4.5. Протокольный стек локальных сетей
В этом разделе будут рассмотрены наиболее общие вопросы протоколов ЛС. Базовые спецификации современных локальных сети разработаны комитетом 802 Американского института электро- и радиоинженеров (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE). Эти спецификации имеют статус рекомендаций и описывают сети Ethernet, Token Ring, группу беспроводных сетей. В них определен стек уровневых протоколов (рис. 4.17), который соответствует канальному и физическому уровням в стеке протоколов ВОС.
Спецификации первой группы протоколов семейства IEEE 802 были разработаны и приняты в начале 1980 годов; они явились обобщением ряда уже существовавших отраслевых и фирменных протоколов (различные варианты Ethernet, Token Ring и.т.). Эти протоколы использовали различные дисциплины доступа к среде (случайную, детерминированную), следовательно, их МАС-уровни принципиально отличались. По этой причине комитет 802 образовал ряд подкомитетов, результатом работы которых стали спецификации для разных вариантов ЛВС – спецификация 802.3 закрепила основные механизмы технологии Ethernet, 802.4 – маркерной шины, 802.5 – технологии маркерного кольца и т.д. Развитие технологий ЛС не завершено, разработка их спецификаций продолжается (в основном, в области беспроводных сетей).
Общим свойством MAC-протоколов Ethernet-сетей являлось предоставление сетевому уровню только одного вида сервиса, а именно, сервиса передачи пакетов без предварительного установления соединения и без подтверждений (дейтаграммный сервис). Для расширения функциональности канальных протоколов ЛС до уровня функциональности канальных протоколов модели ВОС в стек IEEE 802 был введен подуровень управления логическим каналом (LLC). Этот уровень также был призван нивелировать некоторые специфические особенности механизмов взаимодействия сетевого и канального уровней, присущих фирменным реализациям MAC-протоколов. В результате, для транспортировки сетевых пакетов от одного узла сети к другому должны использовать функции LLC-подуровня; непосредственное же взаимодействия МАС-подуровней спецификациями 802.х не предусматривается.
Разнообразие сред передачи, используемых в локальных сетях, привел к необходимости определения для каждого из МАС-протоколов определенного набора протоколов физического уровня.
Таким образом, основными особенностями протокольной модели IEEE 802.х в сравнении с эталонной моделью ВОС, можно считать:
разделение канального уровня на независящий от метода доступа к среде передачи LLC-подуровень и зависящий от технологии доступа к среде МАС-подуровень;
множественность протоколов MAC-подуровня;
соответствующее средам передачи разбиение протоколов физического уровня.
4.5.1. Управление логическим каналом
Подуровень LLC является общим для всех МАС-протоколов и позволяет, в частности, скрыть от сетевого уровня особенности технологии, используемой для передачи пакетов на канальном уровне (Token Ring, Ethernet и т.д.).
В заголовке кадра LLC (рис. 4.18) имеются два адресных поля. Они определяют точки доступа к сервису (Service Access Point, SAP) и позволяют логически обособить поток данных одного сетевого протокола от потока данных, передаваемых другим сетевым протоколом. Например, на одном узле могут параллельно работать IP-приложение (Web-сервис) и IPX-приложение (служба каталога, сервис печати). Подуровень LLC, предоставляя возможность адресации точек доступа к сервису, разделяет эти потоки в отдельные логические каналы. Тем самым, реализуется адресная доставка данных, содержащихся в поле «Информация», и создается возможность дифференцированного управления этими потоками. Адреса 01000000 и 11000000 являются индивидуальным и групповым адресами точки доступа к службе управления протокола LLC; 01100000 – адрес точки доступа к IP сервису, а 00000111 – к IPX сервису (старшие биты – правые). В целом, уровень LLC дополняет возможности адресации МАС-протоколов спецификации IEEE 802.3, оперирующей уникальными физическими адресами сетевых узлов.
Важной задачей подуровня LLC является дополнение традиционно предоставляемого МАС-уровнем ЛС дейтограммного сервиса сервисами, предусмотренными на канальном уровне модели ВОС. Для этого необходимо было реализовать процедуры восстановления ошибочных кадров и управления соединениями. Решение этих задач обеспечивает поле «Управление» LLC-заголовка, посредством которого выполняется нумерация кадров и определяется ряд команд управления.
Подуровень LLC предоставляет три вида сервиса.
Неподтверждаемый обмен данными без предварительного установления соединения (сервис типа 1 и LLC-кадр типа 1); задается первыми двумя битами управляющего поля (11). Этот сервис нашел наиболее широкое использование в ЛС, и он хорошо соответствует дейтограммным сетям, - сети на основе протоколов TCP/IP и IPX/SPX всегда используют сервис LLC1.
Сервис надежной доставки данных с предварительным установлением соединения (сервис типа 2 и LLC-кадр типа 2). В поле «Управление» LLC-кадра включаются 3-, или 7-битные порядковые номера отправляемого и подтверждаемого кадров. Этот тип сервиса использовался в некоторых стеках, транспортный протокол которых не занимался вопросами надежной доставки. Примерами могут служить сети SNA IBM в которых мэйнфреймы или миникомпьютеры IBM взаимодействуют через сети Token Ring; LLC2 используется также компанией Hewlett-Packard для непосредственного подключения принтеров к сети Ethernet. Протоколы NetBIOS/NetBEUI также могут использовать сервис LLC2.
Подтверждаемый сервис доставки данных без предварительного установления соединения (сервис типа 3 и LLC-кадр типа 3). Этот вид сервиса используется в системах управления техническими объектами, когда дополнительные временные задержки на установление соединения неприемлемы, но подтверждение приема команд необходимо.
Сервисы надежной передачи с предварительным установлением соединения в ЛС применяются достаточно редко.