Общая характеристика протоколов локальных сетей
При организации взаимодействия узлов в локальных сетях основная роль отводится протоколу канального уровня.
Протокол канального уровня Ethernet рассчитан на параллельное подключение всех узлов на общей для них шине-отрезку коаксиального кабеля или иерархической структуре сегментов, образованных повторителями.
Протокол Token Ring рассчитан на соединение компьютеров в виде логического кольца.
Локальные сети простых конфигураций (общая шина и кольцо) имеют ограничения по производительности и надежности.
Наличие только одного пути передачи информации, разделяемого всеми узлами сети, ограничивало пропускную способность сети пропускной способностью этого пути (которая делилась в среднем на число компьютеров в сети), а надежность сети – надежностью этого пути.
Применение специальных коммуникационных устройств (мосты и маршрутизаторы) позволяет элементарные структуры локальных сетей в форме общей шины и кольца соединять друг с другом более сложным образом, образуя параллельные основные или резервные пути между узлами.
В протоколах Switched Ethernet, Switched Token Ring, Switched FDDI конечные узлы соединяются в небольшие разделяемые сегменты с помощью повторителей, а сегменты соединяются друг с другом с помощью индивидуальных коммутируемых связей.
В сетях с микросегментацией конечные узлы сразу соединяются с коммутатором индивидуальными каналами.
В разделяемом сегменте станции всегда работают в полудуплексном режиме (half-duplex), так как каждый момент времени сетевой адаптер станции либо передаёт свои данные, либо принимает чужие, но никогда не делает это одновременно.
При использовании коммутаторов появляется новый режим работы – полнодуплексный (full-duplex). В полнодуплексном режиме сетевой адаптер может одновременно передавать свои данные в сеть и принимать из сети чужие данные. Такой режим обеспечивается при прямом соединении с мостом/коммутатором или маршрутизатором, так как вход и выход каждого порта такого устройства работают независимо друг от друга, каждый со своим буфером кадров.
Сегодня каждая технология локальных сетей приспособлена для работы в полудуплексном так и полнодуплексном режимах.
К новым технологиям локальных сетей следует отнести – Fast Ethernet, 100VG-Any LAN, Gigabit Ethernet.
Структура стандартов ieee802.X
В 1980 году в институте IEEE был организован комитет 802 по стандартизации локальных сетей. В результате работы комитета было принято семейство стандартов IEEE 802.X, которое содержит рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей. Эти стандарты были созданы на основе фирменных стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Toking Ring.
Стандарты семейства IEEE 802.X охватывают только два нижних уровня семиуровневой модели открытых систем (OSI – Open System Interconnection – взаимосвязь открытых систем) – физический и канальный. Именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей.
Специфика локальных сетей нашла отражение в разделении канального уровня на два подуровня:
LLC (Logical Link Control) – подуровень логической передачи данных.
MAC (Media Access Control) – управление доступом к среде.
Рис.№67 Структура стандартов IEEE 802.X
Уровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных.
Этот уровень предоставляет той или иной станции сети доступ у общей среде. После получения доступа к среде уровень LLC организует передачу логических единиц данных кадров информации с различным уровнем качества транспортных услуг.
Уровень LLC отвечает за передачу кадров данных между узлами с различной степенью надежности, а также реализует функции интерфейса с сетевым уровнем.
Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы – каждый протокол уровня MAC может применяться с любым протоколом уровня LLC и наоборот.
Стандарты:
802.1 – описывает взаимодействие между собой различных технологий. Эта группа стандартов носит общее название стандартов межсетевого взаимодействия (internetworking).
802.1D – описывает логику работы моста/коммутатора.
802.1H – определяет работу транслирующего моста, который может без маршрутизатора объединять сети Ethernet и FDDI, Ethernet и Token Ring.
802.1Q – определяет способ построения виртуальных локальных сетей VLAN в сетях на основе коммутаторов.
802.3 – основу составила технология Ethernet, разработанная компаниями Digital, Intel, Xerox.
802.4 – появился как обобщение технологии ArcNet компании Datapoint Corporation.
802.5 – соответствует технологии Token Ring компании IBM.
Последний фирменный стандарт Ethernet DIX был принят в 1980 году, и с тех пор не развивается.