6.3. Протоколы

Связь между компонентами ЛВС осуществляется по двум основным принципам - обнаружение коллизий (столкновений) и передача маркера. Примерами систем на базе принципа обнаружения коллизий и передачи мар­кера являются, соответственно, системы Ethernet и Token Ring.

В ЛВС, работающей по схеме обнаружения коллизий (полное ее назва­ние CSMA/CD —Множественный доступ с проверкой несущей и обнаружени­ем коллизий), адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. При необходимости передачи данных узел должен дождаться освобож­дения ЛВС, и только после этого он может приступить к передаче. Однако в этом случае передача сообщений может начаться одновременно двумя или более узлами ЛВС. Это и называется коллизией. Узлы должны будут повто­рить свои сообщения, причем повтор сообщений в таких случаях произво­дятся адаптером самостоятельно без вмешательства прикладной программы. Время, затрачиваемое на обнаружение и обработку таких событий, обычно не превышает микросекунды.

В ЛВС Ethernet узлы передают сообщения со скоростью 10 Мбит/с. Все узлы принимают каждое сообщение, но только тот из них, кому адресовано данное сообщение, посылает в ЛВС подтверждение о его приеме. На рис. 7 показана ЛВС Ethernet:

Рис. 7. Сеть Ethernet

Пример использования пакетов в Ethernet

На рис. 8 показано расположение и определение полей пакета в систе­ме Ethernet:

Преамбула	Назначение	Источник	Тип	Данные	CRC-сумма
8	6	6	2	46-1500	4
Длина каждого поля в байтах

Рис. 8. Пакет Ehternet

Ниже приводятся описания этих полей:

• Преамбула. Это поле длиной 8 байт используется для синхронизации пакета. Преамбула всегда содержит код 10101010 в первых семи байтах и код 10101011 в последнем байте.

• Назначение. Это поле длиной 6 байт содержит адрес узла ЛВС, кото­рому предназначено сообщение. Старший (самый левый) бит в первом байте имеет специальное назначение. Если он равен 0, то адрес назначения являет­ся физическим адресом и уникален в ЛВС. В соответствии со схемой при­своения имен, принятой фирмой Xerох, первый три байта задают адрес группы, а следующие три байта задают локальный адрес в группе. Если же этот бит, равен 1, то пакет является широковещательным, и тогда остальные бай­ты в этом поле могут адресовать пакет какой-нибудь конкретной группе ра­бочей станции или сем рабочим станциям в ЛВС (если все биты, равны 1).

• Источник. Это поле также имеет длину 6 байт и идентифицирует узел, отправивший пакет. Старший бит первого байта в этом поле всегда ра­вен 0.

• Тип. Это поле содержит два байта, идентифицирует тип протокола более высокого уровня, используемого для его передачи или приема. Оно было введено фирмой Xerox для внутреннего употребления и никак не ин­терпретируется в Ethernet. Это поле позволяет множеству протоколов высоко­го уровня (называемых уровнями клиента) разделять ЛВС без того, чтобы вникать в содержимое пакетов друг в друга.

• Данные. Это поле может иметь длину от 46 до 1500 байт и содержит данные, составляющие сообщение.

• СRС-сумма. Последнее поле длиной 4 байта содержит остаток избы­точной циклической суммы (cyclic redundancy checksum), вычисленный с по­мощью полиномов типа CRC-32. Узел, получивший сообщение, должен так­же произвести вычисления типа CRC-32 и сравнить полученный результат с содержимым этого поля для выявления ошибок передачи.

Если не учитывать преамбулу, то можно видеть, что сообщение Ethernet имеет длину от 64 до 1518 байт, и минимальная длина данных сооб­щений равна 46 байтам.

Протоколы уровня

До сих пор рассмотренные протоколы работали на самом низком уров­не ЛВС. Так, протоколы Ethernet, Token Ring и FDDI имеют дело с передачей сообщений (пакетов) между компьютерами, но ничего не знают о файл-серверах и перенаправлении файлов. Эти протоколы даже не включают никаких средств для обеспечения правильной последовательности приема передан­ных данных, а также средств для идентификации прикладных программ, ну­ждающихся в обмене данными.

Протоколы среднего уровня NetBIOS, IPX/SPX и TCP/IP при класси­фикации по модели OSI более всего соответствуют транспортному уровню с некоторыми характеристиками других уровней (таких, как сеансовый уро­вень). Эти протоколы позволяют компьютерам в ЛВС легко обмениваться данными друг с другом.

Протоколы высокого уровня, предназначенные для выполнения функ­ций перенаправления файлов, используют протоколы среднего уровня для передачи пакетов сообщений между рабочими станциями и файловым серве­ром. В последующих разделах этой главы будет проведено обсуждение про­токолов высокого уровня.

Независимо от внутренней конструкции каждого конкретного протоко­ла, все они имеют определенные общие функции и свойства:

• Инициализация связи» Каждый протокол имеет средства для иденти­фикации рабочей станции по имени, номеру или по обоим этим атрибутам. Эта схема идентификации доступна как уровню, где осуществляется перена­правление файлов, так и прикладной программе. Обмен информацией между определенными узлами активизируется после идентификации узла-адресата (обычно файлового сервера) рабочей станцией, инициирующей диалог. Ини­циирующая станция также устанавливает один из двух типов диалога: дата-грамму, в которой пакеты адресуются и передаются без гарантии или под­тверждения получения, и сеанс, в котором устанавливается связь с опре­деленной станцией и гарантируется доставка сообщений.

• Отправка и получение данных. Каждый протокол представляет сред­ства для отправки и получения сообщений рабочими станциями адресата и источника. Протокол накладывает определенные ограничения на длину со­общений, кроме того, он предоставляет участникам диалога сеансного типа средства для определения статуса диалога. Например, рабочая станция может быть неумышленно выключена во время диалога из-за того, что кто-то вы­дернул шнур питания. Тогда остальные участники диалога могут выяснить, что возникла ошибка в сети.

• Завершение обмена. Протокол предоставляет средства для вежливого завершения диалога.

Ниже проводится рассмотрение протоколов IPX, SPX, TCP/IP и Net­BIOS. Данные, циркулирующие в ЛВС, фактически поступают от приклад­ных программ или от программного обеспечения для перенаправления фай­лов, которые переносят запросы DOS на файловый сервер и обратно.