Odredjenim poljem u okviru zaglavlja specificira se broj karaktera u okviru
Primer:
Kada nivo-veze na odredišnom kraju izdvoji iz zaglavlja broj-karaktera, on zna koliko karaktera slede
Problem kod ovog algoritma se javlja ako dodje do greške u prijemu broj-karaktera
Prijemnik će izaći iz sinhronizacije i neće biti u stanju da locira početak novog okvira.

14. DEOBA NIZA BITOVA NA OKVIRE
-karakteri početak i kraj prenosa, sa umetanjem karaktera -
Početak prenosa svakog okvira karakteriše ASCII karakter sekvenca STX DLE, a kraj sekvenca DLE ETX
DLE je Data Link Escape, STX je Start of Text, a ETX je End of Text.
Ako odredište izgubi trag o granicama okvira ono analizira niz STX DLE ili DLE ETX da bi se ustanovilo u kom je stanju.
Ozbiljan problem kod ovog metoda se javlja kod prenosa binarnih podataka kakvi su objektni programi ili FP brojevi. Naime, može da se dogodi da se par karaktera STX DLE ili DLE ETX javi u okviru podataka što ima za efekat narušavanje granica okvira.
Postoji više načina da se uspešno reši ovaj problem. Jedan od njih je sledeći: Predajnik na nivo veze (link layer) pre svakog ASCII DLE karaktera umeće (ubacuje) u nizu karaktera po još jedan DLE karakter.
Ova tehnika se naziva umetanje-karaktera (character stuffing).

15. DEOBA NIZA BITOVA NA OKVIRE
-karakteri početak i kraj prenosa, sa umetanjem karaktera -
Primer:
(a) podaci koji se predaju od nivoa-veze;
(b) podaci nakon umetanja;
(c) podaci nakon restauriranja

16. Example of byte stuffing data link escape (DLE) characters

17. DEOBA NIZA BITOVA NA OKVIRE
-umetanje bita -
Okvir podataka može da sadrži proizvoljan broj bitova
Svaki okvir počinje i završava specijalnim bit oblikom koji se naziva flag-bajt.
Kada predajnik na nivou-veze u informacionom delu naidje na pet uzastopnih jedinica on ubaci 0 u izlaznom nizu bitova.
Kada prijemnik naidje na pet uzastopne jedinice, iza čega sledi 0 bit, on automatski izbacuje umetnuti 0 bit.
Ova tehnika se naziva bit stuffing

18. DEOBA NIZA BITOVA NA OKVIRE
-umetanje bita -
Primer:
početni podaci;
podaci na liniji;
podaci nakon obnavljanja

19. Bit stuffing
Note:
Bit stuffing is the process of adding one extra 0 whenever there are five consecutive 1s in the data so that the receiver does not mistake the data for a flag.

20. Bit stuffing and removal-in HDLC

21. Bit stuffing algorithm-in HDLC

22. KONTROLA GREŠKE Svaki okvir karakteriše markirani početak i kraj
Pitanje: Kako je predajnik siguran da su svi okviri koji su predati mrežnom nivou na odredišnoj strani stigli i prihvaćeni u korektnom redosledu ?
Problem se rešava na sledeći način: Protokolom je odredjeno da prijemnik pošalje predajniku pozitivnu ili negativnu potvrdu o pristiglim okvirima.
Ako predajnik primi pozitivnu potvrdu o okviru on zna da je okvir primljen korektno, u suprotnom sledi negativna potvrda. Za slučaj da je potvrda negativna, predajnik ponovo šalje isti okvir prijemniku.
Predajnik na početku predaje okvira aktivira svoj interni tajmer. U slučaju da se prijemnik nije odazvao za specificirani vremenski period, sa pozitivnom ili negativnom potvrdom, to znači da okvir nije stigao do prijemnika, pa predajnik ponovo šalje istu.

23. UPRAVLJANJE TOKOM PRENOSA
Drugi važni projektanski zahtev koga treba imati u vidu je sledeći: Šta se dešava ako predajnik želi sistematski da predaje podatke brzinom koja je veća od one sa kojom prijemnik može da ih prihvati ?
Standardno ovaj problem se rešava na sledeći način: Na nivou protokola su definisana pravila koja odredjuju kada predajnik može da preda novi okvir.
Pravila definišu da se predajniku zabrani nova predaja sve dok prijemnik ne garantuje da je spreman da primi novi okvir.

24. Error Detection and Correction
Note:
Data can be corrupted during transmission. For reliable communication, errors must be detected and corrected.

25. Types of Error
Single-Bit Error
Burst Error

26. In a single-bit error, only one bit in the data unit has changed.
Note:
In a single-bit error, only one bit in the data unit has changed.

27. A burst error means that 2 or more bits in the data unit have changed.
Note:
A burst error means that 2 or more bits in the data unit have changed.

28. Detection
Redundancy
Parity Check
Cyclic Redundancy Check (CRC)
Checksum

29. Redundancy
Note:
Error detection uses the concept of redundancy, which means adding extra bits for detecting errors at the destination.

30. Detection methods

31. Even-parity concept Note:
In parity check, a parity bit is added to every data unit so that the total number of 1s is even (or odd for odd-parity).
Note:

32. Possibility of parity checking
Note:
Simple parity check can detect all single-bit errors. It can detect burst errors only if the total number of errors in each data unit is odd.

33. Two-dimensional parity

34. Property of two-dimensional parity check
Note:
In two-dimensional parity check, a block of bits is divided into rows and a redundant row of bits is added to the whole block.

35. CRC generator and checker

36. Binary division in a CRC generator

37. Binary division in a CRC checker

38. A polynomial Standard polynomials polynomial representing a divisor
Name
Polynomial
Application
CRC-8
x8 + x2 + x + 1
ATM header
CRC-10
x10 + x9 + x5 + x4 + x 2 + 1
ATM AAL
ITU-16
x16 + x12 + x5 + 1
HDLC
ITU-32
x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + x2 + x + 1
LANs

39. Checksum

40. Data unit and checksum

41. Sender’s and receiver’s steps
The sender follows these steps:
The unit is divided into k sections, each of n bits.
All sections are added using one’s complement to get the sum.
The sum is complemented and becomes the checksum.
The checksum is sent with the data.
The receiver follows these steps:
The unit is divided into k sections, each of n bits.
All sections are added using one’s complement to get the sum.
The sum is complemented.
If the result is zero, the data are accepted: otherwise, rejected.

42. Correction can be achieved by:
Retransmission
Forward Error Correction
Burst Error Correction

43. Data and redundancy bits Number of redundancy bits r
Number of data bits m
Number of redundancy bits r
Total bits
m + r 1 2 3 5 6 4 7 9 10 11

44. Positions of redundancy bits in Hamming code

45. Example of redundancy bit calculation

46. Error detection using Hamming code

47. Burst error correction example

48. Data Link Control and Protocols
Note:
Flow Control
Flow control refers to a set of procedures used to restrict the amount of data that the sender can send before waiting for acknowledgment.
Error Control
Note:
Error control in the data link layer is based on automatic repeat request, which is the retransmission of data.

49. Stop-and-Wait ARQ
Operation
Bidirectional Transmission

50. Normal operation

51. Stop-and-Wait ARQ, lost frame

52. Stop-and-Wait ARQ, lost ACK frame

53. Numbering frames
Note:
In Stop-and-Wait ARQ, numbering frames prevents the retaining of duplicate frames.

54. Stop-and-Wait ARQ, delayed ACK

55. Delayed acknowledgement
Note:
Numbered acknowledgments are needed if an acknowledgment is delayed and the next frame is lost.

56. Piggybacking

57. Go-Back-N ARQ Sequence Number Sender and Receiver Sliding Window
Control Variables and Timers
Acknowledgment
Resending Frames
Operation

58. Sender sliding window

59. Receiver sliding window

60. Control variables

61. Go-Back-N ARQ, normal operation

62. Go-Back-N ARQ, lost frame

63. Go-Back-N ARQ: sender window size

64. The size of the sender window
Note:
In Go-Back-N ARQ, the size of the sender window must be less than 2m; the size of the receiver window is always 1.

65. Selective-Repeat ARQ Sender and Receiver Windows Operation
Sender Window Size
Bidirectional Transmission
Pipelining

66. Selective Repeat ARQ, sender and receiver windows

67. Selective Repeat ARQ, lost frame

68. The size of the sender and receiver window
Note:
In Selective Repeat ARQ, the size of the sender and receiver window must be at most one-half of 2m.

69. HDLC PROTOKOL HDLC je skraćenica od High-level Data Link Control
Da bi zadovoljio potrebe različitih tipova aplikacija, HDLC definiše:
tri tipa stanica
dve link konfiguracije
tri načina rada kod prenosa podataka

70. Tipovi stanica
Primarna stanica - kontroliše rad veze (link-a). Okviri koji se izdaju od strane primarne stanice nazivaju se komande.
Sekundarna stanica - radi pod kontrolom primarne. Okviri inicirani od strane sekundarne stanice nazivaju se odgovori. Primarna stanica održava posebnu logičku vezu (link) sa svakom sekundarnom stanicom na liniji.
Kombinovana stanica - kombinuje osobine primarne i sekundarne stanice. Kombinovana stanica može inicirati kako komande tako i odgovore.

71. Link konfiguracije
Nebalansirana konfiguracija - čini je jedna primarna i jedna ili više sekundarnih stanica, a podržava se prenos tipa polu-, i puni-dupleks.
Balansirana konfiguracija - čine je dve kombinovane stanice, a podržava se prenos tipa polu-, ili puni-dupleks.

72. HDLC link cofigurations

73. Načini rada za prenos podataka
NRM (Normal Response Mode) - koristi se kod nebalansirane konfiguracije. Primarna stanica može inicirati prenos podataka ka sekundarnoj, dok sekundarna može samo predavati podatke kao odziv na komande od strane primarne.
ABM (Asynchronous Balanced Mode) - koristi se kod balansirane konfiguracije. Jedna od kombinovanih stanica može inicirati prenos bez da se primi dozvolu od strane druge kombinovane stanice.
ARM (Asynchronous Response Mode) - koristi se kod nebalansirane konfiguracije. Sekundarna stanica može inicirati prenos bez eksplicitne dozvole primarne. Primarna je i dalje zadužena za održavanje veze, uključujući inicijalizaciju, otkrivanje greške, i logičko raskidanje veze.

74. NRM and ABM NRM (Normal Response Mode)
ABM (Asynchronous Balanced Mode)

75. Struktura okvira kod HDLC-a
HDLC koristi sinhroni prenos.
Prenose se okviri.
Struktura HDLC okvira :
Zaglavlje čine: Flag, adresno i upravljačko polje
Informaciono polje promenljive dužine čine ga podaci
Rep čine: FCS i Flag polje

76. Flag polja Predstavljaju granice okvira sa prednje i zadnje strane.
Flag ima jedinstveni bit oblik
Jedan flag se može istovremeno koristiti kao zatvarajući flag za tekući okvir, i kao početni za naredni.
Na obe strane linije mrežni-interfejs (HDLC kontroleri) permanentno nadgledaju liniju i "hvataju" se za flag sekvencu kako bi sinhronizovali svoj rad u odnosu na početak okvira.
Dok prima okvir, stanica kontinualno prati pojavu sekvence bitova , sa ciljem da odredi trenutak kada nailazi kraj okvira.

77. Adresno polje
Identifikuje sekundarnu stanicu koja predaje ili prima okvir.
Ovo polje se ne koristi kod veze tipa tačka-ka-tački, ali uvek egzistira iz razloga bezbednosti i uniformnosti prenosa.
Adresno polje je obično obima 8 bitova, ali se može proširiti na dužinu multipl od po 7 bitova.
LS bit svakog okteta može biti 1 ili 0 što zavisi od toga da li je taj oktet zadnji ili ne u adresnom polju. Ostalih sedam bitova svakog okteta formiraju deo adrese.
Adresa se interpretira kao broadcast

78. Upravljačko polje
HDLC definiše tri tipa okvira: informacioni, supervizorski i nenabrojivi.
Svaki od pomenutih okvira ima različit format:
Informacioni okvir (I-frame) se koristi za prenos podataka korisniku.
Supervizorski okvir (S-frame) koristi se za potvrdu prijema I-frame-ova i upravljanje razmenom informacije izmedju stanica koje učestvuju u prenosu.
Nenabrojivi okvir (U-frame) obezbedjuje funkcije koje se koriste za upravljanje vezom (link-om).

79. I frame and S frame control field in HDLC

80. U-frame control field in HDLC

81. HDLC frame and frame types

82. Informaciono polje
Postoji samo kod I-frame-ova i kod odredjenih tipova U-frame-ova.
Ovo polje može da sadrži bilo kakvu sekvencu bitova, koji mora biti celobrojni umnožak okteta.
Dužina informacionog polja, do odredjenog maksimuma, može biti promenljiva.

83. FCS (Frame Check Sequence)
Predstavlja kôd za detekciju grešaka koje se mogu javiti u toku prenosa.
Vrednost ovog polja se izračunava na osnovu bitova okvira kada se isključe flag-ovi.
Standardno za izračunavanje FCS-a se koristi 16-bitni polinom, definisan od strane CCITT-a.
Opciono se može koristiti i 32-bitni FCS polinom koji je sledećeg oblika:

84. Derivati HDLC-a -LLC
Logical Link Control-LLC – karakterišu sledeće osobine:
koristi balansni režim rada,
aplicira se kod LAN i WAN računarskih mreža,
podržava peer-to-peer multi-point link konekciju,
servis- nepotvrdjen prijem poruke pri gubitku veze,
šalju se nenabrojivi informacioni okviri (UI-frames)
potvrda gubitka veze,
u sklopu poruke postoje adresno i kontrolno polje (AC-frame)
potvrdjeno uspostavljanje veze koristeći I-okvir

85. Derivati HDLC-a –LAP
Link Access Procedure- LAP karakterišu sledeće osobine:
koristi asinhroni režim rada kod odziva u nebalansiranoj konfiguraciji
podržava rad X.25 mreže,
proširena verzija predstavlja LAP-B,
kod LAP-B razmenjuju se podaci izmedju DTE i mreža sa javnom komutacijom ili privatnih mreža,
veze su tipa tačka-ka-tački (point-to-point),
nudi se asinhroni balansirani režim rada

86. Formati upravljačkih okvira na nivou veze kod različitih tipova protokola

87. U-frame control command and response
Command/response
Meaning
SNRM
Set normal response mode
SNRME
Set normal response mode (extended)
SABM
Set asynchronous balanced mode
SABME
Set asynchronous balanced mode (extended) UP
Unnumbered poll UI
Unnumbered information UA
Unnumbered acknowledgment RD
Request disconnect
DISC
Disconnect DM
Disconnect mode
RIM
Request information mode
SIM
Set initialization mode
RSET
Reset
XID
Exchange ID
FRMR
Frame reject

88. Example-1

89. Example-2

90. SDLC PROTOKOL
Primer: