Протокол локальной вычислительной сети

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.

Источник

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.

Источник

Протоколы в лвс

Организация ЛВС базируется на принципе многоуровневого управления процессами, включающими в себя иерархию протоколов и интерфейсов.

Протокол УФК определяет форму представления и порядок передачи данных через физический канал связи, фиксирует начало и конец кадра, который несет в себе данные, формирует и принимает сигнал со скоростью, присущей пропускной способности канала.

Второй уровень (канальный) можно разделить на два подуровня: управление доступом к каналу (УДК) и управление информационным каналом (УИК).

Протокол УДК устанавливает порядок передачи данных через канал, выборку данных.

Протокол УИК обеспечивает достоверность данных, т.е. формируются проверочные коды при передаче данных.

Во многих ЛВС отпадает необходимость в сетевом уровне. К нему прибегают при комплексировании нескольких ЛВС, содержащих моноканалы.

Протокол УП обеспечивает транспортный интерфейс, ликвидирующий различия между потребностями процессов в обмене данными и ограничениями информационного канала, организуемого нижними уровнями управления. Протоколы высоких уровней — УС, УПД, УПП — по своим функциям аналогичны соответствующим протоколам глобальных сетей, т.е. реализуется доступ терминалов к процессам, программ к удаленным файлам, передача файлов, удаленный ввод заданий, обмен графической информацией и др.

2. Организация взаимодействия устройств в сети

В зависимости от способа организации обработки данных и взаимодействия пользователей, который поддерживается конкретной сетевой операционной системой, выделяют два типа информационных систем:

В иерархических сетях все задачи, связанные с хранением, обработкой данных, их представлением пользователям, выполняет центральный компьютер. Пользователь взаимодействует с центральным компьютером с помощью терминала. Операциями ввода/вывода информации на экран управляет центральный компьютер.

Достоинства иерархических систем:

• отработанная технология обеспечения отказоустойчивости, сохранности данных;
• надежная система защиты информации и обеспечения секретности.

• высокая стоимость аппаратного и программного обеспечения, высокие эксплуатационные расходы;
• быстродействие и надежность сети зависят от центрального компьютера.

• равноправная сеть;
• сеть с выделенным сервером.

Источник