Часто термин Ethernet применяют как для старой DIX, так и для реализации IEEE 802.3/802.2. Иногда очень важно разделять эти понятия, поскольку системы, сконфигурированные для работы с DIX, не могут взаимодействовать с системами, сконфигурированными для 802.3/802.2.
4.14 Уровни в сетях 802
Ознакомимся со взглядом IEEE на сетевой мир. С появлением локальных сетей 802 IEEE разделил сетевой уровень 2 (уровень связи данных) на два подуровня (см. рис. 4.15).
Рис. 4.15. Уровни для локальных сетей 802
Подуровень MAC обеспечивает правила доступа к носителю — слушать и пересылать для 802.3 или ждать маркера для 802.5. Этот же уровень определяет первую часть заголовка кадра, которая содержит физические адреса источника и назначения.
Подуровень Logical Link Control описывает формат заголовка LLC. Он же определяет достаточно сложные правила для коммуникаций в те моменты, когда производится нумерация, подтверждение пересылки, управление потоком и повторная пересылка кадров с использованием уровня связи данных. Связи, обеспечивающие такие возможности, называются связями типа 2 (Type 2). Существует несколько протоколов, включая SDLC, LAPB или LAPD, которые выполняют коммуникации в локальных сетях с помощью связей типа 2.
Разумеется, датаграммы IP требуют только указания на подуровне Logical Link Control сведений о включении в кадр датаграммы IP. Обычно IP работает поверх протокола связи типа 1.
4.15 Другие технологии локальных сетей
По требованию IEEE локальные сети Token-Ring, token bus и FDDI должны включать заголовок LLC 802.2 и подзаголовок SNAP для пересылки протокола IP или иных протоколов с кодом типа Ethernet. Для них не существует укороченного формата.
Те же самые поля LLC и SNAP определяют вложенный протокол, как показано на рис. 4.14, а именно:
X'AA-AA-03-00-00-00 (тип Ethernet)
4.15.1 Конфигурация и носители для Token-Ring
Локальные сети Token-Ring были представлены компанией IBM, а позднее IEEE стандартизировал их как протокол 802.5. Станции в сети Token-Ring образуют физическое кольцо.
4.15.2 MAC для 802.5
Идея управления доступом к носителю (MAC) на основе маркера, или жетона, достаточно проста. Специальный кадр, называемый маркером (token), передается по кольцу от станции к станции. Когда станция получает такой маркер, она должна отправить данные дальше в течение ограниченного интервала времени. По завершении этого интервала удерживающая маркер станция обязана переслать его следующей станции.
Хотя основная идея не требует пояснений, для протокола пересылки маркера по кольцу нужны более сложные механизмы, чем для сети Ethernet. В частности, протокол для уровня MAC спецификации 802.5 включает процедуры связывания и разъединения кольца Token-Ring, идентификации ближайших соседей, выявления неисправной станции или потерянного маркера, предотвращения циклической пересылки данных и решения проблем с сигналами. Для различных функций 802.5 определяются разные заголовки MAC-уровня. Тип пересылающего данные протокола указывается через заголовки LLC и SNAP, размещенные за информационным полем маршрутизации (Routing Information Field) кадра Token-Ring.
4.15.3 802.4 Token Bus
Стандарт 802.4 описывает широкополосную шину локальной сети на основе коаксиального кабеля, в которой используется маркер для управления доступом к носителю. 802.4 является частью набора протоколов автоматизации производства (Manufacturing Automation Protocol), предлагаемых для использования в промышленных условиях. Сигналы в широкополосном коаксиальном кабеле не подвержены влиянию электромагнитных помех, связанных с промышленным производством. Использование протокола с пересылкой маркера позволяет достичь предсказуемого расписания доступа к локальной сети. Однако 802.4 никогда не имел широкого распространения.
4.15.4 FDDI
Волоконно-оптический интерфейс для распределенных данных (Fiber Distributed Data Interface — FDDI) со скоростью пересылки в 100 Мбит/с часто используется в локальных сетях для создания магистральных соединений, объединяющих низкоскоростные сегменты локальных сетей.
■ FDDI в первую очередь предназначен для использования с волоконно-оптическим кабелем, хотя в отдельных частях сети могут применяться витые пары.
■ Как показано на рис. 4.16, основу FDDI составляет одиночное (или двойное) кольцо, называемое транком (trunk). Станции могут соединяться непосредственно с транком или подключаться к нему через концентраторы. Допустимо подключение к транку древовидной структуры из концентраторов и станций.
■ Когда в качестве транка применяется двойное кольцо, локальная сеть может быть сконфигурирована на восстановление работы при отказе одного из колец. Обычно трафик передается только по одному кольцу транка, но при его отказе начинает применяться второе кольцо, что позволяет обойти неисправность и продолжить работу сети.
Рис. 4.16. Топология сетей FDDI
Доступ к носителю в FDDI производится на основе пересылки маркера. Реально модель MAC-протокола очень похожа на 802.5 Token-Ring.
Кадр FDDI имеет MAC-заголовок и завершающую секцию, а когда кадр служит для пересылки IP, то используются уже знакомые нам заголовки 802.2 LLC и SNAP, отражающие перенос в кадре датаграммы IP.
4.16 Использование концентраторов
Локальные сети Ethernet, Token-Ring и FDDI вначале существенно различались по топологии кабельных сетей, однако со временем большинство организаций перешло на подключение систем через концентраторы (hub). Эти устройства упрощают администрирование локальных сетей и позволяют перейти на единую физическую топологию — звезду или цепочку звезд.
4.17 Коммутация
Все технологии рассмотренных локальных сетей имеют одно общее свойство: пересылаемый по сети кадр прослушивается всеми станциями сети. Хотя формально кадр предназначен только для одного физического адреса, любой владелец сетевой системы может настроить ее на смешанный режим (promiscuous), когда станция будет захватывать все пересылаемые в сетевом сегменте данные.
Требования к повышению производительности и усилению защиты привели к реализации коммутации трафика. Некоторые интеллектуальные концентраторы проводят переключение при каждой пересылке кадра между источником и приемником, делая его недоступным для остальных станций сети.
4.18 Широковещательные и многоадресные рассылки
Технологии локальных сетей со множественным доступом поддерживают широковещательные рассылки (broadcast). Для этого используется один специальный физический адрес назначения, указывающий, что обработать кадр должны все подключенные к локальной сети интерфейсы. Шестнадцатеричное представление широковещательного адреса можно записать как:
XFF-FF-FF-FF-FF-FF
Сетевой интерфейс можно настроить и на прием кадров, посланных при одной или нескольких многоадресных рассылках (multicast). Многоадресность позволяет кадру попасть на указанный набор сетевых систем. Многоадресная рассылка всегда имеет единицу в младшем бите первого байта адреса: