Протоколы канального уровня

Протокол, действующий на канальном уровне модели OSI, описыва­ет природу сетевой среды и выполняет окончательную подготовку исходящих данных перед их отправкой. Он же принимает входящие данные, анализирует их и при необходимости передает соответству­ющему протоколу сетевого уровня. В этой главе рассматриваются протоколы, чаще всего используемые на канальном уровне, и их вли­яние на производительность сети. Изучение этих протоколов — важ­нейший этап постижения компьютерных сетей, поскольку именно от них зависит конкретный способ приема и передачи данных и страте­гия построения ЛВС.

Ethernet

История Ethernet — самого популярного сетевого протокола каналь­ного уровня — насчитывает уже несколько десятилетий. Говоря об ЛВС вообще, чаще всего подразумевают ЛВС Ethernet. Протокол Ethernet был разработан в 70-х гг. и с тех пор неоднократно модерни­зировался, чтобы соответствовать возрастающим требованиям сетей и их пользователей. Современные сети Ethernet работают со скорос­тями 10, 100 и 1000 Мбит/сек (1 Гбит/сек), что позволяет им справ­ляться с передачей данных как в небольших домашних, так и в мощ­ных магистральных сетях.

Стандарты Ethernet

На протяжении многих лет в ЛВС уживались два набора стандартов Ethernet. Первый, исходный вариант протокола Ethernet, был разрабо­тан Digital Equipment Corporation (DEC), Intel и Xerox и известен теперь как DIX Ethernet. Стандартом DIX Ethernet, опубликованным в 1980 г., определяются сети на коаксиальном кабеле со скоростью передачи дан­ных 10 Мбит/сек и топологией «шина». Этот стандарт называют также «толстым» Ethernet, ThickNet или 10Base5. В стандарте DIX Ethernet II, опубликованном в 1982 г., появилась возможность использования в ка­честве сетевой среды коаксиального кабеля RG58. Этот стандарт назы­вается «тонким» Ethernet, ThinNet, Cheapernet или 10Base2.

Примерно в это же время Институт инженеров по электротехни­ке и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) принял решение о создании международного стандарта для сетей этого типа, который, в отличие от Ethernet DIX, не был бы соб­ственностью частной компании. В 1980 г. IEEE создал рабочую груп­пу IEEE 802.3, которая начала разработку Ethernet - подобного стан­дарта ЛВС. Назвать его Ethernet было нельзя, так как фирма Xerox зарегистрировала это название в качестве своего товарного знака, но в 1985 г. группа IEEE 802.3 опубликовала документ «IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Methodand Physical Layer Specifications», в который помимо спецификаций для двух видов коаксиальных кабелей, что имелись в DIX Ethernet, была включена спецификация 10BaseT для кабеля «неэкранирован-ная витая пара» (UTP). В последующие годы рабочая группа IEEE 802.3 опубликовала также документы IEEE 802.3u со стандартом Fast Ethernet для сетей со скоростью 100 Мбит/сек, а также IEEE 802.3z и IEEE 802.Заb со стандартом Gigabit Ethernet для сетей со скоростью 1000 Мбит/сек.

Стандарт IEEE 802.3 не особенно отличается от DIX Ethernet. Помимо уже упомянутых дополнительных спецификаций физичес­кого уровня, в стандарте IEEE используется несколько иной формат кадра (frame). Хотя на компьютерном рынке все еще используется термин Ethernet, на самом деле в современных сетях работает прото­кол IEEE802.3, так как именно в нем поддерживаются такие стандар­ты физического уровня, как Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Развитие DIX Ethernet остановилось на стандарте Ethernet II, и сейчас под Ethernet всегда подразумевается стандарт IEEE 802.3. В повседневном использовании от DIX Ethernet остался лишь один элемент — формат кадра Ethernet II с полем Ethertype, идентифицирующим протокол сетевого уровня, который сгенерировал данные в пакете.

IEEE 802.3, и DIX Ethernet состоят из 3 основных компонентов:

• спецификаций физического уровня;

• формата кадра;

• механизма управления доступом к среде CSMA/CD.