- Лекция 7. Протоколы и стандарты локальных сетей §1. Общая характеристика протоколов локальных сетей
- §2. Структура стандартов ieee 802.X
- Протокол llc
- 20. Особенности организации модели взаимодействия для лвс. Протоколы и стандарты локальных вычислительных сетей (лвс).
- Глава 4. Локальные вычислительные сети 4.2. Протоколы лвс.
- Глава 4. Локальные вычислительные сети 4.3. Структура кадра.
Лекция 7. Протоколы и стандарты локальных сетей §1. Общая характеристика протоколов локальных сетей
Первые локальные вычислительные сети появились в 70-х годах 20 века. Целью тогда было нахождение простого и дешевого способа объединения нескольких десятков компьютеров в пределах одного здания. Для упрощения и удешевления тогда остановились на совместном использовании кабелей всеми компьютерами сети в режиме разделения времени. В 1976 году в исследовательском центре Xerox была создана сеть Ethernet, в которой канал физически представлял собой неделимый коаксиальный кабель, а к нему с помощью приемопередатчиков (трансиверов) подключались компьютеры. Система называлась моноканалом, длина кабеля могла достигать 2,5 км (с повторителями через каждые 500 м), число компьютеров – до 256, скорость – 2,94 Мбит/с.
Со временем Ethernet развивался: были введены другие типы кабелей, наметился отказ от разделяемых сред и переход к применению активных коммутаторов, к которым конечные узлы присоединяются индивидуальными линиями связи.
В 1983 году появился стандарт IEEE 802.3, описывающий технологию Ethernet.
Ethernet – это не единственный стандарт ЛВС.
«Маркерная шина» (IEEE 802.4, предложена General Motors) повторяет линейную шину, но имеет особый способ определения очередности передачи. От компьютера к компьютеру пересылается специальный короткий пакет, называемый маркером. Начать передачу мог только тот, кто захватил маркер. Так решался вопрос коллизий в моноканале.
«Маркерное кольцо» (IEEE 802.5, разработана в IBM) – шина имеет кольцевую структуру, используется маркеры.
Однако, маркерная шина и маркерное кольцо не получили широкого распространения.
§2. Структура стандартов ieee 802.X
Стандарты семейства IEEE 802.x охватывают только два нижних уровня модели OSI – физический и канальный (уровень передачи данных). Это связано с тем, что именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей.
Канальный уровень в локальных сетях делят на два подуровня, которые часто также называют уровнями:
- логической передачи данных (Logical Link Control, LLC);
- управления доступом к среде (Media Access Control, MAC).
Протокол llc
В основу протокола LLC положен протокол HDLC, входящий в стандарт ISO (см. лекцию 3). Протокол LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур: LLC1 – процедура без установления соединения и без подтверждения. Дает пользователю средства передачи данных с минимумом издержек. Используется, если восстановление от ошибок и упорядочение данных осуществляется на более высоких уровнях. LLC2– процедура с установлением соединения и с подтверждением. Протокол LLC2 работает в режиме скользящего окна. LLC3 – процедура без установления соединения, но с подтверждением. Используется, когда временные издержки на установление соединения неприемлемы, но подтверждение корректности приема данных необходимо (например, в системах реального времени, управляющими промышленными объектами). Все кадры уровня LLC, называемые блоками данных – Protocol Data Unit, PDU, подразделяются на информационные, управляющие, ненумерованные. Информационные кадры (Information) предназначены для передачи информации, поэтому обязательно содержат поле информации. Управляющие кадры (Supervisory) предназначены для передачи команд и ответов в процедурах с установлением логического соединения LLC2, в том числе запросов на повторную передачу искаженных информационных блоков. Ненумерованные кадры (Unnumbered) предназначены для передачи ненумерованных команд и ответов, выполняющих в процедурах без установления соединения передачу информации, идентификацию и тестирование, а в процедурах с установлением соединений – установление и разъединение соединения, а также информирование об ошибках. Все типы кадров имеют формат:
| Флаг 01111110 | Адрес точки входа службы назначения (DSAP) | Адрес точки входа службы источника (SSAP) | Управляющее поле (Control) | Данные (Data) | Флаг 01111110 |
Флаги используются на уровне MAC для определения границ кадра. Кадр LLC вкладывается в кадр уровня MAC: кадр Ethernet, Token Ring и т.д. Адресные поля DSAP (Destination Service Access Point) и SSAP (Source Service Access Point) занимают по 1 байту. Они позволяют указать, какая служба верхнего уровня пересылает данные с помощью этого кадра. Для всех протоколов введены адреса точек входа SAP. Поле данных может отсутствовать в управляющих кадрах и некоторых ненумерованных.
20. Особенности организации модели взаимодействия для лвс. Протоколы и стандарты локальных вычислительных сетей (лвс).
Для обеспечения открытости технологии локальных сетей в 1980 в институте был организован комитет 802 по стандартизации протоколов физического и канального уровней. В результате было принято семейство стандартов 802.х, который содержит рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей.
В стандарте 802 канальный уровень разделен на 2 подуровня:
1) LLC(подуровень логической передачи данных) — отвечает за передачу кадров данных м\у узлами с различной степенью надёжности; существует несколько режимов работы отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.
2) MAC(подуровень управления доступом к среде) появился из-за существования в локальных сетях разделенной среды передачи данных; главная функция — обеспечивать корректное исполнение общей среды, представляя её в соответствии с опр алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети; в стандарте 802 этот подуровень практически полностью определяет специфику целого ряда технологии локальных сетей 802.x
Общая структура стандарта
Стандарты 802.3, 802.4, … описывают конкретные технологии ЛС. Эти стандарты описывают спецификацию протоколов подуровня MAC и соответствующие протоколы физического уровня. Например: 802.3 – описывает MAC протокол ЛС Ethernet, на него опирается различные реализ-и технологии соответствующие протоколам физического уровня.
802.4 – хар-т MAC протокол ЛС топологией общая шина использующих метод маркерного доступа к каналу.
802.5 – определяет протокол MAC для ЛС TokenRing (IBM).
802.6 – хар-т спецификацию протоколов сетей мегаполисов (MAN).
802.7 – технич консультационная группа по широкополосной передаче.
802.8 — технич консультационная группа по оптоволоконно-оптическим сетям.
802.9 – интегрирован сети по передачи голоса и данных.
802.10 – протоколы сетев безопасности.
802.12 – ЛС с методом доступа по приоритету с требованиями.
Протокол LLC обеспечивает для технологии локальных сетей нужное качество услуг транспортной службы передавая свои кадры либо дейтограмным способом либо с помощью процедур с установлением соединения и восстановлением кадров. Протоколы сетевого уровння передают ч\з межуровневые интерфейсы данные для протокола LLC адресную инфу об узле назначения, требования к качеству транспортных услуг, кот протокол LLC должен обеспечить.
Протокол LLC помещает свой кадр вместе с адресной инфой в поле данных кадра уровня MAC.
HDLC (высокоуровневое управление звеном связи) стандарт ISO-представляет собой обобщение нескольких близких стандартов характерных для близких технологий LAP-B(X25) LAP-D (ISDN) LAP-M(модемы). В соответствии со стандартом 80022 проток LLC предоставляет верхним уровням 3 типа процедур:
1)LLC1-процед без устан-ия соед-ия и без подтвержд-я; даёт польз-лю ср-ва для передачи дан с мин-мом издержек, реализ-т дейтограмм-й режим работы,использ-ся когда ф-ии восст-ия дан после ошибок и упорядоч-я дан вып-ся протоколами вышележ-го ур-ня.
2)LLC2-процед с устан-м соед-ия и подтвержд-м; даёт возм-ть устан-ть логич соед-ие,вып-ть процед восст-я после ошибок и упоряд-ния блоков дан в рамках устан-го соед-ния.
3)LLC3-процед без устан-ия но с подтверждениями; примен-ся в случ когда с одной стороны не применимы вр издержки на созд-ие логич канала,но надо гарантия доставки блоков данных.
Глава 4. Локальные вычислительные сети 4.2. Протоколы лвс.
В ЛВС не требуется обеспечивать большинство функций, относящихся к сетевому и транспортному уровням ЭМВОС, поэтому выполняемые функции разделены между физическим и канальным уровнями, причем канальный уровень расщеплен на два подуровня: управление доступом к среде (МАС) и управление логическим каналом (LLC).
Родоначальниками большинства канальных протоколов в различных сетях стали байт-ориентированный протокол BSC и бит-ориентированный протокол HDLC. Особенно популярны разновидности HDLC. К таким протоколам можно отнести канальные протоколы XМodem для модемной связи, протоколы IEEE 802.Х, протокол LAPB для сетей Х.25 и др.
HDLC может применяться в сетях с различными многоточечными соединениями (в отличие от частного случая — XМodem), с мультиплексорами, радиоканалами и охватывает следующие варианты:
1) централизованное управление с инициацией обмена только со стороны сервера;
2) то же, но с двусторонней инициацией: 3) одноранговое управление.
Протокол HDLC устанавливает процедуру обмена командами «запрос на соединение» и «согласие на соединение», процедуру передачи данных, ликвидации соединения, типы и структуру кадров. Введены три типа кадров:информационные, для установления/разъединения соединений, супервизорные (для контроля ошибок и управления потоками).
Частные примеры протоколов: для МАС подуровня — IEEE 802/3 (доступ по МДКН/ОК, сети Ethernet) и IEEE 802/5 (маркерный доступ, сети Token Ring), для LLC подуровня — протокол IEEE 802/2.
Глава 4. Локальные вычислительные сети 4.3. Структура кадра.
Кадр в стандарте IEEE 802/3, реализующем МДКН/ОК, имеет следующую структуру (ниже указаны последовательности полей кадра, их назначение, в скобках даны размеры полей в байтах):
Структура кадра в стандарте IEEE 802/4, реализующем эстафетный метод доступа в сетях шинной или звездной структуры:
< Преамбула (>=1) — ограничитель (1) — управление (1) — адрес назначения (2 или 6) — адрес источника (2 или 6) — данные (>=0) — контрольный код (4) — ограничитель (1) >.
Кадр в стандарте IEEE 802.5, реализующем маркерный метод доступа в кольцевых ЛВС:
Преамбула и начальный разделитель служат для установления синхронизации и отождествления начала кадра. Разделители представляют собой уникальную последовательность битов, обычно это код 01111110. Чтобы эта последовательность была уникальной, в основных полях осуществляется стаффинг — добавление нуля после каждой последовательности из пяти подряд идущих единиц. На приемном конце такой нуль удаляется. Длина кадра указывается в случае, если длина поля непостоянна. Поле «управление» используется для указания порядкового номера кадра, смысла команд, содержащихся в кадре, и т.п. Так, в IEEE 802/5 это поле включает указание приоритета (три бита), Т — бит маркера, М — мониторный бит и три бита резервирования. Если Т=0, то кадр воспринимается как маркер, если Т =1, то кадр является информационным (т.е. маркер занят — поле «данные» заполнено). Шестибайтовый адрес — уникальный номер сетевой платы, он назначается изготовителем по выданной ему лицензии на определенный диапазон адресов. Поле «состояние кадра» используется для отметки того, что принимающая станция опознала свой адрес и восприняла данные.