Сетевые протоколы физического и канального уровней osi

Мир сетей обязан своим успехом развитию стандартов, а в частности тех стандартов, разработанных международным институтом по электричеству и технологии IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Этот институт определил стандарты локальных сетей для физического и канального уровней модели OSI. Это связано с тем, что именно эти два уровня в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей. Старшие уровни модели OSI, начиная с сетевого, во многом имеют общие черты, как для локальных, так и глобальных сетей. Специфика локальных сетей также нашла свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня:

1. Управление доступом к среде передачи данных – подуровень MAC (Media Access Control)

2. Логическая передача данных LLC (Logical Link Control)

Подуровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает его (разделение) в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После тог, как доступ к среде получен, ею может пользоваться подуровень LLC, организующий передачу логических единиц данных (кадров (фреймов) информации). В современных локальных сетях получили распространение несколько протоколов подуровня MAC, которые реализуют различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы определяют специфику таких сетевых технологий как: Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, LoovGAnyLan. Подуровень LLC отвечает за передачу кадров данных между станциями сети с различной степенью надежности, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем модели OSI. Через подуровень LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с требуемым качеством. На подуровень LLC существует несколько режимов работы, отличающихся наличием или отсутствием на этом подуровне процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения. Таким образом эти режимы как раз и отличаются качеством транспортных услуг. Протоколы MAC и LLC взаимно не зависимы, т.е. любой протокол подуровня MAC может использоваться с любым протоколом подуровня LLC и наоборот.

Для локальных сетей институтом IEEE были разработаны стандарты IEEE 802.x . Рассмотрим эти стандарты.

Стандарт ieee 802.3 и строение сетей Ethernet

Стандарт IEEE 802.3 реализован в таком числе вариантов, что для их различия была введена система обозначений – название спецификаций стандарта состоит из 3 частей:

1. Число, соответствующее пропускной способности сети в Мбит/сек

2. Возможно слова: Base – для передачи сигналов в базовой полосе частот, Broad – для широкополосной передачи.

3. Либо указатель расстояния (максимально допустимая длина сегмента сети в метрах / 100 и арифметически округленная до целых) или англоязычные символы, указывающие на тип используемого сетевого кабеля.

Спецификации:

10Base2, т.е. 10 Мбит/сек, 2 – означает тип кабеля «тонкий коаксиальный кабель» (жарг. «тонкий коаксиал»). Для этого сетевого кабеля для большинства сетевых карт технологии Ethernet под топологию «общая шина» максимальная длина сегмента сети равна 185 м (т.к. 185/100 ~2)

Замечание. Особняком стоит бренд 3Com, сетевые карты которого за счет улучшенных характеристик приемо-передатчиков поддерживают длину сегмента сети до 300 м.

10Base5. Спецификация работает для физический топологии «общая шина» с использованием сетевого кабеля «толстый коаксиальный кабель» (жарг. «толстый коаксиал»). Максимальная длина сегмента – 500м (500/100 = 5)

10BaseT. «Т» означает, что для топологии «звезда» технологии Ethernet используется не экранированная витая пара категории 3 (twisted pair)

10BaseF. Аналогично 10BaseT, за исключением типа используемого кабеля: многомодовый оптоволоконный кабель (жарг. «многомодовое оптоволокно»).

Разработчики сетей Ethernet стандарта IEEE 802.3 знали, что много узлов будут получать доступ в сеть в одно и то же время. Однако, они не дали никакого механизма для сообщения узлам о том, когда сеть становится свободной. Метод доступа к разделяемой среде передачи данных в сетях Ethernet называемый CSMA/CD, является противоположностью маркерному кольцу, которое сообщает узлам, когда они могут передавать свои данные. Если разложить метод доступа к данным CSMA/CD, на 3 составляющих части:

1. Carrier Sense – Контроль несущей

2. Multiple Access – Множественный доступ

3. Collision Detection - Контроль коллизий