Локальные сети
рменных
стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring.
(Помимо IEEE в работе по стандартизации протоколов локальных сетей
принимали участие и другие организации. Так для сетей, работающих на
оптоволокне, американским институтом по стандартизации ANSI был разработан
стандарт FDDI, обеспечивающий скорость передачи данных 100 Мб/с. Работы по
стандартизации протоколов ведутся также ассоциацией ECMA (European Computer
Manufacturers Association), которой приняты стандарты ECMA-80, 81, 82 для
локальной сети типа Ethernet и впоследствии стандарты ECMA-89, 90 по методу
передачи маркера.)
Стандарты семейства IEEE 802.x охватывают только два нижних уровня
семиуровней модели OSI - физический и канальный. Это связано с тем, что
именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей.
Старшие же уровни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие
черты как для локальных, так и для глобальных сетей.
Специфика локальных сетей нашла также свое отражение в разделении
канального уровня на два подуровня:
. подуровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC)
. подуровень логической передачи данных (Logical Link Control, LLC).
MAC-уровень появился из-за существования в локальных сетях разделяемой
среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное
совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с
определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После
того, как доступ к среде получен, ею может пользоваться следующий
подуровень, организующий надежную передачу логических единиц данных -
кадров информации. В современных локальных сетях получили распространение
несколько протоколов MAC-уровня, реализующих различные алгоритмы доступа к
разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких
технологий как Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.
Уровень LLC отвечает за достоверную передачу кадров данных между узлами,
а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем.
Для уровня LLC также существует несколько вариантов протоколов,
отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур
восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть
отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.
Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы - каждый протокол MAC-
уровня может применяться с любым типом протокола LLC-уровня и наоборот.
Стандарт IEEE 802 содержит несколько разделов:
В разделе 802.1 приводятся основные понятия и определения, общие
характеристики и требования к локальным сетям.
Раздел 802.2 определяет подуровень управления логическим каналом LLC.
Разделы 802.3 - 802.5 регламентируют спецификации различных протоколов
подуровня доступа к среде MAC и их связь с уровнем LLC:
. стандарт 802.3 описывает коллективный доступ с опознаванием несущей и
обнаружением конфликтов (Carrier sense multiple access with collision
detection - CSMA/CD), прототипом которого является метод доступа
стандарта Ethernet;
. стандарт 802.4 определяет метод доступа к шине с передачей маркера
(Token bus network), прототип - ArcNet;
. стандарт 802.5 описывает метод доступа к кольцу с передачей маркера
(Token ring network), прототип - Token Ring.
Для каждого из этих стандартов определены спецификации физического
уровня, определяющие среду передачи данных (коаксиальный кабель, витая пара
или оптоволоконный кабель), ее параметры, а также методы кодирования
информации для передачи по данной среде.
Все методы доступа используют протоколы уровня управления логическим
каналом LLC, описанным в стандарте 802.2.
2 Протокол LLC уровня управления логическим каналом
В основу протокола LLC положен протокол HDLC (High-level Data Link
Control Procedure), широко использующийся в территориальных сетях.
В соответствии со стандартом 802.2 уровень управления логическим каналом
LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур:
LLC1 - сервис без установления соединения и без подтверждения;
LLC2 - сервис с установлением соединения и подтверждением;
LLC3 - сервис без установления соединения, но с подтверждением.
Этот набор процедур является общим для всех методов доступа к среде,
определенных стандартами 802.3-802.5.
Сервис без установления соединения и без подтверждения LLC1 дает
пользователю средства для передачи данных с минимумом издержек. Обычно,
этот вид сервиса используется тогда, когда такие функции как восстановление
данных после ошибок и упорядочивание данных выполняются протоколами
вышележащих уровней, поэтому нет нужды дублировать их на уровне LLC.
Сервис с установлением соединений и с подтверждением LLC2 дает
пользователю возможность установить логическое соединение перед началом
передачи любого блока данных и, если это требуется, выполнить процедуры
восстановления после ошибок и упорядочивание потока этих блоков в рамках
установленного соединения. Протокол LLC2 во многом аналогичен протоколам
семейства HDLC (LAP-B, LAP-D, LAP-M), которые применяются в глобальных
сетях для обеспечения надежной передачи кадров на зашумленных линиях.
В некоторых случаях (например, при использовании сетей в системах
реального времени, управляющих промышленными объектами), когда временные
издержки установления логического соединения перед отправкой данных
неприемлемы, а подтверждение корректности приема переданных данных
необходимо, базовый сервис без установления соединения и без подтверждения
не подходит. Для таких случаев предусмотрен дополнительный сервис,
называемый сервисом без установления соединения, но с подтверждением LLC3.
Чаще всего в локальных сетях используются протоколы LLC1. Это
объясняется тем, что кабельные каналы локальных сетей обеспечивают низкую
вероятность искажений бит и потери кадров. Поэтому, использование
повышающего надежность обмена протокола LLC2 часто приводит к неоправданной
избыточности, только замедляющей общую пропускную способность стека
коммуникационных протоколов. Тем не менее, иногда протокол LLC2 применяется
и в локальных сетях. Так, этот протокол используется стеком SNA в том
случае, когда мэйнфремы или миникомпьютеры IBM взаимодействуют через сети
Token Ring. Протокол LLC2 используется также компанией Hewlett-Packard в
том случае, когда принтеры подключается к сети Ethernet непосредственно, с
помощью встроенных сетевых адаптеров.
Стандарты технологии Ethernet
Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт
локальных сетей. Общее количество сетей, использующих в настоящее время
Ethernet, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров, работающих с
установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов.
Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов
этой технологии. В более узком смысле, Ethernet - это сетевой стандарт,
основанный на технологиях экспериментальной сети Ethernet Network, которую
фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году (еще до появления
персонального компьютера). Метод доступа был опробован еще раньше: во
второй половине 60-х годов в радиосети Гавайского университета
использовались различные варианты случайного доступа к общей радиосреде,
получившие общее название Aloha. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox
совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети,
построенной на основе коаксиального кабеля. Поэтому стандарт Ethernet
иногда называют стандартом DIX по заглавным буквам названий фирм.
На основе стандарта Ethernet DIX был разработан стандарт IEEE 802.3,
который во многом совпадает со своим предшественником, но некоторые
различия все же имеются. В то время, как в стандарте IEEE 802.3 различаются
уровни MAC и LLC, в оригинальном Ethernet оба эти уровня объединены в
единый канальный уровень. В Ethernet определяется протокол тестирования
конфигурации (Ethernet Configuration Test Protocol), который отсутствует в
IEEE 802.3. Несколько отличается и формат кадра, хотя минимальные и
максимальные размеры кадров в этих стандартах совпадают.
В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет
различные модификации - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-F.
Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов
физического уровня технологии Ethernet используется манчестерский код.
Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод разделения
среды передачи данных - метод CSMA/CD.
1 Метод доступа CSMA/CD
В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных,
называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и
обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision
detection, CSMA/CD).
Метод CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения,
гарантирующие корректную работу всех станций в сети:
Между двумя последовательно передаваемыми по общей шине кадрами
информации должна выдерживаться пауза в 9.6 мкс; эта пауза нужна для
приведения в исходное состояние сетевых адаптеров узлов, а также для
предотвращения монопольного захвата среды передачи данных одной станцией.
При обнаружении коллизии (условия ее обнаружения зависят от применяемой
физической среды) станция выдает в среду специальную 32-х битную
последовательность (jam-последовательность), усиливающую явление коллизии
для более надежного р
| |  скачать работу |
Локальные сети |
