Основными функциями уровня MAC являются: обеспечение доступа к разделяемой среде передача кадров между конечными узлами, используя функции и устройства физического уровня.


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

Инфокоммуникационные системы и сетиЛекция 3.Функции и протоколы канального уровня Функции канального уровняКанальный уровень (data link layer) – обеспечивает «прозрачную» передачу пакетов сетевого уровня. Выполняет: Создание логического соединения между узлами ЛВС;Согласование параметров приемника и передатчика (скорость, формат и др.);Обеспечение надежной передачи кадров между узлами (обнаружение ошибок, коррекция ошибок, повторная передача). Стандарты организации сетей Международная организация по стандартизации (ISO 8802-1...5 ), Международный союз электросвязи (ITU), Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE 802.х), Национальные стандарты (ГОСТ, СТБ, ANSI), Стандарты и спецификации специальных объединений (ISOC, RFC, IEC), Стандарты фирм (Cisco, IBM, …).  Стек протоколов локальных сетей Канальный уровень локальных сетейКанальный уровень локальных сетей делится на два подуровня, которые часто также называют уровнями:уровень управления логическим каналом (Logical Link Control, LLC);уровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC).Функции уровня LLC обычно реализуются программно, соответствующим модулем операционной системы, а функции уровня MAC реализуются программно аппаратно: сетевым адаптером и его драйвером. Уровень MACОсновными функциями уровня MAC являются:обеспечение доступа к разделяемой среде;передача кадров между конечными узлами, используя функции и устройства физического уровня. Протоколы локальных сетей Технологии обмена даннымиПрактически во всех технологиях 80-х годов использовалась разделяемая среда как удобное и экономичное средство объединения компьютеров на физическом уровне. С середины 90-х в локальных сетях стали также применяться коммутируемые версии технологий. Использование коммутации в сетях позволило повысить производительность и масштабируемость локальных сетей. В коммутируемых локальных сетях могут применяться те же протоколы, что и в локальных сетях на разделяемой среде, но в дуплексном режиме. Преимуществом коммутируемых локальных сетей является возможность применения разнообразных методов обеспечения QoS, в локальной сети передается трафик реального времени, например, трафик IP-телефонов. Общая характеристика протоколов локальных сетейОсновная цель, которую ставили перед собой разработчики первых локальных сетей во второй половине 70-х годов – нахождение простого и дешевого решения для объединения в вычислительную сеть нескольких десятков компьютеров, находящихся в пределах одного здания. Особенности выбора решения:Решение должно было быть недорогим;Количество узлов невелико;Задача интеграции локальных сетей в глобальные сети не была первоочередной. Стандартная топология и разделяемая средаРоберт Меткалф (R. Metcalfe) использовал идею разделяемой среды для проводного варианта технологии LAN. Все компьютеры присоединялись к непрерывному сегмент коаксиального кабеля сегменту кабеля по схеме монтажного ИЛИ, поэтому при передаче сигналов одним из передатчиков все приемники получали один и тот же сигнал. Технология Ethernet Стандартная топология и разделяемая среда Понятие разделяемой среды Преимущества и недостатки разделяемой средыИспользование разделяемых сред позволяет упростить логику работы узлов сети: в каждый момент времени выполняется только одна передача -> нет необходимости в буферизации кадров в транзитных узлах. Основной недостаток разделяемой среды — плохая масштабируемость. Этот недостаток является принципиальным, так как независимо от метода доступа к среде ее пропускная способность делится между всеми узлами сети. Действует правило: как только коэффициент использования общей среды превышает определенный порог, очереди к среде начинают расти нелинейно, и сеть становится практически неработоспособной. В сетях ALOHA это значение является крайне низким — всего около 18%, в сетях Ethernet — около 30%, а в сетях Token Ring и FDDI оно выросло до 60-70 %. Метод случайного доступаМетод случайного доступа – основан на том, что узел, у которого есть кадр для передачи, пытается его отправить без согласования времени использования среды с другими узлами.Метод случайного доступа является децентрализованным, он не требует наличия в сети специального узла, который играл бы роль арбитра, регулирующего доступ к среде. Результатом этого является высокая вероятность коллизий, то есть случаев одновременной передачи кадра несколькими станциями. Во время коллизии происходит наложение сигналов нескольких передатчиков, из-за чего информация всех передаваемых на периоде коллизии кадров искажается.Способом улучшения случайного доступа является введение процедуры прослушивания среды перед передачей. Узел не имеет права передавать кадр, если он обнаруживает, что среда уже занята передачей другого кадра. Метод детерминированного доступаВ методах детерминированного доступа определяется максимальное время ожидания доступа к среде передачи данных.Алгоритмы детерминированного доступа используют два механизма - передачу токена и опрос.Передача токена обычно реализуется децентрализовано. Каждый компьютер, получивший токен, имеет право на использование разделяемой среды в течение фиксированного промежутка времени — времени удержания токена. Во время удержания токена компьютер передает свои кадры. После истечения этого промежутка компьютер обязан передать токен другому компьютеру. Метод детерминированного доступа (продолжение)Алгоритмы опроса чаще всего основаны на централизованной схеме. В сети существует выделенный узел, который играет роль арбитра в споре узлов за разделяемую среду. Арбитр периодически опрашивает остальные узлы сети, есть ли у них кадры для передачи. Собрав заявки на передачу, арбитр решает, какому узлу он предоставит право использования разделяемой среды. Затем он сообщает свое решение выбранному узлу, и тот передает свой кадр, захватывая разделяемую среду. После завершения передачи кадра фаза опроса повторяется. Сравнение алгоритмов доступа Транспортировка кадра Уровень LLC Демультиплексирование данных на уровне LLC Стандарты IEEE 802.xВ 1980 году в институте IEEE был организован комитет 802 по стандартизации технологий LAN, в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.x, содержащих рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей. Эти стандарты базируются на популярных фирменных стандартах, в частности Ethernet, ArcNet и Token Ring.Результаты работы комитета 802 легли в основу комплекса международных стандартов ISO 8802-1...5. Комитет IEEE 802 и сегодня является основным международным органом, разрабатывающим стандарты технологий локальных сетей. Стандарты IEEE802.1 - Internetworking - объединение сетей;802.2 - Logical Link Control, LLC - управление логической передачей данных;802.3 - Ethernet с методом доступа CSMA/CD;802.4 - Token Bus LAN - локальные сети с методом доступа Token Bus;802.5 - Token Ring LAN - локальные сети с методом доступа Token Ring;802.6 - Metropolitan Area Network, MAN - сети мегаполисов;802.7 - Broadband Technical Advisory Group - техническая консультационная группа по широкополосной передаче;802.8 - Fiber Optic Technical Advisory Group - техническая консультационная группа по волоконно-оптическим сетям;802.9 - Integrated Voice and data Networks - интегрированные сети передачи голоса и данных;802.10 - Network Security - сетевая безопасность;802.11 - Wireless Networks - беспроводные сети;802.12 - Demand Priority Access LAN, l00VG-AnyLAN - локальные сети с методом доступа по требованию с приоритетами;802.15 - Wireless Personal Area Networks (PANs);802.16 - Broadband Wireless Metropolitan Area Networks (MANs) Структура стандартов IEEE 802.x Стандарты подкомитета 802.1Эти стандарты носят общий для всех технологий характер. В подкомитете 802.1 были даны общие определения локальных сетей и их свойств, показана связь трех уровней модели IEEE 802 с моделью OSI. Наиболее важными практически являются те стандарты подкомитета 802.1, которые описывают взаимодействие различных технологий, а также стандарты по построению более сложных сетей на основе базовых топологий - стандарты межсетевого взаимодействия. В их число входят такие важные стандарты, как: стандарт 802.1D, описывающий логику работы прозрачного моста/коммутатора,стандарт 802.1Н, определяющий функционирование транслирующего моста. стандарт 802.1Q, определяющим способ построения виртуальных локальных сетей (Virtual LAN, VLAN) в сетях на основе коммутаторов, стандарт 802.1р, описывающим способ приоритезации трафика на канальном уровне (механизмы QoS). Метод доступа CSMA/CDМетод CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — коллективный доступ с опознаванием несущей и обнаружением коллизий) используется для доступа к среде передачи данных в сетях Ethernet.На уровне MAC, который обеспечивает доступ к среде и передачу кадра, для идентификации сетевых интерфейсов узлов сети используются регламентированные стандартом IEEE 802.3 уникальные 6-байтовые адреса, называемые МАС-адресами. Обычно МАС-адрес записывают в виде шести пар шестнадцатеричных цифр, разделенных тире или двоеточиями, например 11-A0-17-3D-BC-01. Каждый сетевой адаптер имеет, по крайней мере, один МАС-адрес. Доступ к среде и передача данныхВсе компьютеры в сети с разделяемой средой имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать в общую среду. Среда, к которой подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (Multiply Access, MA).Для получения возможности передачи кадра, интерфейс-отправитель должен убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (Carrier Sense, CS). Метод случайного доступа CSMA/CD Возникновение коллизии Разрешение проблемы коллизийЧтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется факт обнаружения коллизии (Collision Detection, CD). Для увеличения вероятности скорейшего обнаружения коллизии всеми станциями сети станция, которая обнаружила коллизию, прерывает передачу своего кадра (в произвольном месте, возможно, и не на границе байта) и усиливает ситуацию коллизии посылкой в сеть специальной последовательности из 32 бит, называемой jam-последовательностью.После этого обнаружившая коллизию передающая станция обязана прекратить передачу и сделать паузу в течение короткого случайного интервала времени. Затем она может снова предпринять попытку захвата среды и передачи кадра. Случайная пауза выбирается по следующему алгоритму:Пауза = L х (интервал отсрочки). Высокоскоростной стандарт Ethernet Физический уровень технологии Fast Ethernet Отличия технологий Fast Ethernet и Ethernet Спецификации физического уровня Fast Ethernet Структура физического уровня Fast Ethernet Элементы физического уровняНезависимый от среды интерфейс (Media Independent Interface, МП).Уровень согласования нужен для того, чтобы уровень MAC, рассчитанный на интерфейс АШ , мог работать с физическим уровнем через интерфейс МП.Устройство физического уровня (Physical Layer Device, PHY) состоит, в свою очередь, из нескольких подуровней:подуровня логического кодирования данных, преобразующего поступающие от уровня MAC байты в символы кода 4В/5В или 8В/6Т (оба кода используются в технологии Fast Ethernet);подуровней физического присоединения и зависимости от физической среды (PMD), которые обеспечивают формирование сигналов в соответствии с методом физического кодирования, например NRZI или MLT-3;подуровня автопереговоров, который позволяет двум взаимодействующим портам автоматически выбрать наиболее эффективный режим работы, например полудуплексный или дуплексный (этот подуровень является факультативным). Технология Token Ring Доступ с передачей токена Удержание токена Физический уровень технологии Token RingСтандарт Token Ring фирмы IBM изначально предусматривал построение связей в сети с помощью концентраторов, называемых устройствами многостанционного доступа (Multi-station Access Unit, MAU, или MSAU). Сеть Token Ring может включать до 260 узлов. Использование концентраторов приводит к тому, что сети Token Ring имеют физическую топологию звезда, а логическую — кольцо. ЛитератураВ.Г. Олифер, Н.А. Олифер - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: Питер, 2006.Дж.Дэвис, Т. Ли – Microsoft Windows Server 2003. Протоколы и службы TCP/IP. – М.: СП ЭКОМ, 2005.

Приложенные файлы

  • pptx 3311092
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий