840

Михальченко С.Г., Агеев Е.Ю.

Эксплуатация и развитие компьютерных систем и сетей: Учебное пособие. В 2-х разделах. — Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. — Раз-

дел 2. — 213 с.

Рассмотрены вопросы эксплуатации и развития компьютерных систем и сетей, вопросы доступа к среде передачи информации, способы коммутации и мультиплексирования, методы кодирования и адресации сетевых устройств. Изучаются вопросы установки, настройки и обслуживания аппаратного и программного обеспечения компьютерных информационных сетей.

Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальности «Промышленная электроника».

Михальченко С.Г., Агеев Е.Ю., 2007

ТУСУР, 2007

5

5 ПРОТОКОЛЫ И СТАНДАРТЫ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

При организации взаимодействия узлов в локальных сетях основная роль отводится классическим технологиям Ethernet, Token Ring, FDDI основанным на использовании разделяемых сред. Разделяемые среды поддерживаются не только классическими технологиями локальных сетей, но и новыми — Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, Gigabit Ethernet.

Современной тенденцией является частичный или полный отказ от разделяемых сред: соединение узлов индивидуальными связями (например, в технологии ATM), широкое использование коммутируемых связей и микросегментации. Еще одна важная тенденция — применение полнодуплексного режима работы практически для всех технологий локальных сетей.

5.1 Структура стандартов IEEE 802x

Комитет IEEE 802.x разрабатывает стандарты, которые содержат рекомендации для проектирования нижних уровней локальных сетей — физического и канального.

Стандарты подкомитета 802.1 носят общий для всех технологий характер и постоянно пополняются. Наряду с определением локальных сетей и их свойств, стандартами межсетевого взаимодействия, описанием логики работы моста/коммутатора к результатам работы комитета относится и стандартизация виртуальных локальных сетей VLAN.

Подкомитет 802.2 разрабатывает и поддерживает стандарт LLC. Стандарты 802.3, 802.4, 802.5 описывают технологии локальных сетей, которые появились в результате улучшений фирменных технологий, легших в их основу, соответственно Ethernet, ArcNet, Token Ring.

Более поздние стандарты изначально разрабатывались не одной компанией, а группой заинтересованных компаний, а потом передавались в соответствующий подкомитет IEEE 802 для утверждения.

Сегодня комитет IEEE 802 включает следующий ряд подкомитетов, в который входят как уже упомянутые, так и некоторые другие:

6

802.1 — Internetworking — объединение сетей;

802.2 — Logical Link Control — управление логической передачей данных;

802.3 — Ethernet с методом доступа CSMA/CD;

802.4 — Token Bus LAN — локальные сети с методом доступа Token Bus;

802.5 — Token Ring — локальные сети с методом доступа

Token Ring;

802.6 — Metropolitan Area Network, MAN — сети мегапо-

лисов;

802.7 — Broadband Technical Advisory Group — техниче-

ская консультационная группа по широкополосной передаче;

802.8 — Fiber Optic Technical Advisory Group — техниче-

ская консультационная группа по волоконно-оптическим сетям;

802.9 — Integrated Voice and data Networks — интегриро-

ванные сети передачи голоса и данных;

802.10 — Network Security — сетевая безопасность;

802.11 — Wireless Networks — беспроводные сети;

802.12 — Demand Priority Access LAN, 100VG-AnyLAN —

локальные сети с методом доступа по требованию с приоритетами.

5.2 Канальный уровень

Канальный уровень (Data Link Layer) делится в локальных сетях на два подуровня:

логической передачи данных (Logical Link Control, LLC);

управления доступом к среде (Media Access Control,

MAC).

Уровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом

враспоряжение той или иной станции сети. После того как доступ к среде получен, ею может пользоваться более высокий уровень — уровень LLC, организующий передачу логических единиц данных — кадров информации, с различным уровнем качества транспортных услуг. В современных локальных сетях получи-

7

ли распространение несколько протоколов уровня MAC, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий,

как Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Уровень LLC отвечает за передачу кадров данных между узлами с различной степенью надежности, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Именно через уровень LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством. На уровне LLC существует несколько режимов работы, отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.

Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы — каждый протокол уровня MAC может применяться с любым протоколом уровня LLC, и наоборот.

Стандарт IEEE 802.2. Уровень LLC

Стандарт IEEE 802.2 описывает подуровень LLC — Logical Link Control — подуровень управления логической передачей данных.

Сервисы уровня LLC. Протокол LLC описывает для технологий локальных сетей нужное качество транспортной службы, передавая свои кадры либо дейтаграммным способом, либо с помощью процедур с установлением соединения и восстановлением кадров (см. рис. 5.1).

Сервисы уровня LLC

Рис. 5.1 — Уровень LLC. Стандарт IEEE 802.2

8

LLC предоставляет верхним уровням три типа сервисов: процедуру без установления соединения и без подтверждения (LLC1); процедуру с установлением соединения и подтверждением (LLC2); процедуру без установления соединения, но с подтверждением (LLC3). Этот набор процедур является общим для всех методов доступа к среде, определенных стандартами 802.3— 802.5, а также стандартом FDDI и стандартом 802.12 на техноло-

гию 100VG-AnyLAN.

Процедура без установления соединения и без подтвер-

ждения LLC1 дает пользователю средства для передачи данных с минимумом издержек. Это дейтаграммный режим работы. Обычно этот вид процедуры используется, когда такие функции, как восстановление данных после ошибок и упорядочивание данных, выполняются протоколами вышележащих уровней, поэтому нет нужды дублировать их на уровне LLC. В стеке TCP/IP уровень LLC всегда работает в режиме LLC1, аналогично используется уровень LLC стеком IPX/SPX.

Процедура с установлением соединений и подтверждени-

ем LLC2 дает пользователю возможность установить логическое соединение перед началом передачи любого блока данных и, если это требуется, выполнить процедуры восстановления после ошибок и упорядочивание потока этих блоков в рамках установленного соединения. Протокол LLC2 во многом аналогичен прото-

колам семейства HDLC (LAP-B, LAP-D, LAP-M), которые при-

меняются в глобальных сетях для обеспечения надежной передачи кадров на зашумленных линиях. Логический канал протокола LLC2 является дуплексным, так что данные могут передаваться в обоих направлениях. Протокол LLC в режиме с установлением соединения использует алгоритм скользящего окна.

Стек Microsoft/IBM, основанный на протоколе NetBIOS/NetBEUI в режиме с восстановлением потерянных и искаженных данных использует режим LLC2. Если же протокол NetBIOS/NetBEUI работает в дейтаграммном режиме, то протокол LLC работает в режиме LLC1. Режим LLC2 используется также стеком протоколов SNA с технологией Token Ring.

В некоторых случаях (например, при использовании сетей

всистемах реального времени, управляющих промышленными объектами), когда временные издержки установления логическо-