I protocolli DATA LINK

Il livello Data Link funge da interfaccia fra il livello fisico e il livello di rete.

I servizi offerti dal livello di data link possono essere raggruppati in tre categorie:

i servizi non orientati alla connessione senza riscontro, non richiedono che l'interlocutore sia presente e ne che quest ultimo invii un messaggio di avvenuta ricezione.

i servizi non orientati alla connessione con riscontro, dove è richiesto che il ricevente, una volta acquisito il frame, invii un messaggio di avvenuta ricezione (ACK)  o viceversa se non ha ricevuto il frame (NACK).

i servizi orientati alla connessione, i quali richiedono che venga stabilito un vero e proprio collegamento logico fra gli interlocutori prima dello scambio dei dati.

La suddivisione dei pacchetti in frame

Una delle funzioni più importanti compiute nel data link è quella della suddivisione dei pacchetti in frame secondo tecniche differenti:

◊ a conteggio di byte

prevede che il frame sia preceduto da un campo intestazione che contiene la sua lunghezza in byte, e che lo stesso si chiuda con uno o più byte di checksum per il controllo degli errori.

Su questo tipo di tecnica il ricevitore potrà effettuare due diversi tipi di controlli, uno sul campo di checksum e uno sui byte effettivamente ricevuti.

Con questa tecnica sorgono però dei problemi, infatti se il campo intestazione contiene un errore, il ricevente non saprà mai se quel campo è corretto o meno e basandosi su quello interpreterebbe male il frame.

Per eliminare questo inconveniente infatti si utilizza un'altra tecnica:

◊ a riempimento di caratteri;

prevede che ogni frame inizi con la sequenza DLE STX (che vuole dire: Data Link Escape, Start of TeXt), e si chiuda con la sequenza DLE ETX (Data Link Escape, End of TeXt);

codici che permettono al ricevitore di riconoscere l'inizio e la fine del frame.

Anche questa tecnica però ha i suoi limiti poiché non risolve il problema del riconoscimento e inoltre fa riferimento al codice ASCII codificando ogni singolo carattere su un numero fisso di bit (8 di solito), ma le moderne reti di computer prevedono una codifica su un numero variabile di bit.

Per questo motivo questa tecnica è stata completamente rimpiazzata con la tecnica:

◊ a riempimento di bit;

questa tecnica prevede che il frame venga delimitato da due identiche configurazioni binarie (01111110). Anche se potrebbe capitare che il frame contenga la stessa configurazione.

Il controllo degli errori

Una volta delimitati i frame è necessario poterli controllare in modo da eliminare al meglio gli eventuali errori.

Generalmente questo problema può essere risolto imponendo che ogni ricevente, una volta ricevuti i dati, invii un segnale di avvenuta trasmissione (ACK), in caso contrario il ricevente manderà un segnale di non avvenuta ricezione (NACK), invitando il trasmettitore a rinviare il frame.

Esiste però la possibilità che per un malfunzionamento hardware, un frame vada perduto durante il tragitto, in questo caso il trasmettitore rimane in attesa di un messaggio di ACK dal ricevente, che non arriverà mai, formando così una situazione di stallo.

Per evitare lo stallo, si è pensato all'utilizzo di timer in modo che il trasmettitore, finito il tempo d'attesa, possa procedere a ritrasmettere il frame perduto, cercando di ripristinare la comunicazione. (tecnica del timeout)

La sincronizzazione

Un altro compito del livello di data link, è quello di garantire la correttezza della trasmissione anche quando il trasmettitore e il ricevente lavorano a velocità differenti.

La maggior parte dei protocolli prevede che il ricevente cadenzi la comunicazione, con messaggi di assenso per l'invio di nuovi dati.

I protocolli più semplici avranno un messaggio del tipo:

"Sono pronto a ricevere un nuovo frame, trasmettilo"

Quelli più complessi avranno un messaggio del tipo:

"Sono pronto a ricevere n frame, trasmettili pure"

Il protocollo simplex non limitato

Prevede che il trasmettitore e il ricevente siano sincronizzati sulla stessa velocità e che il canale sia talmente affidabile da non richiedere alcun tipo di controllo.

Il modulo di data link quindi:

riceverà dal livello di rete il pacchetto da trasmettere

applicherà uno degli algoritmi per trasformare il pacchetto in frame;

invierà i frame al livello fisico perché avvenga la trasmissione vera e propria.

In ricezione dovrà fare il tragitto inverso.

Il protocollo simplex stop and wait

Avrà lo stesso procedimento del simplex non limitato, ma questo protocollo non da immediatamente il via libera al livello di rete per l'invio di un nuovo pacchetto, ma attende con pazienza che dallo strato fisico gli giunga il frame di riscontro da parte dell'interlocutore.

Non esistono possibilità di conflitto, in quanto la linea viene utilizzata a senso alternato.

I protocolli a controllo e ritrasmissione

Si basa sui problemi che possono sorgere nell'invio dei dati e dei messaggi di ritorno di conferma di avvenuta ricezione che potrebbero subire alterazioni e innescare inutili ritrasmissioni.

E' sufficiente, come richiesto dai protocolli di tipo PAR (Positive Acknowledgement with Retransmission) , inserire nella struttura del frame un campo di segnalazione che può essere un solo bit nei casi più semplici (0: originale, 1:copia) mentre nei protocolli più complicati può divenire uno o più byte che segnalano al ricevente il numero progressivo del frame trasmesso.