67569

Протоколы локальных вычислительных сетей. Принципы построения протоколов локальных вычислительных сетей

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Стандарты протоколов для взаимодействия ЛВС с сетями передачи данных разрабатывает МККТТ международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии. Основные принципы взаимодействия объектов на уровнях модели ВОС При взаимодействии двух уровней сети в частности сетевых уровней все время...

Русский

2014-09-12

109 KB

2 чел.

Протоколы локальных вычислительных сетей

Принципы построения протоколов

локальных вычислительных сетей

План

Вводная часть

1. Основные принципы взаимодействия объектов на уровнях модели ВОС.

2. Услуги и формат кадра подуровня УЛК (стандарт IEEE 802.2).

Проблема связи для ЛВС состоит в том, чтобы данные, передаваемые по сети, своевременно поступали по назначению в неискаженном виде, имели бы надлежащую форму и были бы распознаваемые. С целью решения этих задач для ЛВС была разработана группа протоколов, которая включает сетевой, канальный и физический уровни.

Разработкой протоколов для ЛВС занимается технический комитет 97 международной организации по стандартизации (МОС, ISO), а также Европейская ассоциация производителей ЭВМ (ЕСМА), в которую входят такие фирмы, как IBM, DEC, CII, Honewell bull, Uniwac, NCR и др. (рис. 6.1). Стандарты протоколов для взаимодействия ЛВС с сетями передачи данных разрабатывает МККТТ (международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии).

Протоколы подуровня управления логическим каналом канального уровня и вышерасположенных уровней являются общими для всех типов ЛВС и не зависят ни от топологии сети, ни от используемого в ней метода доступа. Протоколы подуровня управления доступом к среде канального уровня и физического уровня определены стандартами для каждого типа ЛВС.

Принцип построения протоколов ЛВС в данной лекции будет рассмотрен на примере протоколов ПУЛК.

1. Основные принципы взаимодействия объектов

на уровнях модели ВОС

При взаимодействии двух уровней сети (в частности сетевых уровней) все время взаимодействия делится на три фазы: фазу установления соединения, фазу передачи данных и фазу разъединения. Во время первой фазы между пользователями сетевого уровня путем диалога устанавливается соглашение о наборе параметров, используемых для передачи данных. В фазе передачи происходит передача сообщений, обнаруживаются ошибки и выполняются действия по управлению их устранением. Эти действия регламентированы протоколами ПУЛК. В фазе разъединения пользователи сетевого уровня обмениваются информацией  о предстоящем разъединении, при котором исключалась бы потеря блоков сообщения.

Взаимодействие объектов каждого уровня схематически показано на рис. 6.2. Под объектом понимается любое программное обеспечение, которое способно обмениваться данными с другими объектами. Объекты могут существовать как в одной станции, так и в разных станциях. Если объекты находятся в одной станции, то они извне неразличимы. Если же равноправные объекты принадлежат разным станциям, то они взаимодействуют через одинаковые протоколы (взаимодействие равноправных объектов разных станций на рис. 6.2 показано стрелками). Соединение между объектами соседних уровней устанавливается посредством точки доступа к услугам (ТДУ). Соединения могут быть следующие: одна точка (ТДУ) с одной; одна с многими или многие с одной.

Обмен информацией между логическими объектами или ТДУ одного и того же уровня осуществляется блоками, которые называются протокольными блоками данных (ПБД). Например, на прикладном уровне (внутри уровня) обмен информацией идет файлами, на физическом уровне – пачкой импульсов при синхронном способе передачи или отдельными символами при асинхронном способе. В подуровне УЛК протокольный блок данных называется кадром.

Данные, передаваемые между равноправными объектами, содержат как данные пользователей, поступившие с предыдущего (в данном случае сетевого) уровня, так и управляющую информацию протокола (УИП), добавляемую на текущем уровне (в данном случае на подуровне УЛК).

При пересечении сопряжения между  двумя соседними уровнями ПБД отображается (преобразуется) в блок данных услуги (БДУ) (рис. 6.3). Это отображение может быть либо простым копированием сообщения, либо разбиением его на более мелкие части, либо объединением нескольких блоков данных в более крупный блок. Затем к БДУ добавляется управляющая информация протокола. При разбиении ПБД на части управляющая информация добавляется к каждой такой части. Сформированная структура для текущего уровня будет представлять также протокольный блок данных.

Длина ПБД, передаваемая между равноправными объектами, может определяться в ходе переговоров в фазе установления соединения.

Такая последовательность действий выполняется в каждом уровне станции-отправителя сообщения. В каждом уровне станции-получателя происходят обратные действия, связанные с отделением УИП от блока данных. Таким образом, проходя через каждый уровень, блок данных получает некоторую управляющую информацию, с которой он может быть адекватно воспринят на следующем уровне. Полный процесс прохода блока данных через все уровни показан на рис. 6.4.

По такому принципу строятся протоколы на всех уровнях эталонной модели ВОС, однако, на подуровне УДС и на физическом уровне, наряду с УИП, к блоку данных услуги добавляется еще и концевик.

В процессе взаимодействия равноправных объектов двух станций, наряду с протокольным блоком данных, передаются еще и примитивы, с помощью которых происходит обмен управляющей информацией для координации работы объектов. Примитив – это элементарная единица взаимодействия смежных уровней в процессе выполнения услуги, т.е. некоторая битовая последовательность, определенная для каждого конкретного протокола, которая представляет собой тип команд для соседнего уровня. Посредством обмена этими примитивами (элементарными командами) реализуются ТДУ различных уровней станции.

Было стандартизировано четыре основных примитива: “запрос”,  “индикация”, “ответ” и “подтверждение” (рис. 6.5). Некоторые из примитивов или все они могут использоваться в каждой фазе процесса взаимодействия объектов.

Например, пользователь сетевого уровня станции А подает примитив “запрос”, чтобы обратиться к процедуре протокола ПУЛК, который является для него поставщиком услуг. Это приводит к посылке подуровнем УЛК протокольного блока данных. Подуровень УЛК станции Б, получив ПБД, вызывает  примитив “индикация” для обращения к процедуре протокола сетевого уровня. Пользователь сетевого уровня генерирует примитив “ответ”, по которому ПУЛК станции Б генерирует ПБД. Получив этот блок данных ПУЛК станции А генерирует примитив “подтверждение”, сигнализируя, что процесс передачи данных от станции А к Б завершен.

Теперь кратко рассмотрим протоколы ЛВС, не зависящие от типа сети и методов доступа.

2. Услуги и формат кадра подуровня УЛК

(стандарт IEEE 802.2)

Протоколы, созданные для управления каналами передачи данными с высоким уровнем помех, такие, как, например HDLC, не пригодны для ЛВС. Это вызвано тем, что в таких протоколах отсутствуют адреса отправителей, очень сложные процедуры обработки ошибок и управления потоком, а также не реализована возможность одновременной передачи сообщений многим абонентам.

Для ЛВС созданы более простые протоколы. Для протокола подуровня УЛК определено два вида процедур: процедуры, обеспечивающие услуги по передаче данных без установления соединения и без подтверждения доставки данных на подуровне УЛК, и процедуры с предварительным установлением соединения на подуровне УЛК. При этом обеспечивается подтверждение доставки данных, их целостность, а также управление потоком данных.

Процедуры первого типа рассматриваются как обязательные для каждой станции ЛВС, а процедуры второго типа реализуются по мере необходимости. Если станция поддерживает процедуры обоих типов, то обе процедуры выполняются независимо друг от друга.

Для реализации процедур указанных типов разработан формат кадра УЛК (рис. 6.6). Формат УИП для подуровня УДС определен для каждого типа ЛВС в зависимости от метода доступа.

Каждый протокольный блок данных содержит два адреса к точке доступа к услугам: адрес получателя (ТДУП) и адрес отправителя (ТДУО). Их форматы приведены на рис. 6.7.

Адреса станций распознаются и обрабатываются в ПУДС. В качестве адресатов ТДУП и ТДУО могут выступать как объекты верхнего уровня (например, сетевые станции или сетевые процессы), так и независимые или несовместимые подуровни УЛК для неоднородных сетей. Формат кадра и способ соглашения по адресации станций должны быть одинаковы для станций ЛВС всех классов.

В формате адресов получателя и отправителя первый бит определяет тип адреса или тип сообщения. Для адреса получателя этот бит И/Г, установленный в "0", означает индивидуальный адрес, а в “1” – групповой адрес. Код адреса ТДУП (11111111)  означает адресацию всем станциям. Адрес отправителя всегда индивидуален или равен нулю. Нулевой  адрес ТДУО используется в тех случаях, когда станция имеет единственную ТДУ, т.е. связь "один к одному". Несколько ТДУ может быть у станции на подуровне УЛК, когда станция физически связана с несколькими другими станциями. Это характерно для центрального узла при звездообразной топологии, а также для мостов, коммутаторов, маршрутизаторов. Бит К/О служит для распознавания команд и ответов в протоколе УЛК.

Все кадры ПУЛК, т.е. ПБД, подразделяются  по своему назначению и характеру передаваемых данных на три типа (рис. 6.8): информационные (ПБДИ), управляющие (ПБДУ) и ненумерованные (ПБДН).

ПБДИ должны обязательно содержать поле информации. Управляющие ПБД предназначены для передачи управляющих команд и ответов. Они в режиме выполнения процедур второго типа осуществляют функции управления информационным потоком, в том числе запросы повторной передачи искаженных блоков. Как правило, информационные и управляющие ПБД обязательно нумеруются. Однако в режиме выполнения процедур, как первого, так и второго типа, команды и ответы могут не нумероваться и для их передачи используются ненумерованные ПБД. В режиме выполнения процедур первого типа посредством ПБДН осуществляется передача служебной информации, идентификация и тестирование ПУЛК. В режиме выполнения процедур второго типа – установление и разъединение логического соединения, информирование об ошибках.

Форматы полей управления ПБД показаны на рис. 6.8.

Первый бит в ПБДИ, первый и второй биты в ПБДУ и ПБДН определяют тип протокольного блока данных, и формат следующей части управляющего поля. Поле данных обязательно содержится в ПБДИ и некоторых типах ПБДН и должно состоять из целого числа октет данных. В большинстве ЛВС подуровень УДС накладывает ограничения на максимальную длину информационного поля, что можно проследить при выполнении лабораторных работ №1-3 лабораторного практикума "Сети ЭВМ и распределенная обработка информации".

Порядковый номер принимаемого ПБД N(r) служит для подтверждения правильно принятых ПБДИ и для запроса повторной передачи искаженных ПБДИ; а порядковый номер передаваемого ПБДИ N(s) – для нумерации передаваемых ПБД. Диапазон номеров принят от 0 до 127.

Когда порядковый номер отправляемого кадра достигнет максимального значения, отправитель прекращает передачу до тех пор, пока не будет получен кадр, переданный в обратном направлении и несущий подтверждения на переданные ранее кадры. Для подтверждения принятых информационных ПБД в ответном ПБД используют разряды N(r) в кадрах ПБДИ и ПБДУ. Номер N(r) подтверждает получение кадра с номером N(r)-1 и любых кадров, предшествующих кадру с данным номером, и не подтвержденных ранее. Число N(r) в отправляемом кадре показывает, что получатель ожидает ПБД с номером N(r) и подтверждает правильность приема всех предыдущих кадров. Отправитель регистрирует в своем накопителе все кадры, на которые не получено положительное подтверждение. Если же положительное подтверждение получено, то кадр может быть удален из накопителя, а его порядковый номер может использоваться вновь.

Бит З/П (“Запрос передачи/Посредний кадр”) в ПБД, содержащих команды, понимается как бит “Запрос передачи”. Это соответствует биту К/О в поле адреса ТДУО = 0. Бит  З/П в ПБД, содержащих ответы, понимается как бит “Последний кадр”, что соответствует биту К/О в поле адреса ТДУО = 1. Биты Y и M идентифицируют соответственно функции ПБДУ и ПБДН. Зарезервированные биты обозначаются X, если они не используются, то X устанавливается в "0".

Свои функции подуровень УЛК выполняет путем обмена командами и ответами между логическими объектами подуровня УЛК, распределенными по всем станциям ЛВС. Под командой понимается ПБД, в поле управления которого содержится инструкция адресуемому логическому объекту подуровня УЛК, а бит К/О в поле адреса ТДУО установлен в "0". Под ответом понимается ПБД, в поле которого содержится информация о результате выполнения команды, и бит К/О установлен в "1". Каждому типу процедур подуровня УЛК соответствует свой набор команд и ответов, которые будут рассмотрены на следующей лекции.


-
6-


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67714. Гендерные аспекты человеческого развития 339.29 KB
  Гендерное равенство концепция подразумевающая собой достижение цели равенства в правах между мужчинами и женщинами. Во всем мире исторически сложившееся доминирование мужчин над женщинами претерпевает изменения. В развитых странах женщины практически полностью достигли равенства с мужчинами...
67715. Разработка лабораторного регламента производства раствора эфедрина гидрохлорида 5 % для иньекций 272.5 KB
  Описание: белые игольчатые кристаллы или белый кристаллический порошок горького вкуса Растворимость: легко растворим в воде, растворим спирте, Хранение: в хорошо укупоренной таре, в защищенном от света месте Стерилизация: раствор эфедрина гидрохлорида стерилизуют текучим паром при 100 С в течение 30 минут.
67716. Влияние целенаправленных изменений в корпоративной культуре коммерческого банка Bankhaus Erbe на effectiveness and productivity его персонала на примере частного случая банка Bankhaus Erbe 1010 KB
  Данная диссертация является исследованием частного случая, в рамках которого ищется ответ на вопрос «позволят ли целенаправленные изменения в системе ценностей корпоративной культуры коммерческого банка “Bankhaus Erbe” повысить эффективность (effectiveness) и производительность (productivity) его персонала (и организации в целом) и добиться поставленных перед банком стратегических целей роста объемов его продаж»...
67717. Метод Эйлера первого порядка точности и Рунге – Кутта четвёртого порядка точности. Визуализация численных методов 222 KB
  Цель и задача данной курсовой работы заключается в том чтобы рассчитать и научиться пользоваться несколькими способами решение дифференциального уравнения, добиться вывода графических изображений в программах используемых для этой работы.
67718. Электростатика проводников 485.5 KB
  Задача электростатики проводников сводится к определению электрического поля в пустоте вне проводников и к определению распределения зарядов по поверхности проводников. В точках не слишком близких к поверхности тела среднее поле E в пустоте фактически совпадает...
67719. Расчет передающего устройства магистральной радиосвязи для передачи большого количества информации 433.58 KB
  Магистральные коротковолновые линии радиосвязи широко используются для передачи телеграфных сообщений и реже - телефонных разговоров и данных. Пропускная способность действующих линий, как правило, заметно ниже, чем в стандартном телефонном канале.
67720. Управление технологическим процессом в производстве 196.5 KB
  Таким образом динамика и разнообразие этих факторов требований к деятельности предприятий на каждом этапе развития экономики проявляются интегрально и требуют построения системы управления адекватной их действию.
67721. Разрабка агрегатного отделения на 200 автомобилей МАЗ-64226 416 KB
  Курсовое проектирование является важным этапом предмета Техническая эксплуатация автомобилей и имеет следующие цели и задачи: закрепление совершенствование и пополнение знаний и навыков полученных в процессе обучения по организации производства технологии технического обслуживания и ремонта автомобилей...