СТРУКТУРА СТАНДАРТІВ IEEE 802.X

1980 року в інституті IEEE був організований комітет 802 зі стандартизації локальних мереж, у результаті роботи якого було прийняте сімейство стандартів IEEE 802.X, що містять рекомендації з проектування нижніх рівнів локальних мереж. Пізніше результати роботи цього комітету лягли в основу комплексу міжнародних стандартів ISO 8802-1..5. Ці стандарти були створені на основі найбільш розповсюджених фірмових стандартів мереж Ethernet, ArcNet Token Ring.

Стандарти сімейства IEEE 802.X охоплюють тільки два нижніх рівні семирівневої моделі OSI – фізичний і канальний. Це пов'язано з тим, що саме ці рівні найбільшою мірою відбивають специфіку локальних мереж. Старші ж рівні, починаючи з мережевого, у значній мірі мають спільні риси як для локальних, так і для глобальних мереж. Специфіка локальних мереж також знайшла своє відображення в поділі канального рівня на два підрівня, що часто називають також рівнями:

• логічної передачі даних (Logical Link Control, LLC);
• керування доступом до середовища (Media Access Control, MAC).

Рівень MAC з'явився через існування в локальних мережах поділюваного середовища передачі даних. Саме цей рівень забезпечує коректне спільне використання загального середовища, надаючи його, відповідно до визначеного алгоритму, в розпорядження тій чи іншій станції мережі. Після того, як доступ до середовища отриманий, нею може скористатися більш високий рівень – рівень LLC, що організовує передачу логічних одиниць даних, кадрів інформації, з різним рівнем якості транспортних послуг. У сучасних локальних мережах одержали поширення кілька протоколів рівня MAC, що реалізують різні алгоритми доступу до поділюваного середовища. Ці протоколи цілком визначають специфіку таких технологій, як Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Рівень LLC відповідає за передачу кадрів даних між вузлами з різним ступенем надійності, а також реалізує функції інтерфейсу разом з сусіднім мережевим рівнем. Саме через рівень LLC мережевий протокол подає запит канальному рівню на потрібну йому транспортну операцію з потрібною якістю. На рівні LLC існує кілька режимів роботи, що відрізняються наявністю чи відсутністю на цьому рівні процедур відновлення кадрів у випадку їхньої втрати чи перекручування, тобто транспортних послуг, що відрізняються якістю, цього рівня.

Протоколи рівнів MAC і LLC взаємно незалежні – кожен протокол рівня MAC може використовуватися з будь-яким протоколом рівня LLC, і навпаки.

Ця структура з'явилася в результаті великої роботи, проведеної комітетом 802 з виділення в різних фірмових технологіях загальних підходів і загальних функцій, а також узгодженню стилів їхнього опису. Опис кожної технології розділено на дві частин: опис рівня MAC і опис фізичного рівня. Як видно з малюнка, практично в кожній технології єдиному протоколу рівня MAC відповідає кілька варіантів протоколів фізичного рівня (на малюнку наведені тільки технології Ethernet і Token Ring, але все сказане справедливо і для інших технологій: ArcNet, FDDI, 100VG-AnyLAN).

Над канальним рівнем усіх технологій зображений загальний для них протокол LLC, що підтримує кілька режимів роботи, але незалежний від вибору конкретної технології. Стандарт LLC курирує підкомітет 802.2. Навіть технології, стандартизовані не в рамках комітету 802, орієнтуються на використання протоколу LLC, визначеного стандартом 802.2, наприклад протокол FDDI, стандартизований ANSI. Окремо стоять стандарти, розроблені підкомітетом 802.1. Ці стандарти носять загальний для всіх технологій характер. У підкомітеті 802.1 розроблені загальні визначення локальних мереж і їх властивостей, визначений зв'язок трьох рівнів моделі IEEE 802 з моделлю OSI. Але найбільш практично важливими є стандарти 802.1, що описують взаємодію між собою різних технологій, а також стандарти для побудови більш складних мереж на основі базових топологій. Ця група стандартів носить загальну назву стандартів міжмережевої взаємодії (internetworking). Сюди входять такі важливі стандарти, як стандарт 802.1D, що описує логіку роботи моста/комутатора, стандарт 802.1Н, який визначає роботу транслюючого моста, що може без маршрутизатора поєднувати мережі Ethernet і FDDI, Ethernet і Token Ring і т.п. Сьогодні набір стандартів, розроблених підкомітетом 802.1, продовжує зростати. Наприклад, недавно він поповнився важливим стандартом 802.1О, що визначає спосіб побудови віртуальних локальних мереж VLAN у мережах на основі комутаторів. Стандарти 802.3, 802.4, 802.5 і 802.12 описують технології локальних мереж, що з'явилися в результаті поліпшення фірмових технологій, які лягли в їх основу. Так, основу стандарту 802.3 склала технологія Ethernet, розроблена компаніями Digital, Intel і Xerox (чи Ethernet DIX), стандарт 802.4 з'явився як узагальнення технології ArcNet компанії Datapoint Corporation, а стандарт 802.5 в основному відповідає технології Token Ring компанії IBM.

Вихідні фірмові технології і їх модифіковані варіанти – стандарти 802.х у ряді випадків довгі роки існували паралельно. Наприклад, технологія ArcNet так і не була повністю приведена у відповідність зі стандартом 802.4 (тепер це робити пізно, тому що десь приблизно з 1993 року виробництво устаткування ArcNet було згорнуто). Розбіжності між технологією Token Ring і стандартом 802.5 теж періодично виникають, тому що компанія IBM регулярно вносить удосконалення у свою технологію і комітет 802.5 відбиває ці удосконалення в стандарті з деяким запізненням. Виключення складає технологія Ethernet. Останній фірмовий стандарт Ethernet DIX був прийнятий у 1980 році, і з тих пір ніхто більше не починав спроб фірмового розвитку Ethernet. Усі нововведення в сімействі технологій Ethernet вносяться тільки в результаті прийняття відкритих стандартів комітетом 802.3.

Більш пізні стандарти розроблялися не однією компанією, а групою зацікавлених компаній, а потім передавалися у відповідний підкомітет IEEE 802 для затвердження. Так відбулося з технологіями Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, Gigabit Ethernet. Група зацікавлених компаній створювала спочатку невелике об'єднання, а потім у міру розвитку робіт до нього приєднувалися інші компанії, так що процес прийняття стандарту носив відкритий характер. Сьогодні комітет 802 включає наступний ряд підкомітетів:

• 802.1 – Internetworking – об'єднання мереж;
• 802.2 – Logical Link Control, LLC – керування логічною передачею даних;
• 802.3 – Ethernet з методом доступу CSMA/CD;
• 802.4 – Token Bus LAN – локальні мережі з методом доступу Token Bus;
• 802.5 – Token Ring LAN – локальні мережі з методом доступу Token Ring;
• 802.6 – Metropolitan Area Network, MAN – мережі мегаполісів;
• 802.7 – Broadband Technical Advisory Group – технічна консультаційна група з широкополосної передачі;
• 802.8 – Fiber Optic Technical Advisory Group – технічна консультаційна група з волоконно-оптичних мереж;
• 802.9 – Integrated Voice and data Networks – інтегровані мережі передачі голосу і даних;
• 802.10 – Network Security – мережева безпека;
• 802.11 – Wireless Networks – безпровідникові мережі;
• 802.12 – Demand Priority Access LAN, 100VG-AnyLAN – локальні мережі з методом доступу за вимогою з пріоритетами.

Види класифікацій локальних обчислювальних мереж.

Широка і постійно зростаюча номенклатура локальних обчислювальних мереж, мережні програмні продукти і технології покладають на потенційного користувача складну задачу вибору потрібної системи з великої кількості існуючих. Сьогодні в світі нараховується десятки тисяч різних локальних обчислювальних мереж і для їх розгляду корисно мати систему класифікації. Усталеної класифікації локальних мереж поки що не існує, але для них можна виявити певні класифікаційні ознаки за:
· призначенням;
· типом використовуваних ЕОМ;
· організацією управління;
· організації передачі інформації;
· топологією;
· методах теледоступу;
· фізичних носіях сигналів;
· управлінню доступом до фізичного середовища передачі і так далі.

Розглянемо деякі з них.

Класифікація за призначенням.За призначенню локальні обчислювальні мережі можна розділити на: керуючі (організаційними, технологічними, адміністративними та іншими процесами), інформаційні (інформаційно-пошукові), розрахункові, інформаційно-розрахункові, обробки документальної інформації і так далі.

Класифікація за типом використовуваних в мережі ЕОМ. За типом використовуваних в мережі ЕОМ локальні мережі можна розділити на однорідні і неоднорідні. Прикладом однорідної локальної обчислювальної мережі може служити мережа DECNET, в яку входять ЕОМ тільки фірми DEC. Часто однорідні локальні обчислювальні мережі характеризуються і однотиповим складом абонентських засобів, наприклад, тільки комплексами машинної графіки або тільки дисплеями. Неоднорідні локальні обчислювальні мережі містять різні класи ЕОМ (мікро-, міні-, великі) і різні моделі всередині класів ЕОМ, а також різне абонентське обладнання.

Класифікація за організацією управління. За організацією управління однорідні локальні обчислювальні мережі в залежності від наявності (або відсутності) центральної абонентської системи діляться на дві групи. До першої групи відносяться мережі з централізованим управлінням. Для таких мереж характерні велика кількість службової інформації і пріоритетність під’єднаних до моноканалу станцій (по розміщенню або прийнятому пріоритету). В загальному випадку локальна обчислювальна мережа з централізованим управлінням (не обов’язково на основі моноканалу) має централізовану систему (ЕОМ), яка керує роботою мережі. Прикладний процес центральної системи організовує проведення сеансів, зв’язаних з передачею даних, здійснює діагностику мережі, веде статистику і облік роботи. В локальній обчислювальній мережі з моноканалом центральна система реалізовує, також, загальну ступінь захисту від конфліктів. При виході із ладу центральної системи вся локальна обчислювальна мережа зупиняє роботу. Мережі з централізованим управлінням відрізняється простотою забезпечення функцій взаємодії між ЕОМ в локальній мережі і, як правило, характеризуються тим, що більша частина інформаційно-обчислювальних ресурсів концентрується в центральній системі. Застосування локальної мережі з централізованим управлінням доцільне при невеликому числі абонентських систем. У тому випадку, коли інформаційно-обчислювальні ресурси локальної мережі рівномірно розподілені по великому числу абонентських систем, централізоване управління малопридатне, оскільки не забезпечує потрібну надійність мережі і призводить до різкого збільшення службової (управлінської) інформації. В цьому випадку доцільно застосовувати локальні мережі з децентралізованим або розподіленим управлінням. В цих мережах всі функції управління розподілені між системами мережі. Однак, для проведення діагностики, збору статистики і проведення інших адміністративних функцій, в мережі використовується спеціально виділена абонентська система або прикладний процес в такій системі. В децентралізованих локальних обчислювальних мережах на основі моноканалу у порівнянні з централізованими ускладнюються проблеми захисту від конфліктів, для чого застосовуються багаточисленні тракти, що враховують суперечливі вимоги надійності і максимального завантаження моноканалу. Одна із найрозповсюдженіших децентралізованих форм управління передбачає два рівні захисту від конфліктів. На першому рівні сконцентровані функції, що визначають активність моноканалу і блокування передачі у випадку виявлення будь-якої активності. На другому рівні виконуються складніші функції аналізу системних затримок, які управляють моментами початку передачі інформації якійсь із підсистем локальної мережі.

Класифікація за формуванням передачі інформації. По формуванню передачі інформації локальні мережі поділяються на мережі з маршрутизацією інформації і селекцією інформації. Взаємодія абонентських систем з маршрутизацією інформації забезпечується визначенням шляхів передачі блоків даних по адресах їх призначення. Цей процес виконується всіма комунікаційними системами, що знаходяться в мережі. При цьому абонентські системи можуть взаємодіяти по різних шляхах (маршрутах) передачі блоків даних, а для скорочення часу передачі здійснюється пошук найкоротшого по часу маршруту. В мережах з селекцією інформації взаємодія абонентських систем проводиться вибором (селекцією) адресованих їм блоків даних. При цьому всім абонентським системам доступні всі блоки даних, що передаються в мережі. Як правило, це пов’язано з тим, що локальна мережа з селекцією інформації, будується на основі моноканалу.

Класифікація за топологією мережі (порівняльна таблиця можливостей). Топологія, тобто конфігурація з’єднання елементів в локальних мережах, притягує до себе увагу більше, ніж інші характеристики мережі. Це пов’язано з тим, що саме топологія багато в чому визначає основні властивості мережі, наприклад, такі, як надійність (живучість), продуктивність та інші. Механізм передачі даних, допустимий в тій чи іншій локальній мережі, багато в чому визначається топологією мережі. По топологічних ознаках локальні мережі поділяються на мережі з довільною, кільцевою, деревовидною конфігурацією, мережі типу “загальна шина” (моноканал), “зірка” та інші.
Зіркоподібна топологія передбачає з’єднання каналів приєднаних до різних абонентів в одній точці, яка називається центральним вузлом.
Кільцева топологія передбачає послідовне з’єднання абонентів з каналами передачі даних, внаслідок чого утворюється замкнуте кільце. Кожен абонент відіграє роль ретранслятора повідомлення з невеликою часовою затримкою.
Магістральна (шинна) топологія реалізується у вигляді пасивного моноканалу (магістралі). Ця топологія найпоширеніша. Вона використовується у випадку, коли інформація передається рідко (в порівнянні з можливостями комп’ютерів), дані комплектуються в пакет, дістають адресу і після того, як магістраль стане доступною, відбувається передача повідомлення. Існують інші підходи до класифікації топології локальних мереж. Згідно одного з них конфігурації локальних мереж ділять на два основні класи - широкотрансляційні і послідовні. В широкотрансляційних конфігураціях кожний персональний комп’ютер передає сигнали, які можуть бути сприйняті всіма іншими персональними комп’ютерами. До таких конфігурацій відносяться загальна шина, дерево, зірка з пасивним центром. В послідовних конфігураціях кожен фізичний підрівень передає інформацію тільки одному персональному комп’ютеру. Широкотрансляційні конфігурації — це, як правило, локальна мережа з селекцією інформації, а послідовні - локальні мережі з маршрутизацією інформації.

Класифікація мереж по методах теледоступу.Крім топології локальної мережі процес передачі даних багато в чому визначається програмним забезпеченням ЕОМ абонентських систем, в основному їх операційними системами, оскільки кожна з них підтримує відповідний метод теледоступу зі сторони терміналів. Моноканал розглядається також, як один із терміналів, тому дуже важливо знати, наскільки розрізняються операційні системи і методи теледоступу всіх абонентських комплексів, під’єднаних до мережі. Розрізняють локальні мережі з єдиною операційною підтримкою і єдиними методами теледоступу, орієнтованими на локальні мережі, і локальні мережі з різними фізичними носіями сигналів. Тип носія визначає основні властивості пристрою обміну сигналами, який під’єднується до фізичного середовища передачі. Єдина операційна підтримка, що включає метод теледоступу, передбачена в однорідних локальних мережах. Складніше з локальними мережами, що використовують ЕОМ різних класів і моделей, наприклад міні-ЕОМ і великі обчислювальні машини. Методи теледоступу підтримують багаторівневі системи інтерфейсів. Розрізняють багаторівневі (модель відкритих систем) і двохрівневі локальні обчислювальні мережі. До двохрівневих відносяться закриті термінальні комплекси із стандартними методами теледоступу (базисний телекомунікаційний метод доступу).

Класифікація мереж за методом управління середовищем передачі даних. Важливою класифікаційною ознакою локальної обчислювальної мережі є метод управління середовищем передачі даних. У локальній обчислювальній мережі з моноканалом можна виділити два методи доступу до моноканалу: детермінований і імовірнісний. До першої групи відносяться: метод вставки реєстру, метод циклічного опиту, централізований і децентралізований маркерний метод і інші. До другої групи (імовірнісні методи доступу) - методи прослуховування моноканалу на початок передачі, з прогнозуванням, зіткненням та деякі інші.