Канальный уровень

В соответствии с моделью IEEE 802 канальный уровень LAN делится на два подуровня: управление логическим каналом LLC и управление доступом к среде MAC.

Подуровень LLC является универсальным для всех типов LAN, в том числе для сети Ethernet. Он выполняет функции интерфейса с верхними уровнями модели IEEE 802 и устанавливает логический канал связи между процессом (программой) на данной станции и процессом (программой) на удаленной станции. Структура блока (пакета) данных подуровня LLC приведена в разделе 2.1.3.

Подуровень MAC осуществляет формирование кадров данных, распознавание кадров, предназначенных для конкретной станции, обнаружение ошибок, управление доступом к среде. Структура кадра данных подуровня MAC приведена на рис. 24.

Преам-була	Началь-ный разделитель	Адрес назначения	Адрес отправ-ления	Блок (пакет) данных LLC	Вставка	Контрольная последователь-ность	Конеч-ный разделитель
1	2	3	4	5	6	7	8

Рис. 24. Структура кадра данных подуровня MAC

Преамбула. Специальная кодовая последовательность бит (11111110), обеспечивающая предварительную синхронизацию процесса приема-передачи данных.

Начальный разделитель. Специальная кодовая последовательность бит (01111110), предназначенная для выделения начала кадра в общем потоке данных.

Адрес назначения. Адрес станции-получателя передаваемого кадра.

Адрес отправления. Адрес станции-отправителя кадра данных.

Блок (пакет) данных LLC. Блок данных, поступающий с верхнего подуровня LLC (для LLC верхним уровнем является сетевой, формирующий пакеты данных).

Вставка. Дополнительная (как правило, незначащая) информация, вставляемая в кадр в том случае, если его длина меньше необходимой для обнаружения столкновений.

Контрольная последовательность. Проверочная кодовая последовательность бит, формируемая путем специальных математических преобразований разделов 3,4,5,6 и используемая для проверки правильности принятых кадров.

Конечный разделитель. Специальная кодовая последовательность бит (01111110), предназначенная для выделения конца кадра в общем потоке данных.

2.2.4. Передача данных в локальной сети Ethernet

Передача данных в сети Ethernet выполняется с помощью протоколов верхних уровней и подуровня LLC, которые не зависят от типа LAN и представляют собой универсальное сетевое программное обеспечение (например, сетевой пакет программ NetWare фирмы NOVELL) и протоколов подуровня MAC и физического уровня, реализованных аппаратно в виде сетевого контроллера (электронной платы), вставляемого в корпус станции. Интерфейс между универсальным сетевым программным обеспечением и сетевым контроллером конкретной LAN обеспечивается программой-драйвером.

Ранее уже указывалась целесообразность изложения материала о работе протоколов верхних уровней модели IEEE 802 в разделах по WAN и GAN. Поэтому в настоящем разделе приведено описание работы протоколов только канального и физического уровней сети Ethernet.Подключение и работа в сети Ethernet выполняются с помощью сетевого контроллера, функциональная структура которого приведена на рисунке:

Передача кадра Обнаружение столкновений		Подуровень управления доступом к среде (MAC) Контроль несущей Физический уровень		Прием кадра Контроль несущей
	Блокирование данных		Деблокирова-ние данных
	Управление доступом к среде		Управление доступом к среде
	Кодирование данных		Декодирова- ние данных
	Доступ к среде		Доступ к среде
Физическая среда

Функциональная структура контроллера локальной сети Ethernet

Работа сети Ethernet характеризуется рядом параметров, к числу которых относятся вероятность захвата канала и эффективность.

Первый параметр определяется по выражению:

где: - вероятность того, что ровно одна станция попытается передать кадр в течение такта и захватит канал;

- число станций, пытающихся захватить канал для передачи кадра данных.

Эффективность LAN Ethernet определяется следующим образом. Общее время работы сети Ethernet делится между интервалами передачи и интервалами конкуренции. Для передачи кадра данных требуется секунд, где - длина кадра в битах, - скорость передачи данных в бит/сек. Среднее время Т, необходимое на захват канала, равно: ,

где: - среднее число тактов, прошедших в интервале конкуренции, пока станция не захватит канал для передачи кадра данных;

- длительность такта или время до обнаружения конфликта после начала передачи кадра. Среднее число тактов рассчитывается как:

С учетом введенных показателей, эффективность Е работы локальной сети Ethernet определяется следующим образом:

. (1)

Как следует из выражения 1, эффективность сети Ethernet изменяется в пределах от 0 до 1. Результаты исследований показали, что с увеличением эффективность сети Ethernet может понизится до 35 - 40%.

Вопрос №4.Управление маршрутами передачи данных

Управление маршрутами передачи данных происходит на сетевом уровне. Сетевому уровню соответствует сетевой протокол, реализующий следующие основные функции:

• коммутация (соединение) абонентов компьютерной сети через коммуникационную подсеть;

• выбор и оптимизация маршрутов передачи данных;

• управление потоками данных.

Процесс взаимодействия абонентов сети может осуществляться через коммуникационную подсеть с помощью коммутации каналов, сообщений и пакетов.

При выборе стратегии маршрутизации, которая подразделяется на статическую и адаптивную, следует руководствоваться следующими соображениями.

Если технология сети не изменяется (из-за отказов, модификации, развития) и входные потоки данных стационарны, то выбирается статическая маршрутизация, которая характеризуется совокупностью фиксированных путей между всеми парами узлов. Трафик между каждой парой источник‑адресат может быть распределен одновременно по нескольким путям во вполне определенных, фиксированных во времени, пропорциях. Однако в условиях реальной сети, топология со временем изменяется, а входные данные пользователей имеют тенденцию к колебаниям во времени. Поэтому, для минимизации задержек необходимо реализовать некоторую адаптивную стратегию маршрутизации, позволяющую реагировать на изменения состояния сети.

В ыбор маршрутов движения сообщений через коммуникационную подсеть осуществляется на основе данных таблиц маршрутизации, которые находятся в узлах коммутации (см. рис.11). Структура таблицы маршрутизации приведена на рис.12.

Рис.11. Схема информационных потоков от узла к узлу

Рис. 12. Таблица маршрутизации узла

1 2

1

Таблица маршрутизации указывает, как в зависимости от конечного адресата должен быть распределен по выходным линиям трафик, поступающий в данный узел. Маршрутная таблица для узла представляет собой некоторую матрицу размерностью , где число узлов коммутации в сети, а - число соседей узла . Матрица это часть трафика, адресованного в узел , который при поступлении в узел направляется через соседний узел . Тогда справедливо следующее выражение:

.При статической маршрутизации содержимое таблиц маршрутизации не изменяется, либо изменяется достаточно редко.При адаптивной стратегии маршрутизации значения будут изменяться во времени. Существуют следующие типы адаптивной стратегии.Изолированная стратегия. Маршруты вычисляются каждым узлом независимо, на основе локальной информации (состояние очередей к выходным линиям, приоритет выходных линий и т.д.). Между узлами не производится обмена ни маршрутной информацией, ни информацией о состоянии узлов.Распределенная стратегия. Маршруты вычисляются парал-лельно и согласовываются всеми узлами на основе неполной информации о их состоянии, которой они обмениваются. Цент-рализованная стратегия. Сетевой маршрутный центр (СМЦ) соби-рает глобальную информацию о состоянии сети, вычисляет маршруты минимальной задержки и корректирует или распределяет маршрутные таблицы (или маршрутные команды) по всем узлам. Смешанная стратегия. Эта стратегия включает в себя свойства всех предыдущих стратегий или их комбинацию. Например, она может объединять изолированную и централизованную стратегии маршрутизации.

Вопрос № 8. ЛВС Token Ring

LAN Token Ring представляет собой однонаправленное физическое кольцо с передачей маркера.