Протоколы

Связь между компонентами ЛВС осуществляется по двум основным принципам - обнаружение коллизий (столкновений) и передача маркера. Примерами систем на базе принципа обнаружения коллизий и передачи мар­кера являются, соответственно, системы Ethernet и Token Ring.

В ЛВС, работающей по схеме обнаружения коллизий (полное ее назва­ние CSMA/CD —Множественный доступ с проверкой несущей и обнаружени­ем коллизий), адаптеры непрерывно находятся в состоянии прослушивания сети. При необходимости передачи данных узел должен дождаться освобож­дения ЛВС, и только после этого он может приступить к передаче. Однако в этом случае передача сообщений может начаться одновременно двумя или более узлами ЛВС. Это и называется коллизией. Узлы должны будут повто­рить свои сообщения, причем повтор сообщений в таких случаях произво­дятся адаптером самостоятельно без вмешательства прикладной программы. Время, затрачиваемое на обнаружение и обработку таких событий, обычно не превышает микросекунды.

В ЛВС Ethernet узлы передают сообщения со скоростью 10 Мбит/с. Все узлы принимают каждое сообщение, но только тот из них, кому адресовано данное сообщение, посылает в ЛВС подтверждение о его приеме. На рис. 7 показана ЛВС Ethernet:

Рис. 7. Сеть Ethernet

Пример использования пакетов в Ethernet

На рис. 8 показано расположение и определение полей пакета в систе­ме Ethernet:

Рис. 8. Пакет Ehternet

Ниже приводятся описания этих полей:

• Преамбула. Это поле длиной 8 байт используется для синхронизации пакета. Преамбула всегда содержит код 10101010 в первых семи байтах и код 10101011 в последнем байте.

• Назначение. Это поле длиной 6 байт содержит адрес узла ЛВС, кото­рому предназначено сообщение. Старший (самый левый) бит в первом байте имеет специальное назначение. Если он равен 0, то адрес назначения являет­ся физическим адресом и уникален в ЛВС. В соответствии со схемой при­своения имен, принятой фирмой Xerох, первый три байта задают адрес группы, а следующие три байта задают локальный адрес в группе. Если же этот бит, равен 1, то пакет является широковещательным, и тогда остальные бай­ты в этом поле могут адресовать пакет какой-нибудь конкретной группе ра­бочей станции или сем рабочим станциям в ЛВС (если все биты, равны 1).

• Источник. Это поле также имеет длину 6 байт и идентифицирует узел, отправивший пакет. Старший бит первого байта в этом поле всегда ра­вен 0.

• Тип. Это поле содержит два байта, идентифицирует тип протокола более высокого уровня, используемого для его передачи или приема. Оно было введено фирмой Xerox для внутреннего употребления и никак не ин­терпретируется в Ethernet. Это поле позволяет множеству протоколов высоко­го уровня (называемых уровнями клиента) разделять ЛВС без того, чтобы вникать в содержимое пакетов друг в друга.

• Данные. Это поле может иметь длину от 46 до 1500 байт и содержит данные, составляющие сообщение.

• СRС-сумма. Последнее поле длиной 4 байта содержит остаток избы­точной циклической суммы (cyclic redundancy checksum), вычисленный с по­мощью полиномов типа CRC-32. Узел, получивший сообщение, должен так­же произвести вычисления типа CRC-32 и сравнить полученный результат с содержимым этого поля для выявления ошибок передачи.

Если не учитывать преамбулу, то можно видеть, что сообщение Ethernet имеет длину от 64 до 1518 байт, и минимальная длина данных сооб­щений равна 46 байтам.

Протоколы уровня

До сих пор рассмотренные протоколы работали на самом низком уров­не ЛВС. Так, протоколы Ethernet, Token Ring и FDDI имеют дело с передачей сообщений (пакетов) между компьютерами, но ничего не знают о файл-серверах и перенаправлении файлов. Эти протоколы даже не включают никаких средств для обеспечения правильной последовательности приема передан­ных данных, а также средств для идентификации прикладных программ, ну­ждающихся в обмене данными.

Протоколы среднего уровня NetBIOS, IPX/SPX и TCP/IP при класси­фикации по модели OSI более всего соответствуют транспортному уровню с некоторыми характеристиками других уровней (таких, как сеансовый уро­вень). Эти протоколы позволяют компьютерам в ЛВС легко обмениваться данными друг с другом.

Протоколы высокого уровня, предназначенные для выполнения функ­ций перенаправления файлов, используют протоколы среднего уровня для передачи пакетов сообщений между рабочими станциями и файловым серве­ром. В последующих разделах этой главы будет проведено обсуждение про­токолов высокого уровня.

Независимо от внутренней конструкции каждого конкретного протоко­ла, все они имеют определенные общие функции и свойства:

• Инициализация связи» Каждый протокол имеет средства для иденти­фикации рабочей станции по имени, номеру или по обоим этим атрибутам. Эта схема идентификации доступна как уровню, где осуществляется перена­правление файлов, так и прикладной программе. Обмен информацией между определенными узлами активизируется после идентификации узла-адресата (обычно файлового сервера) рабочей станцией, инициирующей диалог. Ини­циирующая станция также устанавливает один из двух типов диалога: дата-грамму, в которой пакеты адресуются и передаются без гарантии или под­тверждения получения, и сеанс, в котором устанавливается связь с опре­деленной станцией и гарантируется доставка сообщений.

• Отправка и получение данных. Каждый протокол представляет сред­ства для отправки и получения сообщений рабочими станциями адресата и источника. Протокол накладывает определенные ограничения на длину со­общений, кроме того, он предоставляет участникам диалога сеансного типа средства для определения статуса диалога. Например, рабочая станция может быть неумышленно выключена во время диалога из-за того, что кто-то вы­дернул шнур питания. Тогда остальные участники диалога могут выяснить, что возникла ошибка в сети.

• Завершение обмена. Протокол предоставляет средства для вежливого завершения диалога.

Ниже проводится рассмотрение протоколов IPX, SPX, TCP/IP и Net­BIOS. Данные, циркулирующие в ЛВС, фактически поступают от приклад­ных программ или от программного обеспечения для перенаправления фай­лов, которые переносят запросы DOS на файловый сервер и обратно.

Датаграммы и сеансы

Существуют два типа межкомпьютерного обмена данными — дата-грамм и сеансы.

Датаграмма — это сообщение, которое не требует подтверждение о приеме от принимающей стороны. Если такое подтверждение необходимо и то адресат должен сам послать специальное сообщение. Для осуществлю об­мена этим способом принимающая и передающая стороны должны поддер­живаться определенного протокола во избежание недоразумений. Каждая да-таграмма является самостоятельным сообщением, и при наличии нескольких датаграмм в ЛВС порядок их доставки не гарантируется некоторых случаях максимальный размер датаграмм гораздо меньше, чем длина сообщений в се­ансах. Зато в большинстве ЛВС скорость передо датаграмм гораздо выше, чем сообщений в сеансах.

В противоположность датаграммам, в сеансе предполагается создание логической связи для обмена сообщениями между рабочими станциями и га­рантируется получение сообщений. В то время как датаграммы могут пере­даваться произвольные моменты времени, в сеансе для передачи сообщений сначала необходимо выполнить некоторую подготовительную работу: сеанс должен быть сначала установлен, после этого происходит обмен сообщения­ми, и, наконец, после окончания обмена данными сеанс должен быть закрыт.

NetBIOS

Требования на обмен сообщениями, поступающие от модулей сетевой системы выполняющих перенаправление файлов, или от прикладных программ (таких как электронная почта) попадают на уровень NetBIOS. Эти требования можно разделить на четыре категории:

• • Поддержка имен. Каждая из рабочих станций в ЛВС имеет од или несколько имен. Эти имена хранятся NetBIOS в таблице, первом столбце ко­торой записывается уникальное и неизменно имя сетевого адаптера. Допол­нительные имена пользователей (в пример, BARRY) могут быть добавлены в таблицу для удобства идентификации каждой рабочей станции. Пользова­тельские иметь могут быть уникальными или, в специальных случаях, отно­сить к группе пользователей.

• • Поддержка сеанса. NetBIOS осуществляет управление процессам установки связи, обмена и окончания связи между любыми двух узлами (ра­бочими станциями) в ЛВС. Это происходит следующим образом. Сначала одна станция начинает прослушивать сеть в ожидании вызова. Другая стан­ция ее вызывает. Устанавливается сеанс, в течение которого оба компьютера на равных основаниях посылают и принимают сообщения. Закончив, обе станции извещают друг другу об этом и закрывают сеанс.

• • Поддержка датаграмм. Сообщения, могут передаваться для какого то имени, группе имен или всем именам в ЛВС. Диалога между двумя маши­нами при этом не устанавливается, и прием сообщена при этом не гарантиру­ется.

• Статус адаптера/сеанса. С помощью NetBIOS прикладная про­грамма имеет возможность получить информацию о локальном сетевом адаптере, о других адаптерах в сети и обо всех текущих сеансах в ЛВС.

Прежде фирма IBM поставляла NetBIOS как отдельный программный продукт, реализованный в виде резидентной программы NETBEUI. СОМ. Те­перь эта программа уже устарела. Поэтому, если у вас есть старая версия ОС Token Ring, то нужно заметить в ней эту программ для IBM PC.