16 Протокол mac. Адресация mac-уровня.
Протоколы семейства IEEE 802 используют 48-битную схему адресации MAC-уровня. IEEE также предлагал 16-разрядный MAC-адрес, но он не получил большого распространения.
Первый бит MAC-адреса получателя называется битом I/G (Individual/Group, индивидуальный/групповой). Если он установлен в 0, то кадр послан определённой рабочей станции, если же он установлен в 1, кадр является широковещательным (поэтому этот бит называют также широковещательный бит). Если и все остальные биты адреса установлены в 1, то широковещательный кадр предназначен всем станциям, в противном случае мы имеем дело с групповой (multicast) рассылкой кадра на выделенное подмножество станций (станции должны быть сконфигурированы для приёма групповых адресов).
В адресе источника первый бит называется индикатором маршрута от источника (Source Route Indicator).Три старших байта адреса называют зашитым адресом (Burned in Address, BIA) или уникальным идентификатором организации (Organizationally Unique Identifier, OUI). Этот идентификатор выдаётся каждому производителю оборудования (выделением OUI занимался сначала Xerox, теперь эти полномочия делегированы IEEE). За уникальность младших трёх байт адреса отвечает сам производитель.
Второй бит адреса определяет способ назначения адреса. Если он выставлен в 0, то адрес является централизовано или глобально администрируемым (Universally/Globally Administered). В этом случае сохраняется адрес, заданный производителем. Если же этот бит установлен в 1, то адрес является локально администрируемым (Locally Administered Address, LAA), то есть текущий адрес заменяет адрес, установленный производителем (см. рис. 2.2).
IBM ввела локально администрируемые адреса, чтобы пользователи могли работать с адресом сети SNA при обращении извне к этой сети. Очевидный недостаток этих адресов — возможность появления в сети дублированных адресов. Локально администрируемый адреса допустимы и в Ethernet.
Рис.2.2 Структура MAC-адреса.
Следует отметить специфику MAC-адреса для Ethernet. В стандарте Ethernet младший бит байта отображается в самой левой позиции, а старший бит — в самой правой (см. рис. 2.3). При этом порядок следования байтов остаётся традиционным. Обычно же младшим считается самый правый бит байта, а старшим — самый правый.
Рис.2.3 Структура MAC-адреса Ethernet.
Пример: Ethernet MAC-адрес: 4С:00:10:90:0B:76
0 — Individual, кадр послан определённой рабочей станции
1 — локально администрируемый
Протоколы сетевого уровня передают данные для протокола LLC: свой пакет, адресную информацию об узле назначения, требования к качеству транспортных услуг, которое должен обеспечить протокол LLC. Протокол LLC помещает пакет протокола верхнего уровня в свой кадр, дополняя необходимыми служебными полями. Потом протокол LLC передаёт свой кадр соответствующему протоколу уровня MAC.
В основу протокола LLC положен протокол HDLC (High-level Data Link Control Procedure). Поскольку данный протокол пришлось сопрягать с разными фирменными протоколами, на уровне LLC пришлось ввести три типа процедур. Протокол сетевого уровня может обращаться к одной из этих процедур.
ТИПЫ ПРОЦЕДУР УРОВНЯ LLC
В соответствии со стандартом IEEE 802.2 уровень управления логическим каналом LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур:
LLC1, Type 1, Conectionless — процедура без установления соединения и без подтверждения;
LLC2, Type 2, Connection—Oriented — процедура с установлением соединения и с подтверждением;
LLC3, Type 3, процедура без установления соединения, но с подтверждением.
СТРУКТУРА КАДРОВ LLC
По своему назначению все кадры уровня LLC подразделяются на три типа:
Информационные кадры (Information, I—frame) предназначены для передачи информации в процедурах с установлением логического соединения LLC2 и должны обязательно содержать поле информации..
Управляющие кадры (Supervisory, S—frame) предназначены для передачи команд и ответов в процедурах с установлением логического соединения LLC2, в том числе и запросов на повторную передачу искажённых информационных блоков.
Ненумерованные кадры (Unnumbered, U-frame) предназначены для передачи ненумерованных команд и ответов, выполняющих в процедурах без установления логического соединения передачу информации, идентификацию и тестирование LLC-уровня, а в процедурах с установлением логического соединения LLC2 — установление и разъединение логического соединения, а также информирование об ошибках.
Все типы кадров LLC имеют единый формат (см. рис. 2.4). Кадр обрамляется двумя однобайтовыми полями Флаг, содержащими значение 0b01111110. Флаги используются для определения границ кадра LLC. При вложении кадра LLC в кадр MAC флаги отбрасываются.
Рис. 2.4 Формат кадра LLC.
Поле заголовка кадра LLC состоит из трёх полей:
точка доступа к службе получателя (Destination Service Access Point, DSAP);
точка доступа к службе источника (Source Service Access Point, SSAP)
управляющее поле (Control).
В поле данных вкладываются пакеты протоколов вышележащих уровней. Поле данных может отсутствовать в управляющих кадрах и некоторых ненумерованных кадрах.
Поля DSAP и SSAP имеют размер 1 байт каждое (рис. 2.5). Они служат для идентификации протокола верхнего уровня, инкапсулировавшего данные в кадр LLC. Служба может иметь несколько SAP, что может быть использовано протоколом узла отправителя в специальных целях, например для уведомления узла получателя о переходе протокола-отправителя в некий специфический режим работы.
Рис.2.5 Структура полей SAP
U/G = 0 глобально администрируемая точка доступа к службе
= 1 локально администрируемая точка доступа к службе
I/G = 0 индивидуальная точка доступа к службе
= 1 групповая точка доступа к службе
Media Access Control
Media Access Control (MAC), уровень управления доступом к среде (передачи) — подуровень протокола передачи данных, также известен, как Medium Access Control. Является подуровнем канального (второго) уровня модели OSI. MAC обеспечивает адресацию и механизмы управления доступом к каналам, что позволяет нескольким терминалам или точкам доступа общаться между собой в многоточечной сети (например, в локальной или городской вычислительной сети).
Подуровень MAC выступает в качестве интерфейса между подуровнем LLC (управления логической связью) и физическим (первым) уровнем модели OSI, и эмулирует полнодуплексный логический канал связи в многоточечной сети.
Механизм адресации
Механизм адресации уровня MAC называется физической адресацией или MAC-адресами. MAC-адрес представляет собой уникальный серийный номер (см. OUI), который присваивается каждому сетевому устройству (такому, как сетевая карта в компьютере или сетевой коммутатор) [1] во время изготовления, и позволяет однозначно определить его среди других сетевых устройств в мире. Это гарантирует, что все устройства в сети будут иметь различные MAC-адреса (по аналогии с почтовыми адресами), что делает возможным доставку пакетов данных в место назначения внутри подсети (англ. Subnetwork ), т.е. физической сети, состоящей из нескольких сегментов, взаимосвязанных повторителями, хабами, мостами или свичами (но не IP-маршрутизаторами). IP-маршрутизаторы могут соединять несколько подсетей.
Примером физической сети может служить Ethernet-сеть, которая может быть расширена точками доступа беспроводной локальной вычислительной сети (WLAN) и сетевыми адаптерами WLAN, так как они делят те же 48-битные MAC-адреса, что и Ethernet.
MAC-уровень не требуется при полнодуплексной связи «точка-точка», но поля MAC-адреса включены в некоторые протоколы «точка-точка» для обеспечения совместимости.
Механизм контроля доступа к каналу
Механизм контроля доступа к каналу, предоставляемый уровнем MAC, также известен, как протокол множественного доступа. Данный протокол позволяет нескольким станциям делить между собой одну среду передачи данных, к которой они подключены. Примерами разделяемой физической среды могут служить сети с топологиями типа «шина», «кольцо», а также сети, созданные с помощью сетевых концентраторов (хабов), беспроводные сети и сети с полудуплексным подключением «точка-точка». Протокол множественного доступа может определять и предотвращать коллизии пакетов (кадров) данных при условии, что в качестве режима конкурирующего доступа используется метод доступа к каналу, или зарезервированы ресурсы для установления логического канала (при использовании метода доступа к каналу, основанному на методе кольцевого переключателя или разбиения среды на каналы).
Механизм множественного доступа основан на схеме мультиплексирования физического уровня.
Наиболее широко используемый протокол множественного доступа основывается на протоколе CSMA/CD, используемом в Ethernet. Этот механизм используется только внутри сетевого домена коллизий, например, в шине Ethernet или в сетевом концентраторе (хабе). Сеть Ethernet может быть разделена на несколько доменов коллизий, соединённых мостами и маршрутизаторами.
Протокол множественного доступа не используется в коммутируемых полнодуплексных сетях, таких, как используемые сегодня коммутируемые сети Ethernet, но частично доступен в оборудовании для обеспечения совместимости.
Общие протоколы множественного доступа
Примерами общих пакетных протоколов множественного доступа для проводных многоточечных сетей являются:
Примеры общих пакетных протоколов множественного доступа, которые могут быть использованы в беспроводных пакетных сетях:
- CSMA/CA (используется в IEEE 802.11/WiFiWLANs)
- Slotted ALOHA
- Dynamic TDMA
- Reservation ALOHA (R-ALOHA)
- CDMA
- OFDMA
Для более подробных сведений см. List of channel access methods (англ.) .
Литература
- Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов = Computer Networks. Principles, Technologies and Protocols for Network Design. — 3-е изд. — СПб. : Издательский дом «Питер», 2006. — 958 с. — ISBN 5-469-00504-6
- Таненбаум Э. Компьютерные сети = Computer Networks. — 4-е изд. — СПб. : Издательский дом «Питер», 2003. — 992 с. — (Классика computer science). — ISBN 5-318-00492-X