Контрольные вопросы и задания

1. Что такое «сетевой адаптер» и какие функции он выполняет?

2. Опишите назначение, принцип действия и основные функции сетевых концентраторов.

3. Какие характеристики локальных вычислительных сетей улучшаются в результате использования концентраторов?

4. Перечислите и охарактеризуйте устройства логической структуризации сетей, работающие на канальном уровне.

5. Дайте определение понятию «широковещательный домен».

6. В чем принципиальное отличие таких сетевых устройств, как коммутатор и концентратор?

7. Охарактеризуйте основные типы коммутаторов.

8. Каковы преимущества и недостатки коммутаторов с промежуточной буферизацией?

9. Какие характеристики коммутатора влияют на его производительность?

10. Что понимают под скоростью фильтрации кадров?

11. В каких единицах измеряется пропускная способность коммутатора?

12. Как трактуется время задержки передачи кадра?

13. На какие параметры коммутатора оказывает влияние размер внутренней адресной таблицы?

14. Для каких целей используется внутренняя буферная память коммутатора?

10. Базовые сетевые технологии

10.1. Сетевые стандарты и спецификации

Международная организация по стандартизации ISO (Interna-tional Standardization Organization), представляющая собой всемирную федерацию национальных органов стандартизации, определяет стандарты как «документированные согла­шения, содержащие технические спецификации или другие точные критерии, которых следует придерживаться в качестве правил, директив или необходимых параметров, опре­деляющих соответствие материалов, продуктов, процессов и услуг своему назначению». Разработкой стан­дартов в сфере современных вычислительных сетей занимается международный Инсти­тут инженеров по электротехнике и электронике IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

В феврале 1980 года под эгидой IEEE был организован Комитет по стандартизации локальных и региональ­ных сетей (Local and Metropolitan Area Network Standards Committee), получивший на­звание Project 802 (мнемоническое числовое обозначение – «802» – от даты организации этого Комитета – «второй месяц восьмидесятого года»). В результате деятельности ряда подкомитетов, работающих в рамках Комитета Project 802, было принято семейство стандартов IEEE 802.x, которые содержат рекомендации по проектированию сетей и сетевых устройств.

Стандарты подкомитета 802.1 носят общий для всех технологий характер и включают определение локальных сетей и их свойств, а также описывают взаимодействие между собой различных технологий и построение более сложных сетей на основе базовых технологий. Эта группа стандартов носит общее название стан­дартов межсетевого взаимодействия (internetworking).

Подкомитет 802.2 разработал и поддерживает стандарт управления логическими связями LLC (Logical Link Control).

Стандарты 802.3, 802.4, 802.5 описывают технологии локальных сетей, которые появились в результате улучшений некоторых фирменных сетевых технологий. Так, основу стандарта 802.3 составила технология Ethernet, разработанная компаниями DEC, Intel и Xerox, которая изначально имела название Ethernet DIX. Стандарт 802.4 появился как обобщение технологии ArcNet компании Datapoint Corporation, а стандарт 802.5 в основном описывает технологию Token Ring компании IBM.

Отметим также тематику некоторых других стандартов, входящих в состав семейства 802.x:

802.6 – региональные сети MAN (Metropolitan Area Network);

802.7 – техническая консультационная группа по широкополосной передаче (Broadband Technical Advisory Group);

802.8 – техническая консультационная группа по волоконно-оптическим сетям (Fiber Optic Technical Advisory Group);

802.9 – интегрированные сети передачи голоса и данных (Integrated Voice and Data Networks);

802.10 – сетевая безопасность (Network Security);

802.11 – беспроводные сети (Wireless Networks);

802.16 – широкополосные беспроводные сети (Broadband Wire-less Networks).

Все протоколы, используемые семейством стандартов 802.x, схожи по структуре. Канальный уровень во всех протоколах 802.x разбит на два или более подуровня. Подуровень MAC (Medium Access Control – управление доступом к среде) отвеча­ет за управления доступом к среде передачи данных. Над MAC в иерархии находится подуровень LLC (Logical Link Control – управление логическим соединением), задача которого состоит в том, чтобы сделать различия стандартов 802.x невидимыми для сетевого уровня.

Подуровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в распоряжение той или иной станции в соответствии с определенным алгоритмом. После того, как доступ к среде получен, ею может пользоваться более высокий подуровень – LLC, организующий передачу логических единиц данных (кадров информации), с различным уровнем качества транспортных услуг. Подуровень 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 подуровней МAC и LLC взаимно независимы – каждый протокол уровня MAC может применяться с любым протоколом уровня LLC, и наоборот. Протокол LLC не зависит от выбора конкретной сетевой технологии. Протокол LLC обеспечивает для технологий локальных сетей нужное качество ус­луг транспортной службы, передавая свои кадры с помощью нескольких возможных процедур.

Протокол LLC занимает положение между сетевыми протоколами и протоколами подуровня MAC. Протоколы сетевого уровня передают через межуровневый интерфейс данные для протокола LLC – свой пакет, адресную информацию об узле назначения, а также требования к качеству транспортных услуг, которое протокол LLC должен обеспечить. Протокол LLC помещает пакет протокола верхнего уровня в свой кадр, который дополняется необходимыми служебными полями. Далее через межуровневый интерфейс прото­кол LLC передает свой кадр вместе с адресной информацией об узле назначения соответствующему протоколу уровня MAC, который упаковывает кадр LLC в свой кадр (например, кадр Ethernet).

В соответствии со стандартом 802.2 подуровень управления логическим соединением LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур: LLC1, LLC2 и LLC3.

Процедура без установления соединения и без подтверждения LLC1 дает пользователю средства для передачи данных с минимумом издержек. Это так называемый 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 подуровне LLC.

Процедура с установлением соединения и подтверждением LLC2 дает пользователю возможность установить логическое соединение перед началом передачи любого блока данных и, если это требуется, выполнить процедуры восстановления ошибок и упорядочивание потока этих блоков в рамках установленного соединения.

Для некоторых случаев, когда временные издержки установления логического соединения перед отправкой данных неприемлемы, а подтверждение о корректности приема переданных данных необходимо, предусмотрена дополнительная процедура, называемая процедурой установления соединения, но с подтверждением –LLC3.

Использование одного из трех указанных режимов работы подуровня LLC зависит от стратегии разработчиков конкретного стека (набора) протоколов.