7. Общая характеристика технологий построения локальных сетей. Протоколы уровня llc. Особенности коммутируемых lan.

Общие принципы построения автономных и ассоциативных LAN до- статочно подробно рассмотрены в п. 1.2.2.1 и 1.2.2.2. Еще раз обратим внимание на то, что для простейших LAN характерно использование об- щей пассивной физической среды передачи, связывающей сразу все або- нентские системы, а не отдельные пары. Соединение отдельных пар АС осуществляется в соответствии с дополнительными протоколами уровня звена данных (протоколами доступа), регулирующими поочередное ис- пользование общей среды передачи всеми абонентскими системами. Для разделения традиционных для уровня звена данных функций управления логическим каналом и дополнительных функций управления доступом к физической среде практически все технологии построения LAN включа- ют на данном уровне, как минимум, два соответствующих подуровня: LLC и MAC. Подуровень MAC тесно взаимодействует с физическим уровнем PHY, выполняющим функции формирования и обработки сиг- налов, передаваемых по различным физическим средам, а также функции доступа к разделяемой физической среде.

Указанная выше особенность технологий построения LAN связана с попыткой упростить их до минимума и не использовать в сети никаких активных систем передачи и коммутации, кроме самих АС (компьюте-

ров). В дальнейшем технологии построения LAN стали допускать обра- зование ассоциативных сетей путем объединения автономных локальных сетей с помощью различных внутрисетевых коммуникационных

устройств (см. табл. 1.3 и рис. 1.14) как с целью уменьшения нагрузки на общие разделяемые физические среды, так и для расширения сетей, включая доступ к другим локальным и к глобальным сетям.

На рис. 2.1, 2.2 и 2.3 показаны структура и элементы LAN, архитекту- ра протоколов и форматы ПБД для технологий Ethernet, Token Ring и FDDI.

Протокол LLC уровня управления логическим каналом

Специфика локальных сетей нашла отражение в разделении уровня звена данных на два подуровня, которые часто называют просто уровня- ми (см. рис. 2.2):

управления логическим каналом (LLC);

управления доступом к физической среде (MAC).

Уровень MAC появился из-за существования в локальных сетях раз- деляемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает (вместе с физическим уровнем PHY) корректное совместное использова- ние общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алго- ритмом в распоряжение той или иной АС.

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. Протоколы уровня MAC (и уровня PHY) являются различными для различных технологий построения LAN и будут рас- смотрены в следующих пунктах.

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 се- тевой протокол запрашивает у уровня звена данных нужную ему транс- портную 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, т. е. отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.

Протоколы уровня LLC и большинство протоколов уровня MAC вхо- дят в семейство стандартов IEEE 802, которые содержат рекомендации

по проектированию нижних уровней локальных сетей.

Протокол LLC обеспечивает для технологий локальных сетей нужное качество услуг транспортной службы, передавая свои кадры либо дейта- граммным способом, либо с помощью процедур с установлением соеди- нения и восстановлением кадров. Протоколы сетевого уровня передают через межуровневый интерфейс данные для протокола LLC – свой пакет

(например, пакет IP, IPX или NetBEUI), адресную информацию об узле назначения, а также требования к качеству транспортных услуг, которое протокол LLC должен обеспечить.

Протокол LLC помещает ПБД верхнего уровня в свой кадр, который дополняется необходимыми служебными полями : DSAP (Destination Service Access Point, поле доступа к службе получателя), SSAP (Source Service Access Point, точка доступа к службе отправителя) и Control (управляющее поле). Далее через межуровневый интер- фейс протокол LLC передает свой кадр вместе с адресной информацией об узле назначения соответствующему протоколу уровня MAC, который упаковывает кадр LLC в свой кадр.

Адресные поля DSAP и SSAP занимают по 1 байту. Они позволяют указать, какая служба верхнего уровня пересылает данные с помощью

этого кадра. Программному обеспечению узлов сети при получении кад- ров канального уровня необходимо распознать, какой протокол вложил свой пакет в поле данных поступившего кадра, чтобы передать извлечен-

ный из кадра пакет нужному протоколу верхнего уровня для последую-

щей обработки.

Управляющее поле Control является носителем служебных данных для реализации используемой в LAN версии высокоуровневого протоко- ла управления звеном данных – HDLC (High-level Data Link Control), являющегося стандартом ISO.

В соответствии со стандартом 802.2 уровень управления логическим каналом LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур:

LLC1 – без установления соединения и без подтверждения;

LLC2 – с установлением соединения и подтверждением;

LLC3 – без установления соединения, но с подтверждением.

Данный 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 технологию l00VG-AnyLAN.

По назначению все кадры уровня LLC (называемые в стандарте 802.2 протокольными блоками данных (PDU)) подразделяются на три типа (см. рис. 2.3, б):

I – информационные (Information);

S – управляющие, или супервизорные (Supervisory);

U – ненумерованные (Unnumbered).

Информационные кадры предназначены для передачи информации в процедурах с установлением логического соединения LLC2 и должны обязательно содержать поле информации (Data).

Управляющие (супервизорные) кадры предназначены для передачи команд и ответов (в служебном поле S из 2 бит) в процедурах с установ- лением логического соединения LLC2, в том числе запросов на повтор- ную передачу искаженных информационных кадров, начиная с номера

N(R).

Ненумерованные кадры предназначены для передачи ненумерован- ных команд и ответов (в служебном поле M из 5 бит), выполняющих в процедурах без установления логического соединения передачу инфор- мации, идентификацию и тестирование LLC–уровня, а в процедурах с установлением логического соединения LLC2 – установление и разъеди- нение логического соединения, а также информирование об ошибках.

В режиме LLC1 используется только один тип кадра – ненумерован- ный. У этого кадра поле управления имеет длину 1 байт. Все подполя поля управления ненумерованных кадров принимают нулевые значения, так что значимыми остаются только первые два бита поля, используемые

как признак типа кадра.

В режиме LLC2 используются все три типа кадров. В этом режиме кадры делятся на команды и ответы на эти команды.

Ненумерованные кадры используются на начальной стадии взаимо- действия двух узлов, а именно стадии установления соединения по про-

токолу LLC2. Поле М ненумерованных кадров определяет несколько типов команд, которыми пользуются два узла на этапе установления соединения. Ниже приведены примеры команд.

SNRM – установить нормальный режим ответа (Set Normal Response

Mode, код 00001).

SARM – установить асинхронный режим ответа (Set Asynchronous Response Mode, код 11001).

SABM – установить сбалансированный асинхронный режим (Set Asyn- chronous Balanced Mode, код 11101).

SNRME, SARME, SABME – установить расширенный (буква «E» в конце – Enchased) нормальный или асинхронный режим ответа или сба- лансированный асинхронный режим.

UA – ненумерованное подтверждение (Unnumbered Acknowledgement, код 00110). Служит для подтверждения установления или разрыва соеди- нения.

UI – управляющий кадр (Unnumbered Information). Служит для пере- дачи дополнительной служебной информации.

DISC – сброс соединения (DISConnect, код 00010). Запрос разрыва соединения.

DM – разрушение соединения (Disconnect Mode, код 11000), отклик на кадр DISC указывающий на разрыв соединения.

CMDR (CoMmanD Reject) – отказ от команды (код 000010) и FRMR (FRaMe Reject) – отказ от кадра (код 10001). Используются для сообще- ния об ошибочной ситуации (как правило, по причине неверного форма-

та), которая не может быть устранена повторением кадров.

После установления соединения данные и положительные квитанции начинают передаваться в информационных кадрах. Логический канал протокола LLC2 является дуплексным, так что данные могут передавать- ся в обоих направлениях. Если поток дуплексный, то положительные квитанции на кадры также доставляются в информационных кадрах. Ес- ли же потока кадров в обратном направлении нет или же нужно передать отрицательную квитанцию, то используются супервизорные кадры.

В информационных кадрах имеется поле N(S) для указания номера отправленного кадра, а также поле N(R) для указания номера кадра, ко- торый приемник ожидает получить от передатчика следующим. При ра- боте протокола LLC2 используется скользящее окно размером

127 кадров, а для их нумерации циклически используется 128 чисел, от 0 до 127.