1. Особенности локальных сетей

Для локальных сетей характерна небольшая удаленность (обычно в пределах сотен метров), небольшое число узлов (в пределах нескольких десятков) и в связи с этим простая топология связей. Благодаря этим особенностям задачи организации взаимодействия существенно упрощаются и в ряде случаев для работы локальных сетей требуется реализация только прикладного, канального и физического уровней модели OSI. Задачи остальных уровней существенно упрощаются и могут быть распределены между прикладным и канальным уровнем. Особенно в промышленных сетях взаимодействие можно описывать такой трехуровневой моделью.

Из-за простой топологии связей и небольшой удаленности в локальных сетях очень редко используют действующие каналы связи. В этом случае оказывается более эффективным создавать специальные каналы связи, хорошо согласующиеся с требованиями организации эффективной передачи данных. Практически всегда в локальных сетях линии связи находятся в общем пользовании всех узлов, поэтому принято считать линии связи разделяемой средой передачи данных. Т.е. обмен данными в локальной сети осуществляется через разделяемую среду передачи данных.

В локальной сети все узлы используют одну и ту же структуру кадров, одни и те же способы кодирования, поэтому одновременная передача нескольких сообщений невозможна. Конечно, кроме значительных преимуществ, такая организация имеет и недостатки. Производительность системы передачи данных ограничивается возможностями используемой разделяемой среды, при большой нагрузке может возникнуть заметная конкуренция, мешающая работе. Надежность ниже из-за отсутствия дополнительных путей передачи данных. Однако простота и возможность использования стандартных хорошо отработанных средств организации передачи данных привели к широкому распространению технологий локальных сетей. Узлы могут получить доступ к разделяемой среде передачи данных только поочередно, используя какой-либо механизм арбитража для управления доступом. Как правило, это не создает особых трудностей в работе локальной сети.

В локальных сетях используются две основные топологии связей: общая шина и кольцо. В качестве физических линий связи используют витую пару, коаксиальный кабель или оптоволокно. Уже в локальных сетях возникает необходимость в разделении понятий физической и логической топологии. Физическая топология определяется структурой физических линий связи, а логическая - путями передачи данных. Физическая и логическая топология не всегда совпадают. Различия в топологиях зависят от применяемых в сети коммуникационных устройств. Эти устройства могут просто ретранслировать сигналы между сегментами сети, перераспределять сообщения между сегментами, определять направления и/или маршруты передачи данных. Особенно сложные функции реализуются коммуникационными устройствами не в локальных сетях, а в сетях со сложной физической топологией.

В связи с использованием разделяемой среды передачи данных на канальном уровне локальных сетей приходится решать 2 задачи: управление доступом к среде (MAC уровень) и логической передачи данных (LLC уровень). Подготовка кадра для передачи данных на канальном уровне начинается с LLC уровня. Затем LLC - кадр передается на MAC уровень и с помощью его процедур производится передача уже MAC - кадра через физический уровень. При приеме данных последовательность обработки обратная. С физического уровня поступает MAC - кадр, затем, освобождаясь от атрибутов MAC - кадра, он преобразуется в LLC - кадр.

Классические функции канального уровня информационной сети реализуются LLC процедурами. Они включают общую организацию передачи и управление передачей данных, контроль и восстановление искаженных или потерянных данных. MAC процедуры обеспечивают доступ узлов к разделяемой среде передачи данных, их адресацию в локальной сети, корректное распределение ресурсов при возникающей конкуренции за доступ к разделяемой среде.

Как и многие другие вопросы функционирования информационных сетей, процедуры MAC и LLC стандартизованы. Следует отметить, что MAC и LLC протоколы взаимонезависимы, т.е. каждый протокол MAC может применяться с любым протоколом LLC и наоборот. И в соответствии с принципами модели OSI протоколы MAC и LLC могут согласовываться с различными протоколами и верхних, и нижнего (физического) уровней. Основные процедуры канального уровня в локальных сетях были стандартизованы в США комитетом 802 IEEE и легли в основу стандартов ISO 8802. Несколько позже на основе тех же основных принципов были разработаны и стандартизованы технологии, так называемых, промышленных сетей (Fieldbus).