Vadas į vietinius kompiuterinius tinklus
5 (100%) 1 vote

Vadas į vietinius kompiuterinius tinklus

ĮVADAS

BAZINIAI MODELIAI IR STANDARTAI

Vietinių tinklų standartai. Didžiausias vietinių tinklų (VT) standartų kūrėjas yra IEEE 802 komitetas, suformuotas 1980 m. pramoniniams standartams kurti. IEEE 802 pakomitečiai kuria standartus įvairiems pramonės segmentams. 802.3 standartas apibrėžia Ethernet tipo tinklus, 802.5 standartas apima Token Ring, 802.2 aprašo loginio ryšio valdymą. Tiek 802.3, tiek 802.5 tinklai realizuoja 802.2 loginio ryšio valdymą. IEEE yra didžiausia profesinė techninė organizacija pasaulyje. Ją įkūrė naujos elektrinės inžinierinės disciplinos praktikai 1884 m. Šiuo metu institutas turi virš 320000 narių, dirbančių daugelyje šalių (apie 150).

FDDI standartai sudaryti ANSI (the American National Standards Institute). ANSI buvo įkurtas 1918 m. penkių inžinierinių sąjungų ir trijų valstybinių agentūrų pagrindu. Tai privati, ne pelno organizacija, kurią palaiko tiek privačios, tiek visos kitos organizacijos.

ATM standartus suformulavo ATM forumas ir ITU-T. ATM forume standartų priėmimo procesas remiasi balsų daugumos principu. Dėl to standartai kuriami pakankamai greitai ir gerai atitinka einamąjį momentą. Nežiūrint to, dauguma technologijų, kurias ATM forumas naudoja ir tobulina, buvo sukurtos ir išvystytos ITU-T. ATM forumas suformuotas 1991 m. spalio mėn. iš keturių narių tapo pasauline organizacija, į kurią įeina virš 750 kompanijų, atstovaujančių visus telekomunikacijų ir kompiuterių pramonės sektorius, taip pat daug vyriausybinių agentūrų, mokslinio tyrimo organizacijų ir vartotojų. ITU-T yra tarptautinės telekomunikacijų sąjungos dalis (International Telecommunication Union). ITU yra Jungtinių Tautų dalis – pasaulinė organizacija, kur vyriausybės ir privatus sektorius koordinuoja telekomunikacijų tinklų ir paslaugų darbą. ITU atsakinga už tarptautinių telekomunikacijų reguliavimą, standartizavimą, koordinavimą ir vystymą, taip pat už nacionalinės telekomunikacijų politikos harmonizavimą. ITU įkurta 1865 m.

1 pav. pateikti pagrindiniai vietinių tinklų standartai.

Technologija Standartas Vietinio tinklo tipas

Aukštesniųjų lygių sąsaja IEEE 802.1 Daugelis MAC kontrolės ir valdymo pogrupių, įskaitant 802.1Q virtualiesiems vietiniams tinklams

Kabelių specifikacijos IEEE 802.14 Visiems vietiniams tinklams

Loginio ryšio valdymas

(Logical Link Control) IEEE 802.2 Antrojo lygmens viršutinė dalis

(LLC polygis)

CSMA/CD (Ethernet tipo) IEEE 802.3 CSMA/CD Ethernetui, greitajam Ethernetui ir komutuojamoms versijoms; Gigabitiniam Ethernetui (išskyrus dvikryptę vienalaikę (full-duplex) versiją) kaip 802.3z ir pilnojo duplekso srauto valdymas 802.3x

Token Bus IEEE 802.4 Retai naudojamiems žymės perdavimo magistralinės organizacijos vietiniams tinklams

Token Ring IEEE 802.5 Žymės perdavinėjimas žiedu (Token Ring), komutuojamas Token Ring, dupleksinis komutuojamas Token Ring

Miesto tipo tinklai (MAN- Metropolitan Area Network) IEEE 802.6 Paskirstytosios eilės dvigubos magistralės potinkliui (DQDB Distributed Queue Dual Bus)

Integruotas balsas ir duomenys vietiniame tinkle IEEE 802.9 Kuriamas

Apsauga apjungtuose vietiniuose tinkluose IEEE 802.10 Paketų žymėjimas (tagging), kartais naudojamas virtualiuosiuose tinkluose

Belaidis vietinis tinklas IEEE 802.11 Nebaigtas standartas bevieliams tinklams, naudojantis Ethernet tiltus (with roaming) keičiančius pajungimo į tinklą vietą

100VG-Any Lan IEEE 802.12 VG – voice grade (garso kokybės). Veikia 100 Mb/s, naudoja žymės siuntinėjimą

FDDI ANSI X3T12 FDDI ir komutuojamas FDDI

TP-PMD (CDDI) ANSI X3T12 FDDI variniais laidais, taip pat komutuojama versija

FDDI II ANSI X3T12 Nebaigtas

Skaidulinis kanalas (Fiber Channel) ANSI X3T11 Naudojamas gigabitiniame Ethernete. Mažesnės spartos (120 Mb/s) standartas yra paruoštas

ATM LANE (ATM vietinio tinklo emuliacija) ATM Forum Vietinio tinklo emuliavimas, paruoštas

MPOA (Multiprotocol Over ATM) ATM Forum Paruoštas

1 pav. Pagrindiniai vietinių tinklų standartai.

Plačiausiai naudojamas yra Ethernet ir Fast Ethernet.

10 Base-T:

 10 – megabitų per sekundę.

 Base – baseband (arba Broad plačiajuosčiui) – siaurajuostis.

 T – twisted pair – susuktoji pora (arba 5, metrais per segmentą padalinta iš 106).

100 Base-TX. Tai praktiškai pervadintas 100Base-X variantas susuktajai porai. Naudoja Ethernet kadrus ir CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

100Base-FX. Skaidulinis 100Base -X variantas. Fizinė aplinka iki 2 km ilgio. Tačiau CSMA/CD aplinkoje apribota 412 m visam tinklui.

100Base -T4. Tai pervadinta 4T+. Naudoja 8B6T (trijų būsenų: 8 bitai užkoduoti šešiais tritais) kodavimą ir 25 MHz taktinį dažnį. Naudoja dvi papildomas susuktas poras panašiai į full-duplex.

Greitojo Etherneto paketai yra identiški 802.3. CSMA/CD prigimtis reikalauja, kad bendras tinklo dydi būtų apribotas viena dešimtąja 10 Mb/s tinklo dydžio. Vieno šakotuvo (Hub) tinklai iki 325 m (225 m skaidulos viename gale ir 100 m susuktos poros kitame(. Praplėsti tinklą galima komutatoriaus, tilto arba maršrutizatoriaus pagalba. Skaidulos su CSMA/CD bet šakotuvų gali būti iki 450 m. Full-duplex ryšiai (CSDM/CD atjungtas) gali būti iki 2 km.

KREIPTIES Į APLINKĄ POLYGIS

IEEE 802.3 standartas ir Ethernetas

IEEE 802.3 standartas aprašo vietinius tinklus,

naudojančius CSMA/CD technologiją (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection – Daugkartinės kreipties nešančiojo signalo aptikimas/Susidūrimų (kolizijų) aptikimas). Pagrindinė šios technologijos idėja: kai stotis nori siųsti duomenis, ji “klauso” kabelį, ar tuo metu kokia nors kita stotis nesiunčia duomenų. Jei kabelis užimtas, stotis laukia, kol jis atsilaisvins. Jei kabelis laisvas, stotis perduoda savo duomenis. Kai stotys tuo pačiu metu pradeda perdavinėti duomenis į laisvą kabelį, įvyksta kolizija, stotys turi nutraukti perdavimą ir po atsitiktinio laiko intervalo gali bandyti siųsti vėl.

802.3 standarto istorija. Tikroji jo pradžia buvo ALOHAA sistema, naudojama palaikyti radijo ryšiui tarp kompiuterių, išdėstytų Havajų salose. Vėliau buvo pridėtas nešančiojo signalo jutimas (sensing) ir XEROX PARC sukūrė 2,94 Mb/s CSMA/CD sistemą, jungiančią virš 100 darbo stočių 1 km ilgio kabeliu. Ši sistema buvo pavadinta Ethernet (Ether – eteris).

XEROXo Ethernetas buvo toks sėkmingas, kad XEROX, DEC ir Intel sukūrė 10 Mb/s Ethernet standartą. Šis standartas sudarė 802.3 pagrindą. Paskelbtas 802.3 standartas skiriasi nuo Etherneto tuo, kaip jis aprašo visą vienetinio “atkaklumo” CSMA/CD sistemų šeimą, dirbančią sparta nuo 1 iki 10 Mb/s įvairiose perdavimo aplinkose. Taip pat skiriasi vienas iš antraštės laukų (802.3 ilgio laukas Ethernete naudojamas paketo tipui nurodyti).

Dažnai pavadinimas “Ethernet” yra naudojamas visiems CSMA/CD protokolams, netgi tada, kai kalba eina tik apie 802.3 realizaciją.

802.3 kabeliai

Dažniausiai naudojami keturi kabelių tipai, kaip parodyta 2 pav. Istoriškai pirmasis buvo 10Base5 kabelis, vadinamas storuoju Ethernetu. Prisijungimo prie kabelio vietos sužymėtos kas 2,5 m.

Sekantis kabelio tipas – 10Base2 arba plonasis Ethernetas. Prie jo jungiamasi naudojant standartines BNC jungtis. Taip yra paprasčiau ir patikimiau. Plonasis Ethernetas yra daug pigesnis ir paprasčiau instaliuojamas, tačiau segmento ilgis neviršija 200 m ir prie jo gali būti jungiama ne daugiau 30 kompiuterių.

Dėl problemų, susijusių su trūkių kabeliuos aptikimo, dabar dažniausiai naudojama 1Base-T, kai laidai iš kiekvieno kompiuterio eina į šakotuvą (Hub). Sujungimams naudojamos susuktos poros. Kartais galima pasinaudoti susuktomis poromis, kurias pravedė anksčiau telefonų kompanija.

Pavadinimas

Kabelis Maks.

Segmento

ilgis, m Mazgų skaičius segmente

Privalumai

10Base5 Storas koaksialas 500 100 Magistralėms

10Base2 Plonas koaksialas 200 30 Pigiausia sistema

10Base-T Susuktoji pora 100 1024 Paprasta priežiūra

10Base-F Optinė skaidula 2000 1024 Sujungimai tarp pastatų

2 pav. Dažniausiai naudojami 802.3 vietinių tinklų tipai.

10Base5 atveju transiveris (siųstuvas-imtuvas) montuojami ant kabelio. Transiveris atlieka nešančiojo signalo ir kolizijų aptikimą. Kai aptinkama kolizija, transiveris perduoda specialų signalą į kabelį, padedantį kitiems transiveriams greičiau aptikti koliziją. Transiverio kabelis jungia transiverį su interfeisine korta kompiuteryje. Kabelio ilgis – iki 50 m, susideda iš penkių individualiai ekranuotų susuktų porų. Dvi poros yra duomenims perduoti abiem kryptim. Dvi kitos poros skirtos valdymo signalams. Penktoji pora, kuri ne visada yra naudojama, leidžia perduoti transiverio maitinimą iš kompiuterio. Kai kurie transiveriai leidžia prijungti iki 8 kompiuterių.

Interfeisinėje kortoje yra valdiklis, kuris surenka duomenis į reikalingą kadrą, apskaičiuoja kontrolines sumas, valdo įėjimo ir išėjimo buferius, DMA perdavimus ir kitus dalykus, susijusius su tinklo valdymu.

10Base2 atveju transiveris ir valdiklis yra tinklo kortoje.

10Base-T atveju nėra bendro kabelio. Čia yra paprasčiau prijungti ir atjungti darbo stotį, taip pat surasti trūkį kabelyje, jungiančiame kompiuterį su šakotuvu. Kabelio ilgis 100 m. Geriausiu atveju, naudojant 5 kategorijos susuktoji pora – 150 m. Taip pat dideli šakotuvai yra brangūs.

10Base-F naudoja optinę skaidulą. Jungtys ir terminatoriai yra pakankamai brangūs, tačiau optinės sistemos nejautrios elektriniams trukdžiams ir gali veikti didesniais atstumais.

Kiekviena 802.3 versija turi maksimalų vieno segmento kabelio ilgį. Dideliuose tinkluose keli segmentai gali būti sujungti kartotuvais, kurie yra fizinio lygmens įrenginiai. Jie priima, regeneruoja ir perduoda signalus abiem kryptim. Programinės įrangos požiūriu keletas segmentų, sujungtų kartotuvais, yra tas pats kaip ilgas kabelis (plius tam tikras vėlinimas kartotuvuose). Sistemoje gali būti keletas segmentų ir kartotuvų, tačiau tarp transiverių negali būti daugiau kaip 2,5 km ir tarp dviejų transiverių negali būti daugiau keturių kartotuvų.

Mančesterio kodavimas

Bito pradžia ir pabaiga turi būti aiškiai apibrėžta be išorinio sinchronizuojančio signalo, t.y. bitams koduoti turi būti naudojami, taip vadinami, savisinchronizuojantys kodai. Vietiniuose tinkluose dažniausiai naudojamas Mančesterio kodavimas arba diferencinis Mančesterio kodavimas. Kiekvieno bito trukmė yra padalyta į du vienodus intervalus. Dvejetainį vienetą atitinka aukštas įtampos lygis pirmo intervalo metu ir žemas įtampos lygis antro intervalo metu. Dvejetainis nulis vaizduojamas atvirkščiai. Pradžioje žemas lygis, po to aukštas. Tai reiškia, kad kiekvieno bito viduryje
perėjimas iš vieno lygio į kitą ir kad imtuvas gali lengvai susisinchronizuoti su siųstuvu. Mančesterio kodavimo trūkumas yra tai, kad jis reikalauja dvigubai didesnės dažnių juostos, negu tiesioginis dvejetainis kodavimas (NRZ – Non Return to Zero).

Bitų srautas 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1

NRZ a)

Mančesterio

kodavimas b)

Diferencinis

Mančesterio c)

kodavimas

Šis perėjimas Perėjimo nebuvimas

reiškia nulį čia reiškia vienetą

3 pav. Dvejetainis kodavimas NRZ (a), Mančesterio kodavimas (b),

diferencinis Mančesterio kodavimas (c).

Diferencinis Mančesterio kodavimas yra pagrindinio Mančesterio kodavimo variacija. Nulinis bitas koduojamas perėjimu intervalo pradžioje, o perėjimo nebuvimas intervalo pradžioje reiškia vienetą. Abiem atvejais yra perėjimas intervalo viduje. Diferencinė schema reikalauja sudėtingesnės aparatūros, tačiau yra atsparesnė triukšmams. Visos 802.3 sistemos naudoja Mančesterio kodavimą. Signalo lygiai ±0,85 V. Pastovusis įtampos sandas lygus nuliui.

802.3 MAC polygio protokolas

802.3 kadro struktūra parodyta 4 pav. Kiekvienas kadras prasideda preambule iš 7 baitų. Kiekviename baite yra toks bitų rinkinys: 10101010. Šio rinkinio Mančesterio kodas yra 5,6 µs 10 MHz dažnio meandras, kuris leidžia susinchronizuoti imtuvą su siųstuvu. Toliau eina kadro pradžios baitas (10101011).

Kadre yra du adresai – paskirties ir šaltinio. Standartas leidžia 2 arba 6 baitų adresus, tačiau parametrai, apibrėžti 10 Mb/s standarte, naudoja tik šešių baitų adresus. Vyriausias paskirties adreso bitas lygus nuliui paprastiems adresams ir lygus vienetui grupiniams adresams. Grupinis adresas leidžia daugeliui stočių priimti kadrą tuo pačiu adresu. Kai kadras siunčiamas grupiniu adresu, visos stotys, priklausančios grupei, jį priima. Siuntimas stočių grupei vadinamas grupine transliacija (multicast). Adresas, susidedantis iš visų vienetų, naudojamas transliacijai (broadcast). Tokį kadrą priima visos stotys tinkle.

Baitai 7 1 2 arba 6 2 arba 6 2 0-1500 0-46 4

Preambulė Paskirties adresas Šaltinio adresas Duomenys Papildymas Kontrolinė suma

Kadro ribos Duomenų lauko

pradžia ilgis

4 pav. 802.3 kadro formatas.

46-tasis adreso bitas parodo ar adresas yra vietinis ar globalus. Vietiniai adresai yra skiriami tinklo administratoriaus ir neturi reikšmės už vietinio tinklo ribų. Globaliuosius adresus skiria IEEE. Trys vyresnieji adreso baitai yra gamintojo identifikatorius. Likusius tris baitus kiekvienai kortai savo nuožiūra skiria gamintojas. Globalieji adresai yra unikalūs. Iš viso yra apie 7·1013 globaliųjų adresų (246).

Ilgio laukas parodo, kiek baitų yra duomenų lauke (0-1500). Kai įvyksta kolizija, kadro perdavimas nutraukiamas. Tai reiškia, kad kabelyje visą laiką yra kadrai arba jų dalys. Kad būtų galima geriau atskirti gerus kadrus nuo nutrauktų kadrų dalių, kiekvienas geras kadras turi būti ne mažiau 64 baitų ilgio (nuo paskirties adreso iki kontrolinės sumos). Jeigu duomenų dalis kadre yra mažesnė už 46 baitus, yra naudojamas papildymo laukas, parodantis minimalaus ilgio kadrą.

Kita (svarbesnė) priežastis, dėl kurios yra nustatytas minimalus kadro ilgis, yra tai, kad stotis neturi nutraukti trumpo kadro siuntimo anksčiau, negu pirmasis bitas pasiekia tolimąjį kabelio galą, kur jis gali susidurti su kitu kadru. Problema iliustruojama 5 pav. Kadro sklidimo nuo stoties A iki B lygi τ. Prieš kadrui patenkant į B stotį (τ-ε), B pradeda siųsti savo kadrą. Kai B nustato, kad priima daugiau galios, negu išsiunčia, tai reiškia, kad įvyko kolizija. B nutraukia kadro siuntimą ir perduoda į kabelį 48 bitų ilgio triukšmo paketą (Jam) kitų stočių perspėjimui apie koliziją.

Paketas išsiunčiamas Paketas po laiko

A laiku t=0 B A τ-ε B

a) b)

Susidūrimas po laiko τ Triukšmų paketas grįžta

A B A į A po 2τ B

c) d)

5 pav. Susidūrimai gali būti aptikti po laiko τ.

Po maždaug 2τ siųstuvas gauna triukšmų paketą ir nutraukia savo kadro siuntimą. Po atsitiktinės trukmės laiko intervalo stotis A vėl bando siųsti kadrą.

Jeigu stotis siunčia labai trumpą kadrą, tai gali būti taip, kad kadras bus baigtas siųsti anksčiau, negu “kamštis” (Jam) pateks į siųstuvą. Atrodys, kad kadras buvo sėkmingai išsiųstas. Kad taip neatsitiktų visi kadrai turi būti ilgesni už 2τ. 10 Mb/s vietiniame tinkle, kurio maksimalus ilgis yra 2500 m su keturiais kartotuvais, minimali kadro trukmė turi būti 51,2 μs. Tai atitinka 64 baitus. Kadrai su mažesniu baitų kiekiu turi būti papildyti iki 64 baitų.

Didėjant tinklo veikimo spartai turi didėti minimali kadro trukmė arba mažėti maksimalus kabelio ilgis. 2500 m ilgio tinkle, dirbančiame 1 Gb/s sparta, minimalus kadro ilgis 6400 baitų. Išliekant 64 baitų minimaliam kadro ilgiui atstumas tarp dviejų stočių neviršija 25 m. Tai jau rimta problema gigabitiniuose tinkluose.

Dvejetainis eksponentinis grįžimo (Backoff) algoritmas

Po susidūrimo (kolizijos) laikas dalinamas į diskretinius intervalus (slots), kurių trukmė yra lygi padvigubintai signalo sklidimo
(2τ) iš vieno tinklo galo į kitą. Ilgiausias atstumas, leidžiamas 802.3 standarto yra 2,5 km ir ne daugiau keturių kartotuvų. Pagal tai yra pasirinkta 512 bitų trukmė arba 51,2 μs (10 Mb/s atveju). Po pirmojo susidūrimo kiekviena stotis laukia 0 arba 1 laiko intervalą (slotą) prieš pradėdama siųsti vėl. Po antrojo susidūrimo kiekviena stotis atsitiktinai pasirenka 0,1,2 arba 3 laiko intervalus ir tik po to siunčia. Jeigu ir trečią kartą susiduriama (tokio įvykio tikimybė – 0,25), tai laukimo intervalų skaičius pasirenkamas atsitiktinai nuo 0 iki 23 – 1.

Bendru atveju po i susidūrimų pasirenkamas atsitiktinis skaičius tarp 0 ir 2i – 1 ir tiek slotų praleidžiama. Tačiau po 10 susidūrimų atsitiktinių skaičių intervalas įšaldomas ties 1023 slotų riba. Po 16 susidūrimų valdiklis praneša kompiuteriui apie klaidą. Tolimesnė perdavimo eiga priklauso nuo aukštesniųjų lygmenų.

Šis algoritmas, vadinamas dvejetainiu eksponentiniu grįžimu (binary exponential backoff), pasirinktas tam, kad dinamiškai būtų galima prisitaikyti prie stočių, bandančių siųsti skaičiaus. Jeigu 1023 būtų pasirinkta visiems susidūrimams, šansai dviems stotims susidurti antrą kartą būtų labai maži, bet vidutiniška laukimo trukmė būtų šimtai slotų ir duotų didelį vėlinimą. Iš kitos pusės, jeigu stotys visada lauktų nulį arba vieną slotą, tai, esant pvz.: šimtui stočių, susidūrimai būtų nuolatiniai ir išsiuntimas truktų kelis metus. Eksponentinis intervalo didinimas, kai įvyksta vis daugiau susidūrimų, užtikrina mažą vėlinimą, kai tik kelios stotys susiduria, ir pakenčiamą vėlinimą, kai susiduria daug stočių.

Paskirties adreso laukas

Bitai 1 15 2 baitų laukas (IEEE 802.3)

I/G 15 adreso bitų

Bitai 1 1 46 6 baitų laukas

I/G U/L 46 adreso bitai (Ethernet arba IEEE 802.3)

I/G bitas: 0 – individualus adresas, 1 – grupinis adresas.

U/L bitas: 0 – universalusis adresavimas, 1 – vietinis adresavimas.

I/G lygus nuliui šaltinio lauke.

6 pav. Šaltinio ir paskirties adreso laukų formatai.

Dviejų baitų adresų laukai yra leidžiami tik 802.3 tinkluose. Šešių baitų laukai tinka ir Ethernetui ir 802.3 tinklams. Visos stotys tinkle turi naudoti vienodą adreso lauko struktūrą. Šiuo metu beveik visi 802.3 tinklai naudoja šešių baitų adresavimą. Dviejų baitų laukas įvestas dėl suderinamumo su senaisiais vietiniais tinklais, kurie naudojo 16 bitų adresus.

I/G bitas lygus nuliui reiškia, kad kadras yra skirtas individualiai stočiai (unicast address), lygus vienetui reiškia, kad kadras skirtas daugiau negu vienai stočiai, t.y. grupinis adresas (multicast address). Specialus grupinis adresas – visi vienetai yra suprantamas kaip transliacinis (broadcast). Kadrą tokiu adresu priima visos stotys vietiniame tinkle.

U/L bitas yra tik šešių baitų paskirties adreso lauke. Jis parodo naudojamo adresavimo būdą: 0 – universalusis adresavimas, 1 – vietinis adresavimas.

Kiekviena tinklo korta (Network Interface Card – NIC) turi unikalų adresą, įrašytą į ROM gamybos metu. Unikalumą užtikrina IEEE, priskirdama adresų blokus kiekvienam gamintojui. Pirmieji trys adreso baitai nusako gamintoją, paskutinius tris baitus kortai skiria gamintojas. Pvz.: jeigu pirmieji baitai yra 02608C, tai reiškia, kad gamintojas yra 3Com.

Nors unikalieji adresai užtikrina kortos unikalumą, tačiau vietiniai adresai gali užtikrinti tam tikrą lankstumą, kai pvz.: vienas didelis kompiuteris (mainframe) aptarnauja daug vartotojų ir turi jų visų tinklo kortų vietinius adresus ir dar visą eilę tokių adresų, kurie gali būti panaudoti naujai pajungiamoms darbo stotims. Tokiu atveju nereikia keisti mainframe’o komunikacijų programinės įrangos (keičiant paprastai reikia perkompiliuoti ir perkrauti).

Tipo laukas

Dviejų baitų tipo laukas yra tik Etherneto kadre. Šis laukas identifikuoja aukštesniojo lygmens protokolą, esantį duomenų lauke. Pagal tipo lauko reikšmę priimantysis įrenginys žino, kaip interpretuoti duomenų lauką. Keletas tipo lauko reikšmių:

08-06 – Address Resolution Protocol (ARP),

80-9B – Apple Talk,

81-37 – NetWare IPX/SPX.

Tipo lauko reikšmė visada viršija 1500 (05DCh). Pagal tai galima atskirti Ethernet kadrą nuo 802.3 kadro, kuriame vietoj tipo lauko yra duomenų ilgio laukas. Jo reikšmė neviršija 1500.

Ilgio laukas

Pagal Etherneto ir IEEE 802.3 standartus minimalus kadro ilgis nuo preambulės iki kontrolinės sumos turi būti 64 baitai. Įskaitant preambulę (7 baitai), kadro pradžią (1 baitas), galimus dviejų baitų adresus ir tipo/ilgio lauką (2 baitai), gauname, kad duomenų lauke turi būti ne mažiau 46 baitų. 802.3 atveju yra duomenų papildymo laukas (0-46 baitai), kurio ilgis neįeina į ilgio lauką. Kadangi duomenų lauke negali būti daugiau už 1500 baitų, tai ir ilgio lauko reikšmė neviršija 1500 baitų. Duomenų papildymo laukas užtikrina minimalų kadro ilgį net ir tuo atveju, kai realių duomenų nėra.

Kontrolinės sumos laukas

Kadro kontrolinės sumos laukas (FCS) yra vienodas tiek Ethernete tiek 802.3. FCS apima abu adresų laukus, tipo/ilgio lauką ir duomenis. Naudojamas toks generacinis polinomas:

G(x) = x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1.

Tai užtikrina labai mažą nesurastų klaidų tikimybę – vienas bitas iš 232 – 1 bitų.

Jei gaviklyje
suskaičiuota kontrolinė suma nesutampa su esančia priimto kadro lauke, kadras atmetamas. Kadras taip pat laikomas blogu tuo atveju, kai jame yra nesveikas baitų skaičius arba duomenų lauko ilgis neatitinka ilgio lauko reikšmės. Paskutinis atvejis tinka tik 802.3 kadrams.

Kreipties į aplinką polygio funkcijos

IEEE 802.3 standarte OSI kanalinis lygmuo yra padalintas į du polygius LLC (Logical Link Control – loginio ryšio valdymas) ir MAC (Media Access Control – kreipties į aplinką valdymas). MAC polygis yra žemiau LLC. Jo struktūra pavaizduota 7 pav.

Duomenų perdavimo operacijos. Priima duomenis iš LLC polygio, sukonstruoja kadrą pridedant preambulę ir kadro pradžios atskyriklį; įterpia paskirties ir šaltinio adresą, ilgio lauką; jeigu kadras trumpesnis už 64 baitus, įterpia reikalingus papildančiuosius simbolius duomenų lauke. Apskaičiuoja CRC ir patalpina į FCS lauką.

Perdavimas LLC duomenys Priėmimas

Kreipties į Kreipties į

aplinką aplinką

valdymas valdymas

Duomenų Perdavimo Duomenų Priėmimo

perdavimo kreipties į priėmimo kreipties į

operacijos aplinką vald. Operacijos aplinką vald.

Duomenų Fizinis Duomenų

kodavimas lygmuo dekodavimas

Kanalas

7 pav. Kreipties į aplinką valdymas. MAC polygis yra interpretuojamas

kaip sąsaja tarp vartotojo duomenų ir jų perdavimo/priėmimo

fiziniu tinklu.

Perdavimo kreipties į aplinką valdymas.

 Užlaiko perdavimą, kai aplinka užimta.

 Vėlina perdavimą nustatytam laiko intervalui tarp kadrų

 Perduoda nuoseklų bitų srautą į fizinį lygį išsiuntimui.

 Sustabdo siuntimą, jeigu aptinkamas susidūrimas (kolizija).

 Perduoda “kamštį” (jam), kad informacija apie koliziją pasklistų po tinklą.

 Nustato pakartotinių siuntimų laiką po kolizijos, kol išsiuntimas bus sėkmingas arba kol išsemiamas pakartojimų limitas.

Duomenų priėmimo operacijos.

 Atmeta kadrus, adresuotus kitoms stotims.

 Atpažįsta visus transliacinius kadrus ir tuos, kurie adresuoti stočiai.

 Patikrina CRC.

 Atmeta preambulę, kadrų pradžios atskyriklį, adresus, ilgio lauką, FCS; jei reikia, atmeta kadro duomenų papildymo simbolius.

 Perduoda duomenis į LLC polygį.

Priėmimo kreipties į aplinką valdymas.

 Priima nuoseklų bitų srautą iš fizinio lygmens.

 Patikrina baitų ribas ir kadro ilgį.

 Atmeta kadrus su nepilnais baitais arba trumpesnius už minimalų kadro ilgį.

Ethernet LLC polygis

LLC polygį apibrėžia IEEE 802.2 standartas. Tai užtikrina ryšio valdymo nepriklausomumą nuo specifinio kreipties į aplinką metodo. Tokiu būdu 802.2 ryšio valdymo metodas apima Ethernet (802.3), Token Bus (802.4) ir Token Ring (802.5) vietinius tinklus. Į LLC funkcijas įeina duomenų srauto valdymo komandų generavimas ir interpretavimas, įskaitant atstatymo operacijas, kai perduodant įvyksta klaida.

Ryšio valdymo informacija yra 802.3 kadro duomenų lauke. Tai yra LLC PDU (Protocol Data Unit). 8 pav. parodytas ryšys tarp 802.3 kadro ir LLC PDU.

Preambulė Kadro pradžios atskyriklis Paskirties adresas Šaltinio adresas Ilgis Duomenys Kontrolinė suma

DSAP SSAP Valdymas Informacija

8 pav. LLC protokolo duomenų vieneto (PDU) struktūra. Valdymo

informacija yra MAC kadro viduje.

Priėjimo prie paslaugos taškus (Service Access Points -SAPs) galima palyginti su pašto dėžute, kuri užtikrina pasikeitimą informacija tarp MAC ir tinklinio lygmens per LLC polygį. Tinklinio lygmens požiūriu SAP yra ta vieta, kur paliekami pranešimai apie paslaugas, reikalingas taikomosioms programoms.

Paskirties priėjimo prie paslaugos taškas (Destination Service Access Point – DSAP) yra vieno baito laukas, parodantis, koks turi būti naudojamas aukštesniojo (tinklinio) lygmens protokolas paskirties taške. Šaltinio priėjimo prie paslaugos taškas (Source Service Access Point – SSAP) taip pat vieno baito laukas. SSAP apibrėžia siunčiančiojo tinklinio lygmens procesą, kuris yra šaltinio aukštesniojo lygmens protokolas. DSAP ir SSAP yra skiriami IEEE ir visada yra vienodi, nes paskirties ir šaltinio protokolai turi būti tie patys. Pvz.: FF atitinka transliacinį DSAP adresą.

Valdymo lauke (Control Field) yra informacija, nurodanti paslaugos tipą ir protokolo formatą. Pvz.: jeigu kadre yra NetWare duomenys, valdymo lauke bus 03, parodantis, kad kadras naudoja paslaugą be sujungimų ir nenumeruotąjį formatą.

Ethernet_ SNAP kadras

Ethernet_SNAP (Subnetwork Access Protocol) kadras suteikia tikro Ethernet kadro tipo lauko įdėjimo į 802.3 kadrą mechanizmą. 9 pav. parodyta Ethernet_SNAP kadro struktūra.

DSAP SSAP Valdymas Organizacijos kodas Ethernet tipas Informacija

9 pav. Ethernet_SNAP kadro struktūra.

Į DSAP ir SSAP laukus patalpinamas AA kodas, parodantis, kad kadras yra Ethernet_SNAP tipo. Valdymo lauko funkcijos panašios į anksčiau aprašyto LLC PDU, parodo paslaugos klasę. 03 reiškia paslaugos be sujungimų nenumeruotąjį formatą. Organizacijos kodas parodo, kokia organizacija suteikė Ethernet tipo lauko reikšmę. 000000 yra žymimas Xerox organizacijos kodas. Tada Ethernet tipo lauke gali būti vienas iš anksčiau aprašytų kodų, suteikiamų Xerox.

NetWare Ethernet_802.3 kadras

Šiame kadre nenaudojami
standartiniai LLC laukai. Novell talpina IPX antraštę tuoj po ilgio lauko. Dėl to NetWare Ethernet_802.3 kadras gali pernešti tik NetWare IPX paketus. Šį kadrą galima atpažinti pagal pirmųjų dviejų baitų duomenų lauke reikšmes (FFFF).

Paslaugų tipai ir klasės

Pirmasis tipas. Paslauga be sujungimų ir be patvirtinimų. Nepatikima paslauga, tačiau yra dažniausiai naudojama vietiniuose tinkluose. Patikimumą paprastai užtikrina transportinis lygmuo. Be to, vietiniuose tinkluose perduodant duomenis klaidų būna nedaug. Kadangi nėra ryšio užmezgimo bei patvirtinimų, duomenų per ta patį laiką galima perduoti daugiau.

Antrasis tipas. Orientuota į sujungimus paslauga. Pradžioje užmezgamas ryšys (įvyksta sujungimas), po to perduodami duomenys ir gaunami duomenų priėmimo patvirtinimai. Naudoja slankiojančiojo lango protokolą.

Trečias tipas. Paslauga be sujungimų tačiau su patvirtinimais. Naudoja Stop-and-Wait srauto valdymo metodą.

Pirmoji paslaugų klasė palaiko pirmojo tipo paslaugas. Antroji klasė palaiko pirmąjį ir antrąjį tipą. Trečioji klasė palaiko pirmąjį ir trečiąjį tipą. Ketvirtoji palaiko visus tris paslaugų tipus.

IEEE 802.4 standartas: Token Bus

802.3 tinkluose egzistuoja tikimybė, kad kadras gali laukti labai ilgai, kol jis bus išsiųstas. Didėjant apkrovai ši tikimybė didėja. Be to šiuose tinkluose nėra jokių prioritetų ir dėl to svarbūs kadrai gali laukti kol bus išsiųsti ne tokie svarbūs kadrai. 802.3 tinklai nelabai tinka realaus laiko sistemoms. Šios problemos sėkmingai sprendžiamos sistemose, kur kadrai yra išsiunčiami, jeigu stotis gauna leidimą siųsti (žymę – token). Viena iš tokių sistemų – Token Bus( standartas 802.4, 1985 m). Fiziškai Token Bus yra tiesinis arba medžio tipo kabelis, prie kurio prijungtos darbo stotys. Logiškai stotys sudaro žiedą (10 pav.), kur kiekviena stotis žino savo kaimynės iš kairės ir dešinės adresą.

17 14 20

Plačiajuostis Loginis žiedas

koaksialinis kabelis

Ši stotis į žiedą

nepajungta

13 11 7 19

10 pav. Token Bus struktūra.

Kai loginis žiedas inicializuojamas, didžiausią numerį turinti stotis gali išsiųsti pirmąjį kadrą. Po to ji perduoda leidimą siųsti savo artimiausiai kaimynei nusiųsdama specialų valdantįjį kadrą, vadinamą žyme (token). Žymė keliauja loginiu žiedu. Siųsti gali tik ta stotis, kuri turi žymę. Tokioje sistemoje kolizijų nėra. Fizinė stočių išdėstymo eilė yra nesvarbi. Taip pat kai kurios stotys, prijungtos prie kabelio, gali būti neprijungtos prie žiedo. MAC protokolas numato stočių prijungimą prie žiedo ir atjungimą nuo jo.

802.4 MAC protokolas yra labai sudėtingas. Kiekviena stotis turi palaikyti 10 skirtingų taimerių ir daug vidinių būsenos kintamųjų. 802.4 standartas žymiai ilgesnis už 802.3 ir užima virš 200 puslapių.

Token Bus naudoja 75 Ω plačiajuostį koaksialinį kabelį, naudojamą televizijoje. Leidžiamos trys analoginės moduliacijos schemos. Duomenų perdavimo sparta 1,5 ir 10 Mb/s. Moduliacijos schemos duoda ne tik 0,1 ir pauzę, bet ir tris kitus simbolius, naudojamus tinklo valdymui. Fizinis lygmuo visiškai nesuderinamas su 802.3 ir žymiai sudėtingesnis.

Token Bus MAC polygio protokolas

Kiekvieną kartą, kai stotis gauna žymę, ji gali siųsti kadrą per nustatytą laiką. Po to turi būtinai išsiųsti žymę. Jei kadrai trumpi, tai per tą laiką gali būti išsiųsti keli kadrai. Jei stotis duomenų neturi, ji tuoj pat išsiunčia tik ką gautą žymę.

Token Bus apibrėžia 4 prioriteto klases – 0,2,4 ir 6. Šeštoji klasė – aukščiausias prioritetas. Kai stotis gauna žymę, pirmiausia išsiunčiami aukščiausiojo prioriteto duomenys, po to žemesniojo ir t.t., kol išsiunčiami visi paruošti duomenys. Garantuota žymės laikymo laiko dalis yra skiriama 6-tojo lygio duomenims. Žemesniojo prioriteto duomenims – tai kas lieka. Jei aukščiausiojo prioriteto duomenų nėra, laiką gali išnaudoti žemesnio prioriteto duomenys. Tai gali būti panaudota realaus laiko duomenų perdavimui. Pvz.: 50 stočių dirba 10 Mb/s sparta. 1/3 juostos skiriama 6-tajam prioritetui. Kiekviena stotis turi garantuotą 67 kb/s juostą, kuri gali būti panaudota vienam garso kanalui ir dar šiek tiek liktų valdymo informacijai.

Token Bus kadro formatas parodytas 11 pav. Jis skiriasi nuo 802.3 formato.

Baitai 1 1 1 2 arba 6 2 arba 6 0-8182 4 1

Paskirties adresas Šaltinio adresas Duomenys Kontrolinė suma

Kadro valdymas

Pradžios atskyriklis Galo

Preambulė atskyriklis

11 pav. Token Bus (802.4) kadro formatas.

Preambulė naudojama imtuvo sinchronizavimui kaip ir 802.3, tačiau yra tik vieno baito ilgio. Pradžios ir galo atskyrikliai žymi kadro ribas. Kiekviename iš šių laukų yra simboliai, besiskiriantys nuo 0 ir 1. Taigi, šių laukų reikšmės negali atsitiktinai atsirasti duomenyse. Ilgio laukas nereikalingas.

Kadro valdymo laukas naudojamas atskirti duomenų kadrus nuo valdymo kadrų. Duomenų kadruose tame lauke yra prioritetas. Valdymo kadruose šis laukas nurodo kadro tipą. Vienas iš tų tipų – žymė. Kiti yra žiedo palaikymo kadrai, įskaitant prijungimą prie žiedo ir atjungimą nuo jo.

Šiuo metu Jūs matote 50% šio straipsnio.
Matomi 4453 žodžiai iš 8832 žodžių.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA (kaina 1,45 €) ir įveskite gautą kodą į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.