Конспект лекцій. Чернівці 2015 2



Pdf просмотр
Сторінка6/12
Дата конвертації14.07.2017
Розмір5.01 Kb.
ТипКонспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
Тема 6. Стандарти локальних мереж
6.1

Загальна характеристика протоколів локальних мереж.
6.2

Структура стандартів IEEE 802.X
6.3

Протокол LLC рівня керування логічним каналом (802.2)

6.1. Загальна характеристика протоколів локальних мереж
Існує й досить помітна тенденція до використання в традиційних технологіях так званої мікросегментації, коли навіть кінцеві вузли відразу з'єднуються з комутатором індивідуальними каналами. Такі мережі виходять дорожче поділюваних або змішаних, але продуктивність їх вище.
При використанні комутаторів у традиційних технологій з'явився новий режим роботи – повнодуплексний (full-duplex). У поділюваному сегменті станції завжди працюють у напівдуплексному режимі (half- duplex), тому що в кожний момент часу мережний адаптер станції або передає свої дані, або приймає чужі, але ніколи не робить це одночасно. Це справедливо для всіх технологій локальних мереж, тому що поділювані середовища підтримуються не тільки класичними технологіями локальних мереж Ethernet, Token Ring, FDDI, але й всіма новими – Fast Ethernet, 100 VG-AnyLAN, Gigabit Ethernet.
У повнодуплексному режимі мережний адаптер може одночасно передавати свої дані в мережу й приймати з мережі чужі дані. Такий режим нескладно забезпечується при прямому з'єднання з мостом/комутатором або маршрутизатором, тому що вхід і вихід кожного порту такого пристрою працюють незалежно друг від друга, кожний зі своїм буфером кадрів.
Сьогодні кожна технологія локальних мереж пристосована для роботи як у напівдуплексному, так і повнодуплексному режимах. У цих режимах обмеження, що накладаються на загальну довжину мережі, істотно відрізняються, так що та сама технологія може дозволяти будувати досить різні мережі залежно від обраного режиму роботи (який залежить від того, які пристрої використовуються для з'єднання вузлів – повторювачі або комутатори).
Наприклад, технологія Fast Ethernet дозволяє для напівдуплексного режиму будувати мережі діаметром не більше 200 метрів, а для повнодуплексного режиму обмежень на діаметр мережі не існує. Тому при порівнянні різних технологій необхідно обов'язково брати до уваги можливість їхньої роботи у двох режимах. У даній главі вивчається в основному напівдуплексний режим

90 роботи протоколів, а повнодуплексний режим розглядається в наступній главі, разом з вивченням комутаторів.
Крім того, деякі сучасні високопродуктивні технології, такі як Fast
Ethernet, Gigabit Ethernet, у значній мірі зберігають наступність зі своїми попередниками. Це ще раз підтверджує важливість вивчення класичних протоколів локальних мереж, природно, поряд з вивченням нових технологій.

6.2 Структура стандартів IEEE 802.X
У 1980 році в інституті IEEE був організований комітет 802 зі стандартизації локальних мереж, у результаті роботи якого було прийняте сімейство стандартів
IEEE 802-х, які містять рекомендації із проектування нижніх рівнів локальних мереж. Пізніше результати роботи цього комітету лягли в основу комплексу міжнародних стандартів ISO 8802-1...5. Ці стандарти були створені на основі дуже розповсюджених фірмових стандартів мереж Ethernet, ArcNet і Token Ring.
Крім IEEE у роботі зі стандартизації протоколів локальних мереж брали участь і інші організації. Так, для мереж, що працюють на оптоволокні, американським інститутом зі стандартизації ANSI був розроблений стандарт
FDDI, що забезпечує швидкість передачі даних 100 Мб/с. Роботи зі стандартизації протоколів ведуться також асоціацією ЕСМА, що прийняті стандарти ЕСМА-80, 81, 82 для локальної мережі типу Ethernet і згодом стандарти ЕСМА-89,90 по методу передачі маркера.
Стандарти сімейства IEEE 802.X охоплюють тільки два нижніх рівні семи рівневої моделі OSI – фізичний і канальний. Це пов'язано з тим, що саме ці рівні найбільшою мірою відбивають специфіку локальних мереж. Старші ж рівні, починаючи з мережного, у значній мірі мають загальні риси як для локальних, так і для глобальних мереж.
Специфіка локальних мереж також знайшла своє відбиття в поділі канального рівня на два підрівня, які часто називають також рівнями.
Канальний рівень (Data Link Layer) ділиться в локальних мережах на два підрівня:

логічної передачі даних (Logical Link Control, LLC);

керування доступом до середовища (Media Access Control, MAC).
Рівень MAC з'явився через існування в локальних мережах поділюваного середовища передачі даних. Саме цей рівень забезпечує коректне спільне використання загального середовища, надаючи її відповідно до певного алгоритму в розпорядження тієї або іншої станції мережі. Після того, як доступ до середовища отриманий, нею може користуватися більше високий рівень – рівень LLC, що організує передачу логічних одиниць даних, кадрів інформації,

91 з різним рівнем якості транспортних послуг. У сучасних локальних мережах одержали поширення кілька протоколів рівня MAC, що реалізують різні алгоритми доступу до поділюваного середовища. Ці протоколи повністю визначають специфіку таких технологій, як Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit
Ethernet, Token Ring, FDDI, l00 VG-AnyLAN.
Рівень LLC відповідає за передачу кадрів даних між вузлами з різним ступенем надійності, а також реалізує функції інтерфейсу із прилягаючим до нього мережним рівнем. Саме через рівень LLC мережний протокол запитує в канального рівня потрібну йому транспортну операцію з потрібною якістю. На рівні LLC існує кілька режимів роботи, що відрізняються наявністю або відсутністю на цьому рівні процедур відновлення кадрів у випадку їхньої втрати або перекручування, тобто транспортних послуг, що відрізняються якістю, цього рівня.
Протоколи рівнів MAC і LLC взаємно незалежні – кожний протокол рівня
MAC може застосовуватися з будь-яким протоколом рівня LLC, і навпаки.
Стандарти IEEE 802 мають досить чітку структуру, наведену на рис.6. 1.
Ця структура з'явилася в результаті великої роботи, проведеної комітетом 802 з виділення в різних фірмових технологіях загальних підходів і загальних функцій, а також узгодження стилів їхнього опису. У результаті канальний рівень був розділений на два згаданих підрівня. Опис кожної технології розділено на дві частини: опис рівня MAC і опис фізичного рівня. Як видно з рисунка, практично в кожній технології єдиному протоколу рівня MAC відповідає кілька варіантів протоколів фізичного рівня.
Над канальним рівнем усіх технологій зображений загальний для них протокол LLC, що підтримує кілька режимів роботи, але незалежний від вибору конкретної технології. Стандарт LLC курирує підкомітет 802.2.
Навіть технології, стандартизовані не в рамках комітету 802, орієнтуються на використання протоколу LLC, визначеного стандартом 802.2, наприклад, протокол FDDI, стандартизований ANSI.

92

Рис 6.1. Структура стандартів ІЕЕЕ 802.Х
Окремо розглядаються стандарти, розроблювальні підкомітетом 802.1. Ці стандарти носять загальний для всіх технологій характер. У підкомітеті 802.1 минулого розроблені загальні визначення локальних мереж і їхніх властивостей, визначений зв'язок трьох рівнів моделі IEEE 802 з моделлю OSI. Але найбільше практично важливими є стандарти 802.1, які описують взаємодію між собою різних технологій, а також стандарти з побудови більш складних мереж на основі базових топологій. Ця група стандартів носить загальну назву стандартів мережних взаємодій (internetworking). Сюди входять такі важливі стандарти, як стандарт 802. ID, що описує логіку роботи моста/комутатора, стандарт 802.1Н, який визначає роботу моста, що транслює, який може без маршрутизатора поєднувати мережі Ethernet і FDDI, Ethernet і Token Ring і т. п.
Сьогодні набір стандартів, розроблених підкомітетом 802.1, продовжує збільшуватися. Наприклад, недавно він поповнився важливим стандартом
802.1Q, що визначає спосіб побудови віртуальних локальних мереж VLAN у мережах на основі комутаторів.
Стандарти 802.3,802.4,802.5 і 802.12 описують технології локальних мереж, які з'явилися в результаті поліпшень фірмових технологій, що лягли в їхню основу. Так, основу стандарту 802.3 склала технологія Ethernet, розроблена компаніями Digital, Intel і Xerox (або Ethernet DIX), стандарт 802.4 з'явився як

93 узагальнення технології ArcNet компанії Datapoint Corporation, а стандарт 802.5 в основному відповідає технології Token Ring компанії IBM.
Вихідні фірмові технології та їхні модифіковані варіанти – стандарти 802.х у ряді випадків довгі роки існували паралельно. Наприклад, технологія ArcNet так до кінця не була наведена у відповідність зі стандартом 802.4 (тепер це робити пізно, тому що десь приблизно з 1993 року виробництво встаткування ArcNet було згорнуто). Розбіжності між технологією Token Ring і стандартом 802.5 теж періодично виникають, тому що компанія IBM регулярно вносить удосконалення у свою технологію й комітет 802.5 відбиває ці вдосконалення в стандарті з деяким запізненням. Виключення становить технологія Ethernet. Останній фірмовий стандарт Ethernet DIX був прийнятий у 1980 році, і з тих пір ніхто більше не вживав спроб фірмового розвитку Ethernet. Усі нововведення в сімействі технологій Ethernet вносяться тільки в результаті прийняття відкритих стандартів комітетом 802.
Більш пізні стандарти споконвічно розроблялися не однією компанією, а групою зацікавлених компаній, а потім передавалися у відповідний підкомітет
IEEE 802 для твердження. Так відбулося з технологіями Fast Ethernet, l00 VG-
AnyLAN, Gigabit Ethernet. Група зацікавлених компаній утворювала спочатку невелике об'єднання, а потім, у міру розвитку робіт, до нього приєднувалися
інші компанії, так що процес прийняття стандарту носив відкритий характер.
Сьогодні комітет 802 включає наступний ряд підкомітетів, у який входять як ті, що вже згадувались, так деякі інші:

802.1 — Internetworking - об'єднання мереж;

802.2 — Logical Link Control, LLC — керування логічною передачею даних;

802.3 - Ethernet з методом доступу CSMA/CD;

802.4 — Token Bus LAN — локальні мережі з методом доступу Token
Bus;

802.5 — Token Ring LAN — локальні мережі з методом доступу Token
Ring

802.6 — Metropolitan Area Network, MAN — мережі мегаполісів;

802.7 - Broadband Technical Advisory Group - технічна консультаційна група по широкополосній передачі:

802.8 - Fiber Optic Technical Advisory Group - технічна консультаційна група по волоконно-оптичним мережах;

802.9 — Integrated Voice and data Networks — інтегровані мережі передачі голосу і даних;

802.10 - Network Security - мережева безпека;

94

802.11 - Wireless Networks - бездротові мережі;

802.12 - Demand Priority Access LAN, l00VG-AnyLAN - локальні мережі з методом доступу за вимогою з пріоритетами.

6.3Протокол LLC рівня керування логічним каналом (802.2)
Протокол LLC забезпечує для технологій локальних мереж потрібну якість послуг транспортної служби, передаючи свої кадри або дейтаграмним способом, або за допомогою процедур із установленням з'єднання й відновленням кадрів. Протокол LLC займає рівень між мережними протоколами й протоколами рівня MAC. Протоколи мережного рівня передають через міжрівневий інтерфейс дані для протоколу LLC – свій пакет
(наприклад, пакет IP, IPX або NetBEUI), адресну інформацію про вузол призначення, а також вимоги до якості транспортних послуг, що протоколу
LLC повинен забезпечити. Протокол LLC поміщає пакет протоколу верхнього рівня у свій кадр, що доповнюється необхідними службовими полями. Далі через міжрівневий інтерфейс протокол, LLC передає свій кадр разом з адресною інформацією про вузол призначення відповідному протоколу рівня
MAC, що впаковує кадр LLC у свій кадр (наприклад, кадр Ethernet) (рис.6. 2).

Кадр Ethernet
Рис. 6.2. Структура кадру
В основу протоколу LLC покладений протокол HDLC (High-level Data Link
Control Procedure), що є стандартом ISO. Власне стандарт HDLC становить узагальнення декількох близьких стандартів, характерних для різних технологій: протоколу LAP-B мереж Х.25 (стандарту, широко розповсюдженого в територіальних мережах), LAP-D, використовуваного в мережах ISDN, LAP-M, що працює в сучасних модемах. У специфікації IEEE 802.2 також є кілька невеликих відмінностей від стандарту HDLC.
Спочатку у фірмових технологіях підрівень LLC не виділявся в самостійний підрівень, та і його функції розчинялися в загальних функціях протоколу канального рівня. Через більші розходження у функціях протоколів фірмових технологій, які можна віднести до рівня LLC, на рівні LLC довелося ввести три типи процедур. Протокол мережного рівня може звертатися до однієї із цих процедур.
Три типи процедур рівня LLC
У відповідності зі стандартом 802.2 рівень керування логічним каналом LLC надає верхнім рівням три типи процедур:
LLC1 – процедура без установлення з'єднання й без підтвердження;

95
LLC2 – процедура із установленням з'єднання й підтвердженням;
LLC3 – процедура без установлення з'єднання, але з підтвердженням.
Цей набір процедур є загальним для всіх методів доступу до середовища, визначених стандартами 802.3 – 802.5, а також стандартом FDDI і стандартом
802.12 на технологію l00 VG-AnyLAN.
Процедура без установлення з'єднання й без підтвердження LLC1 дає користувачеві засіб для передачі даних з мінімумом витрат. Це дейтаграмний режим роботи. Звичайно цей вид процедури використовується, коли такі функції, як відновлення даних після помилок і упорядкування даних, виконуються протоколами вищерозміщених рівнів, тому немає потреби дублювати їх на рівні
LLC.
Процедура із установленням з'єднань і підтвердженням LLC2 дає користувачеві можливість установити логічне з'єднання перед початком передачі будь-якого блоку даних і, якщо це потрібно, виконати процедури відновлення після помилок і упорядкування потоку цих блоків у рамках установленого з'єднання. Протокол LLC2 багато в чому аналогічний протоколам сімейства HDLC ( LAP-B, LAP-D, LAP-M), які застосовуються в глобальних мережах для забезпечення надійної передачі кадрів на зашумлених лініях. Протокол LLC2 працює в режимі ковзного вікна.
У деяких випадках (наприклад, при використанні мереж у системах реального часу, керуючих промисловими об'єктами), коли тимчасові витрати встановлення логічного з'єднання перед відправленням даних неприйнятні, а підтвердження про коректність прийому переданих даних необхідно, базова процедура без установлення з'єднання й без підтвердження не підходить. Для таких випадків передбачена додаткова процедура, яка називається процедурою без установлення з'єднання, але з підтвердженням LLC
Використання одного із трьох режимів роботи рівня LLC залежить від стратегії розроблювачів конкретного стека протоколів. Наприклад, у стеці
TCP/IP рівень LLC завжди працює в режимі LLC1, виконуючи просту роботу витягу з кадру й демультиплексування пакетів різних протоколів – IP, ARP,
RARP. Аналогічно використовується рівень LLC стеком IPX/SPX.
А стек Microsoft/IBM, заснований на протоколі NetBIOS/NetBEUI, часто використовує режим LLC2. Це відбувається тоді, коли сам протокол
NetBIOS/NetBEUI повинен працювати в режимі з відновленням загублених і перекручених даних. У цьому випадку ця робота передоручається рівню LLC2.
Якщо ж протокол NetBIOS/NetBEUI працює в дейтаграмному режимі, то протокол LLC працює в режимі LLC1.
Режим LLC2 використовується також стеком протоколів SNA у тому випадку,

96 коли на нижньому рівні застосовується технологія Token Ring.
Структура кадрів LLC. Процедура з відновленням кадрів LLC2
За своїм призначенням усі кадри рівня LLC (які називаються в стандарті
802.2 блоками даних – Protocol Data Unit, PDU) підрозділяються на три типи –
інформаційні, керуючі й ненумеровані.
Інформаційні кадри (Information) призначені для передачі інформації в процедурах із установленням логічного з'єднання LLC2 і повинні обов'язково містити поле інформації. У процесі передачі інформаційних блоків здійснюється
їхня нумерація в режимі ковзного вікна.
Керуючі кадри (Supervisory) призначені для передачі команд і відповідей у процедурах із установленням логічного з'єднання LLC2, у тому числі запитів на повторну передачу перекручених інформаційних блоків.
Ненумеровані кадри (Unnumbered) призначені для передачі ненумерованих команд і відповідей, що виконують у процедурах без установлення логічного з'єднання передачу інформації, ідентифікацію й тестування LLC-рівня, а в процедурах із установленням логічного з'єднання LLC2 – встановлення й роз'єднання логічного з'єднання, а також інформування про помилки. Усі типи кадрів рівня LLC мають єдиний формат:
Прапор
Адреса точки
Адреса точки
Поле, що
Дані
Прапор
01111110 входу служби входу служби керує
(Data)
01111110 призначен ня джерела
(Contr ol)
(DSAP)
(SSAP)
Кадр LLC обрамляється двома однобайтовими полями "Прапор", що мають значення 01111110. Прапори використовуються на рівні MAC для визначення меж кадру LLC. Відповідно до багаторівневої структури протоколів стандартів
IEEE 802, кадр LLC вкладається в кадр рівня MAC: кадр Ethernet, Token Ring,
FDDI і т. д. При цьому прапори кадру LLC відкидаються.
Кадр LLC містить поле даних і заголовок, що складається із трьох полів: адреса точки входу служби призначення (Destination Service Access Point,
DSAP); адреса точки входу служби джерела (Source Service Access Point, SSAP); керуюче поле (Control).
Поле даних кадру LLC призначено для передачі по мережі пакетів протоколів вищерозміщених рівнів – мережних протоколів IP, IPX, AppleTalk,
DECnet, у рідких випадках – прикладних протоколів, коли ті вкладають свої повідомлення безпосередньо в кадри канального рівня. Поле даних може бути відсутнім у керуючих кадрах і деяких ненумерованих кадрах.

97
Адресні поля DSAP і SSAP займають по 1 байту. Вони дозволяють указати, яка служба верхнього рівня пересилає дані за допомогою цього кадру.
Програмному забезпеченню вузлів мережі при одержанні кадрів канального рівня необхідно розпізнати, який протокол вклав свій пакет у поле даних кадру, що надійшов, щоб передати витягнутий з кадру пакет потрібному протоколу верхнього рівня для наступної обробки. Для ідентифікації цих протоколів уводяться так звані адреси точки входу служби (Service Access Point, SAP).
Значення адрес SAP приписуються протоколам у відповідності зі стандартом
802.2. Наприклад, для протоколу IP значення SAP дорівнює 0х6, для протоколу
NetBIOS-0*F0. Для одних служб визначена тільки одна точка входу й, відповідно, тільки один SAP, а для інших – кілька, коли адреси DSAP і SSAP збігаються. Наприклад, якщо в кадрі LLC значення DSAP і SSAP містять код протоколу IPX, то обмін кадрами здійснюється між двома IPX-модулями, що виконуються в різних вузлах. Але в деяких випадках в кадрі LLC вказуються, що розрізняються DSAP і SSAP. Це можливо тільки в тих випадках, коли служба має кілька адрес SAP, що може бути використано протоколом вузла відправника в спеціальних цілях, наприклад для повідомлення вузла одержувача про перехід протоколу-відправника в деякий специфічний режим роботи. Цією властивістю протоколу LLC часто користується протокол NetBEUI.
Поле керування (1 або 2 байти) має складну структуру при роботі в режимі
LLC2 і досить просту структуру при роботі в режимі LLC1 (рис. 6.3 [27]).
У режимі LLC1 використовується тільки один тип кадру – ненумерований. У цього кадру поле керування має довжину в один байт. Усі підполя поля керування ненумерованих кадрів приймають нульові значення, так що значимими залишаються тільки перші два біти поля, використовувані як ознака типу кадру. З огляду на те, що в протоколі Ethernet при записі реалізований зворотний порядок біт у байті, то запис поля управління кадру LLC1, вкладеного в кадр протоколу Ethernet, має значення 0х03 (тут і далі префікс Ох позначає шістнадцятирічне подання).
Рис. 6. 3. Структура поля керування

98
У режимі LLC2 використовуються всі три типи кадрів. У цьому режимі кадри діляться на команди й відповіді на ці команди. Біт P/F (Poll/Final) має наступне значення: у командах він називається бітом Poll і вимагає, щоб на команду була дана відповідь, а у відповідях він називається бітом Final і говорить про те, що відповідь складається з одного кадру.
Ненумеровані кадри використовуються на початковій стадії взаємодії двох вузлів, а саме стадії встановлення з'єднання за протоколом LLC2. Поле М ненумерованих кадрів визначає кілька типів команд, якими користуються два вузли на етапі встановлення з'єднання. Нижче наведені приклади деяких команд.
Установити збалансований асинхронний розширений режим (SABME). Ця команда є запитом на встановлення з'єднання. Вона є однією з команд повного набору команд такого роду протоколу HDLC. Розширений режим означає використання двобайтових полів керування для кадрів інших двох типів.
Ненумероване
підтвердження
(UA).
Служить для підтвердження встановлення або розриву з'єднання.
Скидання з'єднання (REST). Запит на розрив з'єднання.
Після встановлення з'єднання дані й позитивні квитанції починають передаватися в інформаційних кадрах. Логічний канал протоколу LLC2 є дуплексним, так що дані можуть передаватися в обох напрямках. Якщо потік дуплексний, то позитивні квитанції на кадри також доставляються в
інформаційних кадрах. Якщо ж потоку кадрів у зворотному напрямку немає або ж потрібно передати негативну квитанцію, то використовуються супервізорні кадри.
В інформаційних кадрах є поле N(S) для зазначення номера відправленого кадру, а також поле N(R) для зазначення номера кадру, що приймач очікує одержати від передавача наступним. При роботі протоколу LLC2 використовується ковзне вікно розміром в 127 кадрів, а для їхньої нумерації циклічно використовується 128 чисел, від 0 до 127.
Приймач завжди пам'ятає номер останнього кадру, прийнятого від передавача, і підтримує змінну із зазначеним номером кадру, що він очікує прийняти від передавача наступним. Позначимо його через V(R). Саме це значення передається в поле N(R) кадру, що посилається передавачу. Якщо у відповідь на цей кадр приймач приймає кадр, у якому номер посланого кадру
N(S) збігається з номером очікуваного кадру V(R), то такий кадр уважається коректним (якщо, звичайно, коректна його контрольна сума). Якщо приймач приймає кадр із номером N(S), нерівним V(R), то цей кадр відкидається й посилається негативна квитанція Відмова (REJ) з номером V(R). При прийманні негативної квитанції передавач зобов'язаний повторити передачу кадру з

99 номером V(R), а також усіх кадрів з більшими номерами, які він уже встиг відіслати, користуючись механізмом вікна в 127 кадрів.
До складу супервізорних кадрів входять наступні:
Відмова (REJect).
Приймач не готовий (Receiver Not Ready, RNR). Приймач готовий (Receiver
Ready, RR).
Команда RR з номером N(R) часто використовується як позитивна квитанція, коли потік даних від приймача до передавача відсутній, а команда
RNR – для вповільнення потоку кадрів, що надходять на приймач. Це може бути необхідно, якщо приймач не встигає обробити потік кадрів, що надсилаються йому з великою швидкістю за рахунок механізму вікна.
Одержання кадру RNR жадає від передавача повного припинення передачі, до одержання кадру RR. За допомогою цих кадрів здійснюється керування потоком даних, що особливо важливо для мереж, що комутуються, у яких немає поділюваного середовища, що автоматично гальмує роботу передавача за рахунок того, що новий кадр не можна передати, поки приймач не закінчив прийом попереднього.


Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал