Порядок полей заголовка протоколов канального уровня

Обновлено: 28.06.2024

В большинстве сетевых ОС используется очень небольшой набор собственных протоколов. Эти весьма компактные и высокофункциональные протоколы позволяют сетевой операционной системе рационализировать свою работу, что существенно повышает эффективность совместного использования файлов и принтеров.

Следует отметить, однако, что сами по себе эти протоколы каких-то значительных дополнительных возможностей не предоставляют. В отличие от них, комплект TCP/IP обеспечивает выполнение широчайшей гаммы сервисных функций. Пользователи могут совместно использовать файлы и принтеры. С помощью сервисов эмуляции терминалов они могут выполнять приложения на удаленных компьютерах, позволяя использовать возможности больших систем для выполнения конкретных программ. TCP/IP обладает высокой степенью масштабируемости, и пользователи могут по своему усмотрению выбрать любое подмножество протоколов в качестве клиентских или серверных сервисов.

Другая примечательная черта TCP/IP - его "открытость": это полностью общедоступная спецификация. Любой человек может предлагать дополнения к этой спецификации, и процесс протекает абсолютно открыто. Так, многие фирмы предлагают свои платформы с уже встроенными протоколами и сервисами TCP/IP . Это облегчает конечному пользователю задачу совместного использования различных ресурсов без привязки к какому-то одному поставщику.

Третье важное преимущество TCP/IP состоит в том, что это набор очень надежных протоколов, в состав которого входят транспортные протоколы, эффективно работающие в глобальных сетях. Протокол NBF ( и в меньшей степени IPX ) предназначался для использования в локальных сетях. NBF не предусматривает маршрутизацию, т.е. пользователи, подключенные к одному сетевому кабелю, видят серверы, подключенные к другому кабелю, только в том случае, если два этих сегмента соединены мостом и образуют одну логическую сеть. В глобальных сетевых средах эта схема работает плохо. Протокол IPX - полностью маршрутизируемый, но вот более высокоуровневый NCP предусматривает явное квитирование всех передаваемых сетевых пакетов, что сильно замедляет его работу с глобальными сетевыми каналами. Ни один из этих наборов протоколов не подходит для использования в Internet .

Комплект протоколов TCP/IP с самого начала разрабатывался для соединения хост-компьютеров между собой через глобальные сети, поэтому он и маршрутизируемый, и эффективный. Эти достоинства сохраняются и в локальных сетях, что делает TCP/IP отличным вариантом и для мелко-, и для крупномасштабных сетей. Три вышеупомянутых качества (масштабируемость, открытость и надежность) делают TCP/IP привлекательным вариантом для пользователей разнородных сред. Именно поэтому TCP/IP является стержнем Internet .

Функционирование сети TCP/IP

Чтобы лучше понять, как работают некоторые протоколы из набора TCP/IP , рассмотрим работу небольшой сети, состоящей из двух компьютеров, на которых запущено несколько сетевых приложений.

Однако эти приложения не заработают, пока не будут произведены некоторые подготовительные действия. Например, в Ethernet- кадрах, которые идут от Саши к Коле, должна быть информация, которой Саша пока не располагает, - IP -адрес получателя и его MAC -адрес.

Саша знает имя своего компьютера, IP- и MAC -адрес, т.к. все эти параметры прописаны в конфигурации его компьютера. Остается узнать только IP- и MAC -адрес компьютера Коли. Для этого Саша должен воспользоваться системой доменных имен ( DNS ) и протоколом разрешения адресов ( ARP ). Саша знает IP -адрес DNS , т.к. он прописан в конфигурации Сашиной машины. Далее Саша отправляет DNS -запрос системе DNS , спрашивая у нее IP- адрес Колиной машины. DNS отвечает адресом 10.1.1.2. Но Саше все еще нужен адрес Ethernet MAC , использующий адрес 10.1.1.2, поэтому он выполняет широковещательный ARP -зарос. Такой запрос отправляется по широковещательному Ethernet -адресу, чтобы все компьютеры, находящиеся в сети, его получили. Поскольку компьютер Коли подключен к сети, он получает этот запрос. А так как адрес его компьютера 10.1.1.2, а ARP -запрос ищет MAC -адрес, связанный с адресом 10.1.1.2, Коля сообщает свой MAC -адрес. На рис.1 схематически показан весь этот процесс.

Рис. 1. Работа служб DNS и протокола ARP

Теперь Саша знает адреса IP и Ethernet MAC , которые необходимы для отправки данных Коле. Весь этот процесс проходит автоматически, невидимо для пользователя, но важно знать, как это все происходит, чтобы уметь решать возникающие проблемы.

Коле, соответственно, необходимо знать, какому приложению какие данные предназначаются, но все три пакета приходят от одного IP - и MAC -адреса. Можно было бы, конечно, распределять пришедшие пакеты по использованному при передаче протоколу UDP или TCP , но в нашем случае два из трех приложений используют протокол TCP . К счастью, разработчики протоколов UDP и TCP позаботились о распределении пакетов по приложениям и вставили в передаваемые пакеты специальное поле, которое называется номером порта. Процесс разбиения данных по номерам портов называется мультиплексированием, т.е. определение приложения, которое получает данные из пакета. Каждое приложение Саши использует разные номера портов, поэтому Коля знает, какому приложению предназначаются данные.

Итак, мы рассмотрели, как работает элементарная сеть с несколькими приложениями. Давайте теперь познакомимся с использованными в данном примере протоколами немного поближе.

Протоколы канального уровня SLIP и PPP

На канальном уровне используются протоколы SLIP ( Serial Link Internet Protocol - межсетевой протокол для последовательного канала ) и PPP ( Point-to-Point Protocol - протокол "точка-точка" ) .

Протоколы канального уровня SLIP и PPP применяются как на коммутируемых линиях, так и на выделенных телефонных каналах. С их помощью к глобальной сети подключается большинство индивидуальных пользователей, а также небольшие локальные сети. Подобные линии связи могут обеспечивать скорость передачи данных до 115200 бит/с.

Serial Line Internet Protocol (SLIP )

Согласно RFC -1055 впервые SLIP был включен в качестве средства доступа к IP -сети в пакет фирмы 3COM-UNET . В 1984 г. Рик Адамс реализовал SLIP для BSD 4.2 , и таким образом SLIP стал достоянием Internet в целом. Обычно этот протокол применяют как на выделенных, так и на коммутируемых линиях связи со скоростью передачи от 1200 до 19200 бит/с.

Такие операционные системы, как FreeBSD, Linux, NetBSD , которые можно свободно скопировать и установить на своем персональном компьютере, или HP-UX , которая поставляется вместе с рабочими станциями Hewlett-Packard , имеют в своем арсенале программные средства типа sliplogin (FreeBSD) или slp (HP-UX ), обеспечивающие работу компьютера в качестве SLIP -сервера для удаленных пользователей, подключающихся к IP -сети по телефону. Хотя в стандарте SLIP нет определения понятия " SLIP -сервер", обычно используют термины " SLIP -клиент" для компьютера, инициирующего физическое соединение, и " SLIP -сервер" для машины, постоянно включенной в IP -сеть.

В рамках протокола SLIP осуществляется фрагментация IP -пакетов, при этом SLIP -пакет должен начинаться символом ESC (восьмеричное 333 или десятичное 219) и заканчиваться символом END (восьмеричное 300 или десятичное 192). Стандарт не определяет размер SLIP -пакета, поэтому любой интерфейс имеет специальное поле, в котором пользователь должен указать эту длину. SLIP -модуль не анализирует поток данных и не выделяет какую-либо информацию в этом потоке, а также не позволяет выполнять какие-либо действия, связанные с адресами, т.к. в структуре пакета не предусмотрены поле адреса и его специальная обработка. Компьютеры, взаимодействующие по SLIP , обязаны знать свои IP -адреса заранее. SLIP не предусматривает корректировку ошибок линии связи, и коррекция ошибок возлагается на протоколы транспортного уровня - TCP, UDP . В стандартное SLIP не предусмотрена компрессия данных, но существуют варианты протокола с такими возможностями.

Point to Point Protocol (PPP )

Согласно RFC -1661 данный протокол обеспечивает стандартный метод взаимодействия двух узлов сети. Предполагается, что обеспечивается двунаправленная одновременная передача данных. Как и в SLIP , данные разбиваются на пакеты, которые передаются от узла к узлу упорядоченно. В отличие от SLIP , PPP позволяет одновременно передавать по линии связи пакеты различных протоколов. Кроме того, PPP предполагает процесс автоконфигурации обеих взаимодействующих сторон. Собственно говоря, PPP состоит из трех частей: механизма инкапсуляции ( encapsulation), протокола управления соединением ( link control protocol) и семейства протоколов управления сетью ( network control protocols ).

Под датаграммой в PPP понимается информационная единица сетевого уровня (применительно к IP - IP- пакет). Под фреймом понимают информационную единицу канального уровня (согласно модели OSI ). Для обеспечения быстрой обработки информации длина фрейма PPP должна быть кратна 32 битам. Фрейм состоит из заголовка и хвоста, между которыми содержаться данные. Датаграмма может быть инкапсулирована в один или несколько фреймов (Рис.2). Пакетом называют информационную единицу обмена между модулями сетевого и канального уровней. Обычно каждому пакету ставится в соответствие один фрейм, за исключением тех случаев когда канальный уровень требует большей фрагментации данных или, наоборот, объединяет пакеты для более эффективной передачи.

В поле "Протокол" указывается тип инкапсулированной датаграммы. Существуют специальные правила кодирования протоколов в этом поле (см. ISO 3309 и RFC -1661). В поле "Информация" записывается собственно пакет данных, а в поле "Хвост" добавляется заполнитель для выравнивания на 32-битовую границу. По умолчанию длина фрейма PPP устанавливается в 1500 байт, но в это число не входит длина поля "Протокол".

Рис. 2. PPP -фрейм

Протокол управления соединением предназначен для установки соглашения между узлами сети о параметрах инкапсуляции (размер фрейма и т.п.), кроме того, он позволяет проводить идентификацию узлов. Первой фазой установки соединения является проверка готовности физического уровня передачи данных. При этом такая проверка может осуществляться периодически, позволяя реализовать механизм автоматического восстановления физического соединения, как это бывает при работе через модем по коммутируемой линии. Если физическое соединение установлено, то узлы начинают обмен пакетами протокола управления соединением, настраивая параметры сессии. Любой пакет, отличный от пакета протокола управления соединением, не обрабатывается во время этого обмена. После установки параметров соединения возможен переход к идентификации. После всех этих действий происходит настройка параметров работы с протоколами межсетевого обмена ( IP, IPX и т.п.). Для каждого из них используется свой протокол управления. Для завершения работы по протоколу PPP по сети передается пакет завершения работы протокола управления соединением.

Процедура конфигурации сетевых модулей операционной системы для работы по протоколу PPP более сложна, чем для протокола SLIP , однако возможности PPP -соединения гораздо более широкие. Например, при работе через модем модуль PPP сам восстанавливает соединение при потере несущей частоты. Кроме того, модуль PPP автоматически определяет параметры фреймов, в то время как при SLIP их надо задавать вручную.

Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP )

Протокол PPTP - туннельный протокол "точка-точка" - продвинул концепцию PPP на шаг вперед: этот протокол "заворачивает" в PPTP -обертку PPP -пакеты. С эксплуатационной точки зрения, разница между PPP и PPTP заключается только в следующем: чтобы создать PPP -канал, вы набираете номер телефона, а чтобы создать PPTP -канал, вы "набираете" IP -адрес.

Как и в случае с PPP , пакеты PPTP "заворачиваются", транспортируются на другой конец канала (в данном случае в систему, обозначенную IP -адресом, упомянутым в предыдущем абзаце), и "разворачиваются". в результате между дв4умя системами создается "частная виртуальная сеть", по которой передаются пакеты PPTP . Чтобы этот канал был действительно частным, PPTP поддерживает ряд возможностей защиты, вплоть до шифрования всех данных пакета.

Таким образом, с помощью протоколов PPP и SLIP можно установить глобально-сетевое соединение по коммутируемым линиям, ISDN , сетям X.25 и другим каналам. И PPP , и SLIP характеризуются относительной нечувствительностью к помехам в линии и задержкам приема пакетов.

Протокол PPP более гибок, чем SLIP . Принцип его работы заключается в "заворачивании" пакетов транспортных протоколов TCP , IPX или NBF в пакет особого формата и транспортировке завернутого таким образом пакета по каналу ГВС (глобальной вычислительной сети). На другом конце соединения пакет "разворачивается", и исходные пакеты передаются по локальной сети. После установления соединения все эти операции становятся полностью прозрачными для приложений - приложения видят абсолютно нормальные пакеты TCP, IPX и NBF (хотя эти пакеты могут прибывать несколько медленнее, чем по локальной сети).

SLIP менее гибок. Он представляет собой, по сути дела, расширение IP , предназначенное для работы по низкоскоростным каналам, поэтому и поддерживает только IP -сети. Кроме того, он менее устойчив к помехам в линии. Сервис RAS ( Remote Access Services - служба удаленного доступа) операционной системы Windows NT поддерживает SLIP , главным образом, для совместимости с серверами ГВС, работающими на базе ОС UNIX .

PPTP обладает наибольшими функциональными возможностями по сравнению с SLIP и PPP , позволяя устанавливать частные виртуальные защищенные каналы связи.

Межсетевые протоколы

Internet Protocol (IP)

Протокол IP используется для управления рассылкой TCP/IP -пакетов по сети Internet . Среди различных функций, возложенных на IP , обычно выделяют следующие:

определение пакета, который является базовым понятием и единицей передачи данных в сети Internet ;
определение адресной схемы, которая используется в сети Internet ;
передача данных между канальным уровнем (уровнем доступа к среде передачи) и транспортным уровнем (другими словами, преобразование транспортных дейтаграмм во фреймы канального уровня);
маршрутизация пакетов по сети, т.е. передача пакетов от одного шлюза к другому с целью передачи пакета машине-получателю;
фрагментация и дефрагментация пакетов транспортного уровня.

Главной особенностью протокола IP является отсутствие ориентации на физическое или виртуальное соединение. Это значит, что, прежде чем послать пакет в сеть, модуль операционной системы, реализующий IP , не проверяет возможность установк4и соединения, т.е. никакой управляющей информации кроме той, что содержится в самом IP -пакете, по сети не передается. Кроме того, IP не заботится о проверке целостности информации в поле данных пакета, что заставляет отнести его к протоколам ненадежной доставки. Целостность данных проверяется протоколами транспортного уровня (TCP) или протоколами приложений.

Таким образом, вся информация о пути, по которому должен пройти пакет, определяется по состоянию сети в момент прохождения пакета. Эта процедура называется маршрутизацией, в отличие от коммутации, используемой для предварительного установления маршрута следования отправляемых данных.

Существует несколько версий протокола IP . В настоящее время используется версия Ipv4 (RFC 791) , структура пакета которой представлена на рис. 3.

Рис. 3. формат пакета Ipv4

Фактически в заголовке пакета определены все основные данные, необходимые для перечисленных выше функций протокола IP : адрес отправителя, адрес получателя, общая длина пакета и тип пересылаемой дейтаграммы.

Используя данные заголовка, машина может определить, на какой сетевой интерфейс отправлять пакет. Если IP -адрес получателя принадлежит одной из ее сетей, то на интерфейс этой сети пакет и будет отправлен, в противном случае пакет отправят на другой шлюз.

На основе протокола транспортного уровня IP -модуль производит экскапсуляцию информации из IP -пакета и ее передачу на модуль обслуживания соответствующего транспорта.

При обсуждении формата заголовка пакета IP вернемся еще раз к инкапсулированию. Как уже отмечалось, при обычной процедуре инкапсулирован я пакет просто помещается в поле данных фрейма, а в случае, когда это не может быть осуществлено, разбивается на более мелкие фрагменты. Размер максимально возможного фре2йма, который передается по сети, определяется величиной MTU (Maximum Transmission Unit ), определенной для протокола канального уровня. Для последующего восстановления пакет IP должен держать информацию о своем разбиении, и для этой цели используются поля Flags и Fragmentation offset . В этих полях определяется, какая часть пакета получена в данном фрейме, если этот пакет был фрагментирован на более мелкие части.

Internet Control Message Protocol (ICMP)

Routing Information Protocol (RIP)

Address Resolution Protocol (ARP)

К моменту, когда протокол IP должен отправлять дейтаграмму, он уже информирован протоколами верхних уровней об IP -адресе получателя. В свою очередь, он должен сообщить протоколу канального уровня аппаратный адрес удаленного компьютера. Если этот адрес не известен, для поиска нужной информации применяется протокол определения адресов ARP ( Address Resolution Protocol - протокол разрешения адресов), который ведет широковещательный опрос сети - запрашивает у каждого имеющего определенный IP -адрес компьютера адрес его аппаратного обеспечения (или, другими словами, MAC -адрес). Протокол ARP может перевести IP -адрес в адрес аппаратного обеспечения, например, в MAC -адрес сетевой платы удаленного компьютера.

Протоколы транспортного уровня

User Datagram Protocol (UDP)

Таблица 1. Стандартные сетевые сервисы и соответствующие им порты

Наиболее известными сервисами, основанными на UDP , являются служба доменных имен BIND и распределенная файловая система NFS .

Transfer Control Protocol (TCP)

В том случае, когда контроль качества передачи данных по сети имеет особое значение для приложения, используется протокол TCP . Этот протокол также называют надежным, ориентированным на соединение, потокоориентированным протоколом. Рассмотрим формат передаваемой по сети дейтаграммы (рис. 5).

Рис. 5. Структура пакета TCP

Потоковый характер протокола определяется тем, что SYN определяет стартовый номер для отсчета переданных байтов, а не пакетов. Это значит, что если SYN был установлен в 0 и было передано 200 байтов, то номер, установленный в следующем пакете, будет равен 201, а не 2.

Потоковый характер протокола и требование подтверждения получения данных порождают проблему скорости передачи данных. Для ее решения используется поле Window ( окно). Идея применения "окна" достаточно проста: передавать данные, не дожидаясь подтверждения об их получении. Это значит, что источник передает некоторое количество данных, равное Window , без ожидания подтверждения об их приеме, и только после этого останавливает передачу и ждет подтверждения. Если он получит подтверждение только на часть переданных данных, то начнет передачу новой порции с номера, следующего за подтвержденным.

В заключение приведем таблицу, содержащую сведения о соответствии прикладных протоколов и назначаемым им портам. В таблице отмечается также, какой из транспортных протоколов при этом используется.

Канальный уровень модели OSI. Второй уровень эталонной модели сетевого взаимодействия

Обо всем этом и других процессах, происходящих на канальном уровне сетевой модели OSI, мы поговорим ниже. Также для понимания функций второго уровня модели OSI мы коротко рассмотрим некоторые протоколы, которые можно отнести к канальному уровню и перечислим некоторые программные и аппаратные средства, которые так или иначе выполняют функции, возлагаемые на второй уровень эталонной модели.

Назначения, процессы и особенности второго уровня модели OSI

Продолжаем разбираться уровнями модели сетевого взаимодействия OSI. Ранее мы разобрались с первым уровнем модели OSI или физический уровень, теперь мы поговорим про назначение, особенности и процессы, которые происходят на канальном уровне эталонной модели сетевого взаимодействия.

Канальный уровень модели OSI – второй по счету уровень модели сетевого взаимодействия, который отвечает за взаимодействия между устройствами в одном сегменте локальной компьютерной сети. Второй уровень модели сетевого взаимодействия отвечает за локальную связь между устройствами, а также на втором уровне происходит проверка целостности и правильности передачи данных физического уровня.

Единицей измерения на канальном уровне является кадр, который представляет собой несколько бит полезной информации и несколько бит служебной информации, кадр имеет свою строго определенную структуру, причем структура кадра второго уровня модели OSI определяется технологией и протоколом, который используется для передачи данных. Общую или базовую структуру кадра канального уровня и ее описание вы можете найти в начале данной публикации. Благодаря тому, что данные на втором уровне модели OSI представлены в виде кадров, может быть осуществлена проверка правильности и полноты переданных данных. Ведь нельзя исключать всевозможные помехи.

Но главное, нужно учитывать, что на втором уровне модели OSI биты принимаются в том же самом порядке, что и отправляются с передатчика. Канальный уровень не работает непосредственно со средой передачи данных, но учитывает то, что во время передачи данных могут происходить всевозможные ошибки данных, сигнал из точки А в точку Б поступает не мгновенно, а проходит какое-то время (пусть и не совсем ощутимое для человека), а скорость передачи данных ограничивается многими факторами (в том числе и перечисленными ранее).

Спецификация IEEE 802 делит канальный уровень на два подуровня: подуровень, который взаимодействует с физической средой или MAC (второй уровень может взаимодействовать с несколькими физическими уровнями одновременно) и подуровень, который обеспечивает взаимодействие с сетевым уровнем, этот подуровень получил название LLC.

Также нам стоит сказать, что на втором уровне модели OSI происходит физическая адресация сетевых устройств. Как вы знаете, у каждого сетевого устройства есть mac-адрес, который по задумке должен быть уникальным во всем мире и однозначно идентифицировать устройство в любой сети.

Но канальный уровень выполняет еще одну важную роль, помимо того, о чем мы сказали ранее, на втором уровне модели OSI происходит управление потоком передачи данных. В сети встречаются различные физические устройства: одни новее, другие старее, одни более производительные, другие менее производительные, и зачастую происходит ситуация, когда передающая сторона посылает биты намного быстрее, чем можете их обработать принимающая сторона, приемник как бы захлебывается в этом потоке. Канальный уровень управляет потоками передачи данных в целях избегания подобных ситуаций.

Для исправления ошибок на канальном уровне используются различные коды передачи, например:

коды Хэмминга;
двоичные сверточные коды;
коды Рида-Соломона;
и другие.

На самом деле кодов проверки ошибок несколько больше, в данной публикации разбираться с принципами работы кодов мы не будем. Отметим, что еще есть коды с обнаружением ошибок.

Стоит сказать, что канальный уровень позволяет абстрагироваться от физической среды передачи данных. Условно, коммутатору провайдера без разницы какая физическая среда используется: он передает и принимает данные по витой паре от абонентов, а с коммутаторами в соседних домах обычно происходит соединение по оптическому кабелю.

Протоколы и стандарты канального уровня модели OSI

Давайте перечислим некоторые протоколы и стандарты, про которые можно сказать, что они работают на канальном уровне модели OSI. Отметим, что протоколы канального уровня эталонной модели сетевого взаимодействия разрабатывались с тем, чтобы решать задачи, которые мы описали ранее, конечно, решает эти задачи каждый протокол по-своему, но в основе каждого протокола лежит модель взаимодействия клиент-сервер. Условно мы можем рассматривать передающий компьютер или устройство как сервер, который предоставляет услугу, а принимающее устройство как клиент, который запрашивает услугу.

Это не совсем так, потому что в процессе предоставления услуг и клиентский компьютер, и серверный компьютер могут как передавать данные, так и принимать их. Давайте посмотрим на некоторые протоколы канального уровня модели сетевого взаимодействия:

Технология DSL. Это целый набор протоколов и стандартов, описывающих взаимодействие между устройствами на физическом и канальном уровнях модели OSI. Средой передачи данных технологии DSL является медный кабель.
Point-to-Point Protocol (PPP). PPP – это двухточечный протокол канального уровня, который используется для установления соединения между двумя устройствами. Протокол PPP позволяет шифровать данные, реализует аутентификацию и сжатие данных. У данного протокола есть несколько подвидов, об одном из подвидов мы немного поговорим ниже.
Point-to-Point Protocol over Ethernet (PPPoE). Протокол PPPoE описывает процесс передачи кадров канального протокола PPP через сети, построенные по технологии Ethernet.
IEEE3 (Ethernet). Технологий Ethernet включает в себя набор стандартов и протоколов, описывающих взаимодействие между устройствами как на физическом, так и на канальном уровнях модели OSI. Изначально принцип взаимодействия в сетях Ethrenet был похож на радиотрансляцию, когда одно устройство передавало данные, а все остальные устройства эти данные принимали, с появлением коммутаторов этот принцип изменился.
И многие другие.

Здесь мы не ставим задачу перечислить все протоколы, работающие на канальном уровне модели OSI, эта задача скорее для справочника или статиста. Подробное описание протоколов и технологий вы сможете найти в специализированной литературе или в официальных документах того или иного стандарта или той или иной технологии.

Также важно понимать, что в одной физической среде (в одной физической линии) может быть создано несколько виртуальных каналов и у каждого канала своя определенная роль. Одним каналом устройства пользуется для обмена служебной информацией, второй канал используется для установления связи, третий канал используется для мониторинга устройств, а по четвертому каналу могут передаваться данные.

Оборудование канального уровня модели OSI

Мы уже упоминали, что второй уровень модели OSI позволяет абстрагироваться от физической среды распространения сигнала, поэтому мы можем сказать, что оборудование второго уровня модели OSI не зависит от среды передачи данных, хотя это условно, поскольку если у коммутатора не будет разъемов и модулей для приема оптического сигнала, то собственно, мы не сможем передавать и принимать данные с использованием световой волны.

Давайте приведем несколько примеров оборудования канального уровня модели OSI, чтобы окончательно разобраться с функциями и назначением второго уровня эталонной модели сетевого взаимодействия:

Отметим, что хотя драйверы сетевых карт не являются аппаратной частью, но они работают именно на втором уровне модели OSI.
Коммутаторы доступа, которые есть в каждом многоквартирном доме крупного города.
Роутеры и маршрутизаторы, установленные у нас в квартирах для подключения к сети Интернет, частично выполняют функции канального уровня.
Сетевые платы компьютера помимо функций третьего уровня выполняют функции канального уровня модели OSI.

Полный список оборудования, которое можно отнести к канальному уровню или которое частично выполняет эти функции, а уж тем более номенклатура данного оборудования, не представляют сейчас для нас особого интереса. Из всего вышесказанного нам нужно лишь вынести суть, функции и процессы, которые происходят на канальном уровне модели сетевого взаимодействия OSI.

Канальный уровень отвечает за организацию передачи данных между абонентами через физический уровень, поэтому на данном уровне предусмотрены средства адресации, позволяющие однозначно идентифицировать отправителя и получателя во всем множестве абонентов, подключенных к общему физическому каналу. В функции данного уровня также входит упорядочивание передачи с целью обеспечения возможности параллельного использования одного физического канала несколькими парами абонентов. Кроме того, средства канального уровня обеспечивают проверку ошибок, которые могут возникать при передаче данных физическим уровнем. Большинство функций канального уровня выполняются устройствами передачи данных (например, сетевым адаптером).

Метод коммутации

Одной из центральных проблем организации передачи данных по физическим каналам является проблема параллельного использования одного и того же канала несколькими парами абонентов. Методы, лежащие в основе ее решения получили название методов коммутации.

В настоящее время существует два основных метода коммутации: коммутация каналов и коммутация пакетов.

Коммутация каналов предполагает, что перед началом передачи данных должна быть выполнена процедура установления соединения, в результате которой образуется составной канал. По окончании сеанса связи соединение разрывается, и канал освобождается. Классическим примером реализации коммутации каналов является телефонная связь, которая подразумевает, что абонент перед началом разговора набирает номер второго абонента, в результате чего последовательное переключение промежуточных коммутаторов позволяет образовать непрерывный канал связи между абонентами. Коммутация каналов удобна для организации линий связи, в которых подразумевается передача потоков данных "постоянной интенсивности", например, таких, как телефонный разговор, в силу чего этот метод оказывается недостаточно гибким при построении компьютерных сетей.

Метод коммутации пакетов основан на разбиении передаваемых по сети данных на небольшие "порции". Каждая такая "порция" передается по сети как единое целое и называется пакетом. Такой метод является очень удобным для параллельного использования физического канала несколькими парами абонентов: канал является занятым только во время прохождения пакета. Временные промежутки между передачей пакетов одним абонентам могут быть использованы другими для отправки собственных пакетов.

Протоколы канального уровня

Протоколы канального уровня определяют удобный для сетевого обмена способ представления информации, а также необходимый набор правил, позволяющий упорядочивать взаимодействие абонентов.

На канальном уровне данные рассматриваются как последовательный поток битов. Перед передачей по физическим каналам этот поток, в соответствии с принципом пакетной коммутации, разделяется на "порции", каждая из которых снабжается заголовком, содержащим некоторую служебную информацию, т.е. формируется пакет. На канальном уровне пакет называется кадром (frame).

Структура заголовка кадра зависит от набора задач, которые решает протокол. Сложность канальных протоколов во многом определяется сложностью топологии сети. Очевидно, что организовать общение всего двух абонентов существенно проще, чем упорядочивать информационный обмен в сетях, где возможно параллельное взаимодействие нескольких пар абонентов. Поэтому канальные протоколы удобно разделять на две группы:

протоколы для соединений типа "точка-точка";
протоколы для сетей сложных топологий.

Структура кадра данных

Состав заголовка кадра зависит от многих факторов, определяемых набором функций, которые выполняет протокол. Тем не менее, можно выделить ряд информационных полей, которые обычно присутствуют в заголовке кадра. К таким полям относятся:

1. Специальные поля, предназначенные для определения границ кадров. Поскольку в физической среде могут постоянно проходить какие-либо сигналы, то сетевые адаптеры должны уметь разбираться в том, когда начинается передача кадра и когда она заканчивается.

2. Поле, предназначенное для определения протокола сетевого уровня, которому необходимо передать данные. Так как на одном компьютере могут функционировать программные модули различных протоколов сетевого уровня, то протоколы канального уровня должны уметь распределять данные по этим протоколам.

3. Контрольная сумма (или специальный код) содержимого кадра, которая позволяет принимающей стороне определить наличие ошибок в принятых данных. Принцип ее использования состоит в следующем. Сетевой адаптер отправляющего компьютера после формирования кадра вычисляет значение его контрольной суммы на основе содержимого и помещает это значение в заголовок кадра. Принимающая сторона также вычисляет контрольную сумму полученного кадра и сравнивает его со значением, помещенным в заголовке. Если они не совпадают, то это означает, что во время передачи кадра произошла ошибка.

4. Поля, предназначенные для адресации абонентов в сложных сетях (определены для протоколов, применяемых в сетях, базирующихся на сложных топологиях).

На практике поля, относящиеся к заголовку кадра, не всегда располагаются перед данными. Достаточно часто поле контрольной суммы располагается после данных. Это обеспечивает высокую эффективность проверки кадра при приеме, так как к моменту получения битов, соответствующих этому полю, весь кадр уже получен, и контрольная сумма может быть вычислена. Очевидно также, что поле, предназначенное для определения конца кадра, должно быть последним полем кадра.

Для большинства протоколов канального уровня существует ограничение на максимально допустимый объем данных, передаваемых в одном кадре, вызванное различными техническими условиями. Характеристику, устанавливающую это пороговое значение, выраженное в байтах, обозначают английской аббревиатурой MTU (Maximum Transfer Unit, максимальная единица передачи данных).

Протоколы для соединений типа "точка-точка"

Существенным отличием протоколов для соединений типа "точка-точка" является отсутствие средств адресации абонентов. Это объясняется тем, что одновременно к сети может быть подключено всего два устройства, например, два компьютера. Поэтому заголовки кадров данных протоколов этой группы не содержат адресных полей.

Простейшим примером протоколов данной группы является протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol). Единственными служебными полями кадра протокола SLIP являются поля, позволяющие определить начало и конец кадра. Данный протокол может совместно работать только с одним протоколом сетевого уровня – протоколом IP, поскольку в заголовке кадра не предусмотрено поля идентификации протокола сетевого уровня. Кроме того, протокол не располагает средствами обнаружения ошибок, возникающих при передаче данных, что делает его малоэффективным при построении сетей на основе каналов низкого качества, например, телефонных линий.

В связи с этим протокол SLIP в настоящее время почти не используется при построении реальных сетей. Для подключения к Интернет по обычным телефонным линиям конечных пользователей в основном применяется более совершенный протокол канального уровня PPP (Point-to-Point Protocol). В отличие от SLIP протокол PPP обладает большей функциональностью и обеспечивает:

возможность использования нескольких протоколов сетевого уровня;
механизм согласования параметров устройств передачи данных;
механизм сжатия передаваемой информации с целью повышения эффективности и надежности передачи;
механизм обнаружения и исправления ошибок;
механизмы защиты, предотвращающие несанкционированные подключения.

Протоколы для сетей сложных топологий

Протоколы канального уровня этой группы являются более сложными, чем протоколы, использующиеся в сетях типа "точка-точка", так как вынуждены выполнять ряд дополнительных функций. Основными функциями являются:

Выделение на всем множестве компьютеров, подключенных к сети, конкретного абонента, с которым осуществляется информационный обмен, то есть адресация;

Упорядочивание доступа к среде передачи в случае, когда нескольким парам абонентов требуется осуществить передачу данных.

Адресация абонентов

Для обеспечения адресации абонентов в заголовке кадров должны присутствовать следующие поля:

1. Адрес отправителя – некоторое число (или набор чисел), позволяющее идентифицировать сетевой адаптер (а, следовательно, и компьютер, в котором она установлена), который осуществил передачу кадра данных в сеть. Адреса присваиваются сетевым адаптерам на заводе-изготовителе, и, как правило, не изменяются в дальнейшем, хотя большинство современных адаптеров позволяют перепрограммировать сетевой адрес.

Достаточно часто в литературе, посвященной компьютерным сетям, аппаратный адрес сетевого адаптера называется MAC-адресом. Аббревиатура MAC происходит от названия функционального подуровня управления доступом к среде передачи (Media Access Control, MAC), который выделяется внутри канального уровня, и в задачи которого входит, в том числе, и обеспечение адресации абонентов.

2. Адрес получателя, определяющий компьютер, который должен принять и обработать кадр. Очевидно, что кадр данных, отправленный кем-либо, "виден" сетевыми адаптерами всех компьютеров, подключенных к общему носителю. Каждый сетевой адаптер, получивший кадр, сравнивает адрес получателя, записанный в кадре со своим собственным адресом. Если они совпадают, то кадр адресован данному компьютеру и подлежит дальнейшей обработке. В противном случае кадр отбрасывается, поскольку он направлен другому абоненту. Адрес получателя может иметь специальное значение – так называемый широковещательный адрес. Такой тип адресации получателя предполагает, что кадр должен приниматься и обрабатываться всеми компьютерами, которые его получили.

Метод доступа к среде передачи

Важной проблемой передачи данных по сети с коммутацией пакетов, является проблема одновременной передачи данных несколькими компьютерами. Поскольку одновременно в сети может присутствовать только один пакет, то доступ компьютеров к среде передачи должен определенным образом упорядочиваться. В настоящее время существует три основных метода управления доступом к среде передачи: "Обнаружение коллизий", "Предупреждение коллизий" и "Передача маркера".

Следует отметить, что почти все современные адаптеры имеют режимы, в которых "чужие" кадры не отбрасываются, а принимаются и обрабатываются. Это необходимо для функционирования специального программного обеспечения, предназначенного для анализа структуры информационных потоков внутри сети.

Протоколы канального уровня и сетевые технологии

Функциональный состав того или иного протокола канального уровня во многом определяется особенностями физического уровня, например, топологией сети или типом среды передачи. Поэтому при проектировании сетевого взаимодействия используются и разрабатываются комплексные стандарты, получившие название сетевых технологий.

Сетевая технология – это набор стандартов, определяющий минимальный состав программно-аппаратных средств, достаточный для организации взаимодействия компьютеров в сети. Как правило, сетевая технология определяет топологию сети, а также протокол канального уровня (формат кадра, порядок обмена кадрами, MTU).

В настоящее время существует большое количество сетевых технологий и, соответственно, определяемых ими протоколов канального уровня. Рассмотрим для примера одну из наиболее популярных в настоящее время технологий – технологию локальных сетей Ethernet. Эта технология предполагает, что сеть должна строиться на основе физических топологий "шина", если используется коаксиальный кабель, или "звезда", если используется кабель типа "витая пара". В зависимости от типа используемого кабеля скорость передачи данных лежит в диапазоне 10-1000 Мбит/с. В качестве метода доступа к среде передачи используется метод обнаружения коллизий (CSMA/CD). Что касается формата кадра, то в настоящее время на практике используются 4 варианта кадров Ethernet, отличающихся друг от друга, но все они согласуются с общими положениями, изложенными ранее. Максимальный объем данных, передаваемых в одном кадре (MTU), в технологии Ethernet не может превышать 1500 байт.

Помимо технологии Ethernet в настоящее время в локальных сетях широко используются технологии AppleTalk, FDDI и ATM. В глобальных сетях широко распространены технологии ATM, FrameRelay, ISDN и SMDS.

Существует также ряд технологий, использующихся для организации беспроводных сетей. Наиболее популярной технологией, применяемой при построении локальных сетей, в настоящее время является технология RadioEthernet. Она предполагает передачу данных в двух УКВ-диапазонах: около 915 МГЦ и 2400-2483,5 МГц, а также в инфракрасном спектре. Диапазон 915 МГц в России и Европе достаточно сильно загружен средствами связи (сотовая телефония), поэтому он используется, как правило, для организации сетей внутри зданий, хотя технически позволяет осуществлять передачу на значительные расстояния. Это же ограничение распространяется и на инфракрасный диапазон, поскольку инфракрасные лучи чувствительны к погодным условиям. В зависимости от того, какой режим передачи используется, сети RadioEthernet позволяют осуществлять передачу данных со скоростью 2 - 10 Мбит/с. Технология RadioEthernet предполагает построение сетей на базе топологий "точка-точка" и "звезда". В качестве метода доступа используется метод предупреждения коллизий (CSMA/CA).

Наряду с кабельными и беспроводными технологиями существуют также технологии, предполагающие комбинирование различных типов физической среды передачи. Обычно они применяются для построения асимметричных сетей: небольшие по объему запросы пользовательских компьютеров передаются по кабельным каналам, например, с использованием телефонных линий и модемов, а прием осуществляется через спутниковый радиоканал.

Объединение сетей на канальном уровне

Сложные сети, в общем случае, представляют собой совокупность нескольких сетей. Такие сети называются объединенными сетями (internetwork).

Необходимость объединения сетей может быть вызвана разными причинами. Прежде всего, это - преодоление технических ограничений среды передачи, например, максимального расстояния передачи данных. Кроме того, построение сети как объединенной позволяет повысить надежность (выход из строя одной физической среды не влияет на работу остальных) и обеспечить определенный уровень конфиденциальности (данные, передаваемые между компьютерами одной физической среды, оказываются недоступными компьютерам других сетей).

Для построения объединенных сетей требуются специальные устройства, которые позволяют подключать к себе две (или более) сети. Наиболее простым устройством такого вида является мост (bridge).

Мост

Принцип функционирования моста достаточно прост: для подключения сетей мост располагает несколькими портами, с каждым из которых связываются записи так называемой адресной таблицы, содержащей список адресов компьютеров сетей, подключенных к мосту. Когда мост получает кадр данных, то он передает его в сеть через порт, который согласно таблице соответствует адресу получателя. В случае, если адрес получателя не обнаружен в адресной таблице, то кадр передается во все сети. Адресные таблицы мостов, как правило, строятся на основе анализа кадров, передаваемых по сетям.
Важной проблемой, возникающей при использовании мостов, является объединение сетей, базирующихся на разных технологиях. Вообще говоря, существуют так называемые транслирующие мосты, позволяющие объединять сети разных технологий. Однако объединяемые сети должны иметь единый принцип адресации. Так, например, можно объединить сеть Ethernet с сетью FDDI, поскольку адрес сетевого адаптера, работающего по технологии Ethernet, будет понятен сетевому адаптеру FDDI и наоборот. А вот сеть, построенную на базе протокола канального уровня SLIP, нельзя объединить с помощью моста с сетью Ethernet, поскольку в отличие от Ethernet, SLIP вообще не предусматривает механизм адресации. Поэтому для построения объединенных сетей, в общем случае, требуется функциональная надстройка, обеспечивающая единую логическую систему адресации. Такая система не должна зависеть от принципов физической адресации, принятых для каждой конкретной сетевой технологии.

Канальный уровень (Data Link Layer) определяет методы форматирования данных для передачи и методы контроля доступа в сеть. Комитет IEEE 802 предложил разделить этот уровень на два подуровня – управление доступом к среде (MAC или medium access control) и управление логическим каналом (LLC или logical link control).

В этом разделе рассмотрены следующие протоколы канального уровня:

Ethernet;
Token Ring;
FDDI;
LLC;
SNAP;
CIF;
GARP (Generic Attribute Registration Protocol) – базовый протокол регистрации ресурсов);
GMRP (GARP Multicast Registration Protocol);
GVRP (GARP VLAN Registration Protocol);
VLAN.

FDDI, Token Ring и Ethernet могут рассматриваться как физические интерфейсы или логические протоколы, инкапсулированные в протоколы WAN или ATM.

На приведенном ниже рисунке показано представление протоколов ЛВС в модели OSI.

Протоколы ЛВС в модели OSI

ANSI/IEEE 802.3 1933-00

Широко используемый для построения компьютерных сетей стандарт Ethernet был разработан компаниями DEC, Intel и Xerox. В сетях Ethernet используется шинная топология с контролем доступа к среде по методу CMSA/CD. Термины Ethernet и стандарт IEEE 802.3 часто используются как синонимы.

Структура заголовка Ethernet показана на рисунке.

46 – 1500 байтов

Структура заголовка Ethernet

Адрес получателя

Поле адреса получателя имеет следующую структуру:

Структура адреса получателя

I/G Персональный (I) или групповой (G) адрес:

0 персональный адрес DSAP;

1 групповой адрес DSAP.

U/L Универсальный (U) или локальный (L) адрес:

0 универсальный адрес DSAP;

1 локальный адрес DSAP.

Адрес отправителя

Поле адреса отправителя имеет следующую структуру:

Структура адреса отправителя

0 Первый бит адреса отправителя всегда имеет нулевое значение.

U/L Универсальный (U) или локальный (L) адрес:

0 универсальный адрес SSAP;

1 локальный адрес SSAP.

Длина/тип

Для протокола Ethernet это поле содержит идентификатор типа Ethernet (используемый отправителем протокол сетевого уровня – значение, превышающее 0x0600).

Для протокола 802.3 значение этого поля (46 – 1500) показывает длину поля данных, представляющего собой инкапсуляцию протокола LLC (заголовок LLC показывает тип вложенного протокола).

Данные + биты заполнения

Контрольная сумма кадра.

IEEE 802.5 1995-00

Token Ring представляет собой протокол ЛВС, в которых все станции соединены в (логическое) кольцо и каждая станция может принимать данные только от своего ближайшего соседа. Разрешение на передачу определяется специальным маркером (token), передаваемым по кольцу.

Структура заголовка Token Ring показана на рисунке.

Сведения о маршрутизации

Данные (LLC или MAC)

Структура заголовка Token Ring

SDEL / EDEL

Начальный (SDEL) или конечный (EDEL) указатель. Оба типа полей используют преднамеренные нарушения манчестерского кодирования, которые позволяют отличить поля SDEL и EDEL в потоке другой информации.

Управление доступом

Поле управления доступом имеет следующий формат:

Структура поля управления доступом

PPP Биты приоритета:

000 низший приоритет;

111 высший приоритет.

M Счетчик мониторинга:

0 исходное значение;

1 изменено для активного монитора.

R Биты резервирования:

000 резервирование низшего приоритета;

111 резервирование высшего приоритета;

Управление кадром

Формат поля управления кадром показан на рисунке:

Структура поля управления

Поле, обозначающее тип кадра может принимать следующие значения:

10 тип кадра не определен;

Следующие два бита всегда имеют нулевые значения.

Индикатор показывает кадры, для которых адаптер использует специальные средства буферизации и обработки:

0010 предостережение (beacon);

0011 маркер претензий (claim token);

0100 чистка кольца;

0101 присутствует активный монитор;

0110 присутствует неактивный (standby) монитор.

Адрес получателя

Поле адреса получателя имеет следующую структуру:

Структура адреса получателя

I/G Персональный (I) или групповой (G) адрес:

0 персональный адрес DSAP;

1 групповой адрес DSAP.

U/L Универсальный (U) или локальный (L) адрес:

0 универсальный адрес DSAP;

1 локальный адрес DSAP.

Адрес отправителя

Поле адреса отправителя имеет следующую структуру:

Структура адреса получателя

RII Индикатор маршрутной информации:

0 маршрутная информация отсутствует;

1 маршрутная информация присутствует.

I/G Персональный (I) или групповой (G) адрес:

0 персональный адрес SSAP;

1 групповой адрес SSAP.

Сведения о маршрутизации

Поле маршрутной информации имеет следующую структуру:

Структура поля маршрутной информации

RC Управление маршрутизацией.

RDn Дескриптор маршрута.

RT Тип маршрутизации.

D Бит направления.

LF Самый большой кадр.

Данные

Информационное поле (данные) может содержать данные уровня LLC или MAC. Структура поля показана на рисунке:

Структура информационного поля

Длина основного вектора в октетах (байтах).

Идентификатор основного вектора. Поле VI имеет следующий формат:

Код основного вектора

Идентификатор основного вектора

Класс отправителя и получателя

Поля класса отправителя и получателя обеспечивают корректную маршрутизацию в станции кольца:

0 станция кольца;

4 сервер конфигурационных отчетов;

5 сервер параметров кольца;

6 монитор ошибок в кольце.

Код основного вектора

Код основного вектора определяет тип этого вектора:

0x02 предостережение (beacon);

0x03 заявка маркера (claim token);

0x04 очистка кольца;

0x05 присутствует активный монитор;

0x06 присутствует неактивный (standby) монитор;

0x07 проверка дублирования адресов;

0x08 проверка среды ответвления (lobe media test);

0x09 передача вперед;

0x0B удаление станции кольца;

0x0C изменение параметров;

0x0D инициализация станции кольца;

0x0E запрос адреса станции;

0x0F запрос состояния станции;

0x10 запрос присоединения станции;

0x20 запрос инициализации;

0x22 отчет с адресом станции;

0x23 отчет о состоянии станции;

0x24 отчет о подключении станции;

0x25 отчет о новом активном мониторе;

0x26 отчет об изменении SUA;

0x27 отчет о незавершенном уведомлении соседа;

0x28 отчет об ошибке активного монитора;

0x29 отчет об ошибке.

Длина субвектора в октетах (байтах).

Код субвектора определяет тип этого вектора:

0x00 тип предостережения (beacon);

0x02 NAUN (Next Address. Upstream Neighbor) – адрес соседней станции, от которой приходят кадры;

0x03 локальный номер кольца;

0x04 присвоение физического номера (местоположение);

0x05 значение таймера ошибок;

0x06 разрешенный приоритет доступа;

0x07 разрешенный приоритет доступа;

0x08 разрешенная среда;

0x0A SA последнего AMP или SMP;

0x0B физическое местоположение (physical drop number);

0x20 код отклика;

0x22 идентификатор экземпляра;

0x23 номер версии станции кольца;

0x26 возврат данных (wrap);

0x27 пересылка кадра;

0x28 идентификатор станции;

0x29 состояние станции кольца;

0x2A код состояния передачи;

0x2B групповой адрес (адреса);

0x2C функциональный адрес (адреса);

0x2D счетчик изолированных ошибок;

0x2E счетчик неизолированных ошибок;

0x2F идентификатор запроса функции;

0x30 код ошибки;

Значение субвектора (информационное поле переменной длины).

Контрольная сумма кадра.

Состояние кадра

Это поле содержит биты, которые могут быть установлены получателем кадра для того, чтобы сообщить о распознавании адреса и успешном копировании кадра.

Декодирование Token Ring

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) представляет собой технологию передачи данных со скоростью 100 Мбит/с по двойному кольцу (из деревьев). Стандарт FDDI предложен Американским институтом стандартизации (ANSI).

Структура заголовка FDDI показана на рисунке.

Структура заголовка FDDI.

Управление кадром

Поле управления кадром имеет следующую структуру:

Структура поля управления кадром FDDI.

0 асинхронный кадр;

1 синхронный кадр.

L Бит длины адреса:

0 16 битов (не используется никогда);

1 48 битов (используется всегда).

FF Биты формата.

ZZZZ Биты управления

Ниже приведены различные варианты битов управления (CLFF ZZZZ – ZZZZ):

0x00 0000 пустой (void) кадр;

1000 0000 стандартный маркер (Non-restricted token);

1100 0000 служебный маркер (Restricted token);

0L00 0001 – 1111 кадр управления станцией;

1L00 1111 SMT-кадр адресации следующей станции;

1L00 0001 – 1111 MAC-кадр;

1L00 0010 MAC beacon frame.

1L00 0011 MAC-кадр заявки.

CL01 r000 – r111 кадр LLC;

0L01 rPPP информационный кадр LLC (асинхронный, PPP = приоритет кадра);

0L01 rrrr информационный кадр LLC (синхронный, r = зарезервировано);

CL10 r000 – r111 зарезервировано для производителей;

CL11 rrrr зарезервировано для будущих стандартов.

Адрес получателя

Поле адреса получателя имеет следующую структуру:

Структура адреса получателя

I/G Персональный (I) или групповой (G) адрес:

0 персональный адрес DSAP;

1 групповой адрес DSAP.

U/L Универсальный (U) или локальный (L) адрес:

0 универсальный адрес DSAP;

1 локальный адрес DSAP.

Адрес отправителя

Поле адреса отправителя имеет следующую структуру:

Структура адреса получателя

I/G Персональный (I) или групповой (G) адрес:

0 персональный адрес SSAP;

1 групповой адрес SSAP.

RII Индикатор маршрутной информации:

0 маршрутная информация отсутствует;

1 маршрутная информация присутствует.

Маршрутная информация

Структура поля маршрутной информации показана на рисунке.

Размер задается полем LTH

Структура поля маршрутной информации

RC Управление маршрутизацией (16 битов).

RDn Дескриптор маршрута.

RT Тип маршрутизации.

D Бит направления.

LF Самый большой кадр.

Данные (информация)

Информационное поле может содержать протокол LLC, MAC или SMT.

Контрольная сумма кадра.

ISO 8802-2 1989-12

Протокол IEEE 802.2 LLC (управление логическим каналом) обеспечивает канальный механизм для протоколов вышележащих уровней. Сервис LLC типа I обеспечивает поддержку каналов передачи данных без организации соединений (connectionless mode), а сервис типа II обеспечивает на канальном уровне сервис на основе организации соединений (connection-oriented).

Структура заголовка LLC показана на рисунке.

Структура заголовка LLC

Структура поля DSAP (destination service access point – точка доступа к сервису у получателя) показана на рисунке.

Структура поля LLC DSAP

I/G Персональный или групповой адрес:

0 персональный адрес DSAP;

1 групповой адрес DSAP.

Структура поля SSAP (source service access point – точка доступа к сервису у отправителя) показана на рисунке.

Структура поля LLC SSAP

C/R Команда (C) или отклик (R):

1 отклик на команду.

Управление

Поле управления показывает тип запрашиваемого сервиса LLC. Структура поля управления показана на рисунке.

Структура поля управления LLC

N (S) Порядковый номер при передаче.

N (R) Порядковый номер при приеме.

P/F Биты опроса (P) / завершения (F). Передача команды / отклика LLC PDU.

S Биты функций управления:

00 RR (готовность к приему);

01 REJ (отказ – reject);

10 RNR (отсутствие готовности к приему).

X Зарезервировано и должно иметь нулевое значение.

M Биты модификатора функций

Информация LLC

Данные уровня LLC или вышележащие протоколы.

Протокол SNAP (SubNetwork Access Protokol – протокол доступа к подсети) используется для инкапсуляции дейтаграмм IP и запросов ARP в сетях IEEE 802. Дейтаграммы IP передаются в сетях IEEE 802 инкапсулированными в 802.2 LLC и канальный уровень SNAP, а также в физические уровни 802.3, 802.4 и 802.5. Заголовок SNAP следует после заголовка LLC и содержит код организации, показывающий, что следующие 16 битов содержат код EtherType (тип Ethernet).

Структура заголовка SNAP показана на рисунках.

Структура заголовка LLC

Структура заголовка SNAP

Код организации

Это поле имеет нулевое значение.

EtherType

Обозначает протокол, инкапсулированный в кадры IEEE 802 (IP = 2048, ARP = 2054 и т. д.).

ATM Forum Cells in Frames. Version 1.0 21.10.10.1996 1.0

Протокол CIF (Cells In Frames – ячейки в кадрах) описывает механизм передачи ячеек ATM через сегменты сетевых сред и интерфейсные платы, соответствующие спецификациям Ethernet версии 2, IEEE 802.5 Token Ring или IEEE 802.3. Ячейки ATM можно передавать через различные среды, включая оптические кабели и радиочастотные каналы. Технология ATM не связана напрямую с каким-либо физическим уровнем. Протокол CIF определяет новый псевдофизический уровень, который может использоваться для передачи трафика ATM. Этот протокол не является просто механизмом трансляции ячеек в кадры (и обратно) или простой инкапсуляцией. CIF обеспечивает передачу ячеек ATM в кадрах традиционных ЛВС. Протокол CIF определяет взаимодействие между оконечными программами и устройствами с CIF-подключеним (CIF-AD), обеспечивающее возможность поддержки сервиса ATM (включая множество классов обслуживания) с использованием сетевых адаптеров ЛВС (LAN NIC) так же, как это осуществляется при использовании адаптеров ATM (ATM NIC). CIF описывает работу протоколов уровня ATM в существующих ЛВС на основе кадров с обеспечением прозрачности для приложений, использующих ATM API. При передаче по сети Ethernet кадры CIF используют стандартные заголовки и трейлеры Ethernet. Кадры CIF инкапсулируются в Token Ring и LLC за счет использования заголовков SNAP.

Читайте также: