Лекция Тема "Общие принципы построения и функционирования ЛВС."

Скачать: lk_4.zip [19,94 Kb] (cкачиваний: 1)  

Тема 1. Общие принципы построения и функционирования ЛВС.

Управление логическим каналом на подуровне LLC (УЛК). Управление на уровне доступа к среде MAC (УДС). Стандарт IEEE802.2. Протокольный блок данных. Перечень команд и ответов. Примеры передачи данных согласно процедуре HDLC в ЛВС.

Протокол LLC обеспечивает для технологий локальных сетей нужное качество услуг транспортной службы, передавая свои кадры либо дейтаграммным способом, либо с помощью процедур с установлением соединения и восстановлением кадров. Протоколы сетевого уровня передают через межуровневый интерфейс данные для протокола LLC – свой пакет (например, пакет IP, IPX), адресную информацию об узле назначения, а также требования к качеству транспортных услуг, которые 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, кадрEthernet).

Из-за больших различий в функциях протоколов фирменных технологий, которые можно отнести к уровню LLC, на уровне LLC пришлось ввести три типа процедур. Протокол сетевого уровня может обращаться к одной из этих процедур.

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

·LLC1 – процедура без установления соединения и без подтверждения;

·LLC2 – процедура с установлением соединения и подтверждением;

·LLC3 – процедура без установления соединения, но с подтверждением.

Этот 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 100VG-AnyLAN.

Управление логическим каналом обеспечивает надежную передачу данных между двумя станциями локальной сети.

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

Процедура с установлением соединений и подтверждением LLC2 дает пользователю возможность установить логическое соединение перед началом передачи любого блока данных и, если требуется, выполнить процедуры восстановления после ошибок и упорядочивание потока этих блоков в рамках установленного соединения. Протокол LLC2 во многом аналогичен протоколам семейства HDLC, которые применяются в глобальных сетях для обеспечения надежной передачи кадров на зашумленных линиях. Протокол LLC2 работает в режиме скользящего окна.

В некоторых случаях (например, при использовании сетей в системах реального времени, управляющих промышленными объектами), когда временные издержки установления логического соединения перед отправкой данных неприемлемы, а подтверждение о корректности приема переданных данных необходимо, базовая процедура без установления соединения и без подтверждения не подходит. Для таких случаев предусмотрена дополнительная процедура, называемая процедурой без установления соединения, но с подтверждением LLC3.

По своему назначению все кадры уровня LLC (в стандарте 802.2 они называются блоками данных) подразделяются на три типа – информационные, управляющие и ненумерованные.

·Информационные блоки предназначены для передачи информации в процедурах с установлением логического соединения LLC2 и должны обязательно содержать поле информации. В процессе передачи информационных блоков осуществляется их нумерация в режиме скользящего окна.

·Управляющие блоки предназначены для передачи команд и ответов в процедурах с установлением логического соединения LLC2, в том числе запросов на повторную передачу искаженных информационных блоков. Протокол LLC с помощью управляющих кадров имеет возможность регулировать поток данных, поступающих от узлов сети. Это особенно важно для коммутируемых сетей, в которых нет разделяемой среды, автоматически тормозящей работу передатчика при высокой загрузке сети (т.е. новый кадр нельзя передать, пока приемник не закончил прием предыдущего).

·Ненумерованные блоки предназначены для передачи ненумерованных команд и ответов, выполняющих в процедурах без установления логического соединения передачу информации, идентификацию и тестирование LLC-уровня, а в процедурах с установлением соединения LLC2 – установление и разъединение логического соединения, а также информирование об ошибках.

Все типы кадров уровня LLCимеют единый формат.

Формат кадра на уровне LLC:

Уровень LLCможет обслуживать несколько протоколов сетевого уровня, например, IP, IPXи каждая точка доступа однозначно идентифицирует или определяет протокол более высокого уровня, с которым она связана.

Поле данных предназначено для передачи по сети пакетов протоколов вышележащих уровней – сетевых протоколов IP, IPX и других, в редких случаях – прикладных протоколов, когда те вкладывают свои сообщения непосредственно в кадры канального уровня. Поле данных может отсутствовать в управляющих кадрах и некоторых ненумерованных кадров. Длина поля данных зависит от используемого метода доступа.

Адресные поля ТДУП и ТДУО занимают по 1 байту (8 бит). Они позволяют указать, какая служба верхнего уровня пересылает данные с помощью этого кадра. Программному обеспечению узлов сети при получении кадров канального уровня необходимо распознать, какой протокол вложил свой пакет в поле данных поступившего кадра, чтобы передать извлеченный из кадра пакет нужному протоколу верхнего уровня для последующей обработки. Для идентификации этих протоколов вводятся так называемые адреса точки доступа к услугам (ТДУ).

Точка доступа к услугам (ТДУ) представляет собой область обмена сообщениями между соседними уровнями. Значения адресов ТДУ приписываются протоколами в соответствии со стандартом 802.2.

Точка доступа к услугам получателяидентифицирует протокол высшего уровня, к которому относится кадр LLC,.

Точка доступа к услугам отправителя идентифицирует местный протокол более высокого уровня, который использует услуги LLC. Как правило, ТДУП и ТДУО совпадают.

Первый бит I/G адреса ТДУП называется флажком индивидуального/группового опроса и определяет тип адресации. I/G=0, если адрес индивидуальный и I/G=1, если адрес групповой.

Младший бит C/R адреса ТДУО характеризует протокольный блок данных и может принимать два значения. C/R=0, если это команда и C/R=1, если это подтверждение (ответ).

Поле управления (1 или 2 байта) имеет сложную структуру при работе в режиме LLC2 и достаточно простую структуру при работе в режиме LLC1.

В режиме LLC1используется только один тип кадра – ненумерованный. У этого кадра поле управления имеет длину в 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 LLC2используются все три типа кадров. В этом режиме кадры делятся на команды и ответы на эти команды. Бит P/F (Poll/Final) имеет следующее значение: в командах он называется Poll и требует, чтобы на команду был дан ответ, а в ответах он называется битом Final и говорит о том, что ответ состоит из одного кадра. Т.е. это бит запроса или конца ответа.

Поле ПН - порядковый номер, означает порядковый номер передаваемого блока.

Поле НЗ - номер запроса (приема), указывает номер блока данных, которые ожидается принимающей станцией. НЗ выполняет роль подтверждения, он указывает, что блоки с номерами до (НЗ-1) приняты правильно и ожидается принятие блока с номером НЗ.

Номера ПН и НЗ ведутся по модулю 8 при обычной нумерации и по модулю 128 при расширенной нумерации. При работе протокола LLC2 используется скользящее окно размером в 127 кадров, а для их нумерации циклически используется 128 чисел, от 0 до 127.

Приемник всегда помнит номер последнего кадра, принятого от передатчика, и поддерживает переменную с указанным номером кадра, который он ожидает принять от передатчика следующим. Обозначим его через V(R). Именно это значение передается в поле НЗ кадра, посылаемого передатчику. Если в ответ на этот кадр приемник принимает кадр, в котором номер посланного ПН совпадает с номером ожидаемого кадра V(R), то такой кадр считается корректным (если, конечно, корректна его контрольная служба). Если приемник принимает кадр с номером ПН, неравным НЗ, то этот кадр отбрасывается и посылается отрицательная квитанция «Отказ» с номером V(R).При приеме отрицательной квитанции передатчик обязан повторить передачу кадра с номером V(R), а также всех кадров с большими номерами, которые он уже успел отослать, пользуясь механизмом окна в 127 кадров.

Ненумерованные кадры используются на начальной стадии взаимодействия двух узлов, а именно стадии установления соединения по протоколу LLC2. Поле M ненумерованных кадров определяет несколько типов команд, которыми пользуются два узла на этапе установления соединения.

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

В состав супервизорных кадров входят следующие команды:

·Отказ (REJ);

·Приемник не готов (RNR);

·Приемник готов (RR).

Перечислим команды и ответы, которые используются в протоколе LLC:

Назначение команд:

·UI - передача ненумерованной информации, используется для передачи информации в процедуре без установления соединения;

·XID – команда и ответ, указывает на параметры сеанса связи;

·TEST – команда и ответ, используется для проверки или для тестирования соединения;

·RR – команда и ответ, указывает на готовность станции к приему информации, содержит номер НЗ, который выполняет роль подтверждения принятых кадров;

·RNR – команда и ответ, используется для указания временного состояния занятости;

·REJ - команда и ответ, указывает на ошибку и запрос повторной передачи, причем запрос повторной передачи кадра с номером НЗ и всех последовавших за ним;

·UA – положительный ответ на команды установления соединений и разъединение;

·DM – отрицательный ответ на команды: установить соединение и разъединить;

·FRMR – указывает на некорректный кадр (например, с недопустимой длиной);

·SABME – эта команда является запросом на установление соединения. Она является одной из команд полного набора команд такого рода протокола HDLC. Расширенный режим означает использование двухбайтовых полей управления для кадров остальных двух типов.

Команда RR с номером НЗ часто используется как положительная квитанция, когда поток данных от приемника к передатчику отсутствует, а команда RNR – для замедления потока кадров, поступающих на приемник. Это может быть необходимо, если приемник не успевает обработать поток кадров, присылаемых ему с большой скоростью за счет механизма окна. Получение кадра RNR требует от передатчика полной приостановки передачи, до получения кадра RR.

Обмен данными между логическими объектами подуровня MAC осуществляется кадрами. Стандарт 802.3 дает описание единственного формата кадра уровня MAC. Так как в кадр уровня MAC должен вкладываться кадр уровня LLC, описанный в стандарте 802.2, то по стандартам заголовок является комбинацией заголовков MAC и LLC подуровней, а в его поле данных вкладывается кадр подуровня LLC с удаленными флагами начала и конца кадра.

Кадр уровня MACсодержит 8 полей:

·Поле преамбулы – обеспечивает поддержание битовой синхронизации. Состоит из 7 байт вида 10101010;

·Начальный ограничитель – указывает на то, что следующий байт – это первый байт заголовка кадра. Состоит из 1 байта вида 10101011;

·Адрес назначения – может быть длиной 2 или 6 байт, на практике всегда используются адреса из 6 байт. Содержит адрес получателя;

·Адрес источника – это 2- или 6-байтовое поле, содержащее адрес узла – отправителя кадра. Первый бит адреса всегда имеет значение 0;

·Длина – определяет длину поля данных в кадре. Состоит из 2 байт;

·Поле данных – содержит от 0 до 1500 байт. Но если длина поля данных меньше 46 байт, то используется поле заполнения;

·Поле заполнения – дополняет кадр до минимально допустимого значения в 46 байт. Это обеспечивает корректную работу механизма обнаружения коллизий;

·Поле контрольной суммы – состоит из 4 байт, содержащих контрольную сумму. После получения кадра рабочая станция выполняет собственное вычисление контрольной суммы для этого кадра, сравнивая полученное значение со значением поля контрольной суммы и, таким образом, определяет, не искажен ли полученный кадр.

Услуги уровня MAC дают возможность логическим объектам уровня LLC одной станции обмениваться блоками данных с логическими объектами уровня LLC другой станции, а также логическими объектами уровня MAC данной станции.

Рассмотрим процесс передачи в протоколе HDLC.

Протокол HDLC – это протокол управления каналом передачи данных с высоким уровнем помех. Основные принципы работы протокола HDLC: это режим логического соединения, контроль искаженных и потерянных кадров с помощью метода скользящего окна, управление потоком кадров с помощью команд RNR и RR.

Рисунки, отображающие процесс передачи, представляют собой как бы «логические» снимки, сделанные в отдельные интервалы времени (n, n+1 и т.д.). Обозначения, находящиеся во временном окне, отображают содержание кадра HDLC,передаваемого станциями A и B в конкретное время. Для упрощения будем считать, что станции начинают передачу в один и тот же момент времени. Обозначения:

S – порядковый номер кадра (ПН), какой кадр ожидается;

R – номер запроса (НЗ);

I – информационный кадр;

A, B – адрес станции в заголовке кадра;

P/F – бит опроса/ответа установлен в 1;

RR – готов к приему;

SNBM – режим нормального ответа;

SABM – асинхронный сбалансированный режим;

REJ – неприем и запрос на повторную передачу;

SREJ – неприем и выборочный запрос;

UA – ненумерованное подтверждение;

RNR – временный неприем;

DISC – прекращение передачи.

Асинхронный сбалансированный режим с полудуплексным потоком.

0: Станция передает команду «Установить асинхронный сбалансированный режим» (SABM) с установленным битом P;

1: Станция B отвечает «ненумерованным подтверждением» (UA) с установленным битом F;

2, 3: Станция А посылает информационные кадры с порядковыми номерами 0 и 1, устанавливает бит Р (бит запроса);

4: Станция В подтверждает принятые кадры 0 и 1 и ожидает второй кадр (R=2);

5, 6: Станция В передает информационные кадры 0 и 1;

7: Станция А подтверждает кадры 0 и 1, посланные станцией В, и ожидает второй кадр (R=2);

8: Станция В подтверждает последний кадр станции А и объявляет, что ей нечего передавать.

Асинхронный сбалансированный режим с полнодуплексным потоком данных (Р не останавливает поток данных).

0: Обе станции, А и В, передают информационный кадр с порядковым номером 0;

1: Станции А и В посылают подтверждение приема кадров с номером 0 (R=1). Они также передают информационные кадры с номерами, равными 1. Станция А посылает разрешение на ответ (опрос), устанавливая в 1, бит Р;

2, 3: Станция В посылает ответ «Готов к приему» (RR), чтобы подтвердить кадр с номером 1 (R=2). Станция В в этом режиме может продолжать передачу. Станция В передает информационный кадр 2 (S=2);

4; Станция А посылает информационный кадр 2 и подтверждает кадры 1 и 2 станции В (R=3). Станция В посылает информационный кадр 3;

5: Станции А посылать нечего, но она подтверждает кадр 3 станции В, используя номер запроса R=4. Станция В подтверждает кадр с номером 2 (R=3) и посылает кадр 4. Станция А разрешает посылку ответа, устанавливая в 1 бит Р;

6: Станция В отвечает на предыдущий бит Р установкой бита F в 1;

7: Станция А передает кадр 3 и подтверждает кадр 4 (R=5 – ждет кадр 5). Станция В передает информационный кадр 5;

8: Ни у одной станции нет данных для передачи. Станция А посылает «Готов к приему» (RR), чтобы сообщить о приеме кадра 5 (R=6). Станция В подтверждает кадр 3 (R=4).

В основу протокола LLC положен протокол HDLC, таким образом, свои функции уровень LLCвыполняет путем обмена командами и ответами между распределенными по всем станциями ЛВС логическими объектами уровня LLC.