Особливості еталонної моделі локальної мережі.
Серія стандартів IEEE-802 була прийнята Міжнародною організацією стандартів за основу міжнародних стандартів фізичного і канального рівнів ISO/DIS 8802/2.2 — ISO/DIS 8802/5. Крім того, ці стандарти були доповнені стандартом ISO/DIS 8802/7 для мереж з тактованим методом доступу до кільця, розробленим на основі протоколів мережі Cambridge Ring.
За допомогою цих стандартів були визначені: основна термінологія, архітектура і протоколи двох нижніх рівнів еталонної моделі OSI. Структуру стандартів IEEE-802 зображено на рис. 1.20.
Стандарт IEEE-802.1 — це загальний документ, що визначає архітектуру і прикладні процеси системного керування мережею, методи об’єднання мереж на підрівні керування доступом до середовища передачі. Відповідно до цього стандарту канальний рівень розбито на два підрівні: LLC (Logical Link Control — керування логічним каналом) і MAC (Media Access Control — керування доступом до фізичного середовища).
Стандарт IEEE-802.2 визначає протоколи керування логічним каналом, у тому числі специфікує інтерфейси з мережевим рівнем і підрівнем управління доступом до першого середовища. Кожний з інших стандартів, починаючи з IEEE-802.3, визначає метод доступу і специфіку фізичного рівня для конкретного типу локальної комп’ютерної мережі. Так стандарт IEEE-802.3 описує характеристики і процедури множинного доступу з контролем передачі і виявленням «конфліктів». Стандарт IEEE-802.4 визначає протокол маркерного доступу до моноканалу. Процедури і характеристики маркерного методу доступу до кільцевої мережі визначаються стандартом IEEE-802.5. Для створення локальних мереж радіусом дії до 25 км, що використовують технічні засоби кабельного телебачення, розроблено стандарт IEEE-802.6. Цей стандарт передбачає передачу даних, мови, зображень і дає змогу створювати так звані міські локальні мережі.
Рис. 2.29. Структура стандарту IEEE-802
Лекція 3. Мережа Ethernet.
3.1. Мережа Ethernet
Серед комп’ютерних мереж зі спільним середовищем передачі інформації найпоширенішою є локальна мережа Ethernet. У найпростішому випадку ця мережа являє собою сегмент коаксіального кабелю, до якого приєднані абонентські системи. Успішний досвід експлуатації мережі Ethernet було покладено в основу розробки стандарту IEEE-802.3 для локальних мереж із множинним доступом, контролем передачі та виявленням зіткнень.
Структура кадру стандарту ieee-802.3
Як відомо, канальний рівень локальних мереж поділено на два підрівні: керування логічним каналом і керування доступом до середовища передачі; перший із них визначений стандартом IEEE-802.2, а другий — IEEE-802.3.
Протокольним блоком даних підрівня керування доступом до передавального середовища є кадр підрівня, за допомогою якого здійснюється обмін інформацією між абонентськими системами мережі. Структуру кадру даних стандарту IEEE-802.3 зображено на рис. 3.1. Кадр починається преамбулою, що відповідає за побітову синхронізацію передачі і приймання даних мережевим контролером. З цією метою в преамбулі шість разів повторюється байт 10 10 10 10. На початок надходження інформації вказує початковий обмежувач кадру, який є такою послідовністю бітів: 10 10 10 11 (відрізняється від преамбули значенням двох останніх розрядів).
Рис. 3.1. Структура кадру стандарту IEEE 802.3
У полі адреси одержувача, розмір якого становить 2 або 6 байт, вказується адреса абонентської системи, якій направляється кадр. Перший біт адреси визначає тип адресації: значення нуль вказує на режим індивідуальної адресації, а одиниця — на режим групової. Одиниця в першому біті означає, що кадр має сприйматися групою абонентських систем. містить адресу абонентської системи, якій належить кадр. Довжина поля адреси відправника дорівнює довжині поля адреси одержувача, при цьому перший його біт завжди дорівнює нулеві.
Блок даних керування логічним каналом може мати різну довжину. Довжина вказується в полі довжини блока даних, розмір якого дорівнює 2 байти.
Поля адрес відправника і одержувача можна розглядати як заголовок кадру, за яким відразу йде поле блоку даних і, можливо, заповнювач. Стандартом визначається максимальна (1518 байт) і мінімальна (64 байти) довжина кадру. Мінімальна довжина кадру обмежується механізмом виявлення конфліктів. При передачі занадто коротких повідомлень абонентська система може закінчити передачу кадру даних до виявлення колізії, тобто вважатиметься, що кадр переданий без зіткнення і спроба його повторної передачі не робиться. Час, упродовж якого абонентська система може виявити наявність кадру іншої абонентської системи, називається вікном конфліктів. Тривалість вікна конфліктів визначається сумарним часом поширення сигналів між двома кінцевими абонентськими системами. Вважається, що після закінчення часу, який дорівнює тривалості вікна конфліктів, абонентська система захопила передавальне середовище, оскільки за цей час всі інші абонентські системи повинні були виявити наявність передачі з боку даної абонентської системи. У стандарті IEEE-802.3 регламентується максимальне значення вікна конфліктів, що й використовується для розрахунку параметрів мережі, у тому числі мінімальної довжини кадру і максимальної довжини мережі.
Максимальна довжина кадру обмежується можливістю виникнення помилки в кадрі під час його передачі. Наприкінці кадру знаходиться поле завдовжки 4 байти, де міститься контрольна послідовність кадру, яка обчислюється за допомогою стандартного твірного полінома 32-го степеня.
Слід зазначити, що кадр стандарту IEEE-802.3 відрізняється від кадру Ethernet II призначенням поля довжини блоку даних (у мережі Ethernet II це поле визначало тип кадру). Наявність поля довжини блоку даних дало змогу реалізувати більш ефективну обробку кадру, порівняно з Ethernet II.
Процедура множинного доступу до середовища передачі була описана раніше, коли розглядалися основні методи доступу. Зупинимося детальніше на окремих моментах цієї процедури. Сервіси, які надаються підрівнем керування доступом до фізичного середовища (підрівень MAC) стандарту IEEE-802.3, дають можливість логічним об’єктам обмінюватися блоками даних з логічними об’єктами підрівня MAC в самій абонентській системі, а також з логічними об’єктами підрівня MAC іншої абонентської системи. Для цього використовуються примітиви УДС‑БЛОК‑ДАНИХ.запит і УДС‑БЛОК‑ДАНИХ.індикація. Примітив УДС‑БЛОК-ДАНИХ.запит виконує запит на передачу блоку даних локальним логічним об’єктом одному або групі віддалених логічних об’єктів. Примітив УДС‑БЛОК‑ДАНИХ.індикація вказує на прийом кадру, призначеного локальному логічному об’єктові підрівня керування логічним кінцем. На підрівні MAC виконується (рис. 3.2) формування або розпакування кадрів і диспетчеризація доступу до середовища передачі. Слід зазначити, що протокольні операції передачі і прийому кадрів виконуються незалежно одна від одної. Формування кадру починається після видачі примітива запиту і протокольного блоку даних підрівнем MAC. До отриманого блоку даних додається преамбула, початковий обмежувач, адреси одержувача і відправника, значення довжини блоку даних і контрольна послідовність кадру. В разі потреби наприкінці поля даних поміщається заповнювач, який доповнює кадр до мінімально допустимого розміру.
Сформований у такий спосіб кадр передається диспетчерові доступу, який стежить за станом середовища передачі за допомогою сигналів, що надходять з підрівня передачі фізичних сигналів. Якщо середовище передачі вільне, то після короткої затримки, яка називається міжкадровим інтервалом, кадр передається в підрівень передачі фізичних сигналів і далі послідовно (по бітам) у середовище передачі. Міжкадровий інтервал використовується для стабілізації фізичних процесів у підрівнях MAC і передачі фізичних сигналів.
Рис. 3.2. Структура підрівня керування доступом до фізичного середовища