6.3.3 Адрес уровня 2
Канальный уровень обеспечивает адресацию, используемую при пересылке кадра по совместно используемой среде передачи данных в локальной сети. Адреса устройств на этом уровне называются физическими адресами. Адресация канального уровня содержится в заголовке кадра и указывает узел назначения кадра в локальной сети. Обычно адресация находится в начале кадра, поэтому сетевой адаптер NIC может быстро определить, соответствует ли он своему собственному адресу уровня 2, прежде чем принимать остальную часть кадра. Заголовок кадра может также содержать адрес источника кадра.
В отличие от логических адресов уровня 3, которые являются иерархическими, физические адреса не указывают, в какой сети находится устройство. Физический адрес — это адрес конкретного физического устройства. Если устройство перемещается в другую сеть или подсеть, оно продолжит функционировать с тем же физическим адресом уровня 2. Поэтому адреса уровня 2 используются только для подключения устройств в одной и той же общей среде, в одной IP-сети.
На рисунках 1–3 представлены функции адресов уровней 2 и 3. В ходе пересылки IP-пакетов от узла к маршрутизатору, между маршрутизаторами и, наконец, от маршрутизатора к узлу в каждой точке на пути своего следования IP-пакет инкапсулируется в новый кадр канала передачи данных. Каждый кадр канального уровня содержит адрес канала-источника (сетевой платы, передающей этот кадр) и адрес канала назначения (сетевой платы, принимающей этот кадр).
хост-маршрутизатор
Исходный хост инкапсулирует IP-пакет уровня 3 в кадр уровня 2. В заголовке кадра хост добавляет свой адрес уровня 2 в качестве источника и адрес уровня 2 для R1 в качестве назначения.
Маршрутизатор-маршрутизатор
R1 инкапсулирует IP-пакет уровня 3 в новый кадр уровня 2. В заголовке кадра R1 добавляет свой адрес уровня 2 в качестве источника и адрес уровня 2 для R2 в качестве назначения.
Маршрутизатор-узел
R2 инкапсулирует IP-пакет уровня 3 в новый кадр уровня 2. В заголовке кадра R2 добавляет свой адрес уровня 2 в качестве источника и адрес уровня 2 для сервера в качестве назначения.
Адрес канального уровня используется только для локальной доставки пакетов. Адреса этого уровня не имеют смысла за пределами локальной сети. Сравните их с уровнем 3, где адреса в заголовке пакета передаются от узла источника на узел назначения, независимо от количества транзитных участков сети на протяжении маршрута.
Если данные должны перейти в другой сегмент сети, необходимо промежуточное устройство, например маршрутизатор. Маршрутизатор должен принять кадр согласно физическому адресу и деинкапсулировать его для анализа иерархического адреса или IP-адреса. С помощью IP-адреса маршрутизатор может определить местоположение устройства назначения в сети, а также наилучший путь к нему. Узнав, куда необходимо переслать пакет, маршрутизатор создает для него новый кадр, который отправляется в следующий сетевой сегмент к месту назначения.
6.3.4 Кадры lan и wan
Протоколы Ethernet используются проводными LAN. Беспроводная связь подпадает под протоколы WLAN (IEEE 802.11). Эти протоколы были разработаны для сетей с множественным доступом.
WAN традиционно используют другие типы протоколов для различных типов топологий «точка-точка», «звезда» и полной ячеистой. Некоторые из общих протоколов WAN на протяжении многих лет включали:
Протокол «точка-точка» (PPP)
Высокоуровневый протокол управления каналом (HDLC)
Сеть Frame Relay
Асинхронный режим передачи (ATM)
X.25
Эти протоколы уровня 2 теперь заменены в глобальной сети Ethernet.
В сети на основе стека протоколов TCP/IP все протоколы уровня 2 модели OSI работают с протоколом IP на уровне 3 модели OSI. Однако фактически используемый протокол уровня 2 зависит от логической топологии сети и физической среды передачи данных.
Каждый протокол управляет доступом к среде для указанных логических топологий уровня 2. Это означает, что при реализации этих протоколов в качестве узлов, действующих на канальном уровне, может использоваться целый ряд различных сетевых устройств. К таким устройствам относятся сетевые платы на компьютерах, а также интерфейсы на маршрутизаторах и коммутаторах уровня 2.
Протокол уровня 2, используемый для конкретной топологии сети, определяется технологией, используемой для реализации этой топологии. Эта технология, в свою очередь, определяется размером сети (с точки зрения количества узлов и территории) и сервисами, предоставляемыми в этой сети.
В локальных сетях обычно используются технологии, которые обеспечивают высокую пропускную способность и поддерживают большое количество узлов. Сравнительно небольшая протяженность локальных сетей (в пределах одного здания или комплекса зданий) и высокая плотность пользователей обеспечивают рентабельность этой технологии.
Однако использование технологии с высокой пропускной способностью обычно нерентабельно для глобальных сетей, охватывающих обширные территории (например, города или целые области). Ввиду высокой стоимости физических каналов большой протяженности и технологий, используемых для передачи сигналов на большие расстояния, пропускная способность таких сетей, как правило, определяется уровнем рентабельности.
Разница в пропускной способности требует использования различных протоколов для локальных и глобальных сетей.
К протоколам канального уровня относятся:
Ethernet
Беспроводная сеть 802.11
Протокол точка-точка (протокол PPP)
Высокоуровневый протокол управления каналом (HDLC)
Сеть Frame Relay
Чтобы увидеть примеры протоколов уровня 2, нажмите кнопку «Воспроизведение».
