Структура стандартов IEEE 802.x

В 1980 году в институте IEEE был организован комитет 802 по стандартизации локальных сетей, в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.x, которые содержат рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей. Позже результаты работы этого комитета легли в основу комплекса международных стандартов ISO 8802-1...х. Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring.

Помимо IEEE в работе по стандартизации протоколов локальных сетей принимали участие и другие организации. Так, для сетей, работающих на оптоволокне, американским институтом по стандартизации ANSI был разработан стандарт FDDI, обеспечивающий скорость передачи данных 100 Мбит/с. Стандарты семейства IEEE 802.x охватывают только два нижних уровня семиуровневой модели OSI — физический и канальный. Это связано с тем, что именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей. Старшие же уровни» начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие черты как для локальных, так и для глобальных сетей.

Специфика локальных сетей также нашла свое отражение в разделении канального уровня (Data Link Layer) на два подуровня, которые часто также называют уровнями:

· управление логическим каналом (Logical Link Control, LLC);

· управление доступом к среде (Media Access Control, MAC).

Уровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение того или иного узла сети. В современных локальных сетях получили распространение несколько протоколов уровня MAC, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий, как Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, l00VG-AnyLAN.

После того как доступ к среде получен, ею может пользоваться более высокий уровень — уровень LLC, организующий передачу логических единиц данных, кадров информации, с различным уровнем качества транспортных услуг.

Уровень LLC отвечает за передачу с различной степенью надежности кадров данных между узлами, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Именно уровень LLC принимает запрос от сетевого протокола на выполнение транспортной операции канального уровня с тем или иным качеством. Протокол LLC поддерживает несколько режимов работы, отличающихся наличием или отсутствием процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения, то есть отличающихся качеством транспортных услуг.

Структуру стандартов IEEE 802 иллюстрирует рисунок 1.

Эта структура появилась в результате большой работы, проведенной комитетом 802 по выделению в разных фирменных технологиях общих подходов и общих функций, а также согласованию стилей их описания. В результате канальный уровень был разделен на два упомянутых подуровня.

Рисунок 1 - Структура стандартов IEEE 802.x

Над уровнем MAC всех технологий показан общий для всех них протокол LLC, поддерживающий несколько режимов работы, но независимый от конкретной выбранной технологии. Стандарт LLC курирует подкомитет 802.2. Даже технологии, стандартизованные не в рамках комитета 802, ориентируются на использование протокола LLC, определенного стандартом 802.2, например, таким образом устроен протокол FDDI, стандартизованный ANSI.

Описание каждой технологии разделено на две части: описание уровня MAC и описание физического уровня. Как видно из рисунка, практически у каждой технологии единственному протоколу уровня MAC соответствует несколько вариантов протоколов физического уровня (на рисунке в целях экономии места приведены только технологии Ethernet и Token Ring, но все сказанное справедливо также и для других технологий, таких как ArcNet, FDDI, FastEthernet, Gigabit-Ethernet).

Особняком стоят стандарты, разрабатываемые подкомитетом 802.1. Эти стандарты носят общий для всех технологий характер. В подкомитете 802.1 были разработаны общие определения локальных сетей и их свойств, определена связь трех уровней модели IEEE 802 с моделью OSI. Но наиболее практически важными являются стандарты 802.1, которые описывают взаимодействие между собой различных технологий, а также стандарты по построению более сложных сетей на основе базовых топологий. Эта группа стандартов носит общее название стандартов межсетевого взаимодействия (internetworking). Сюда входят такие важные стандарты, как стандарт 802.1D, описывающий логику работы прозрачного моста/коммутатора, стандарт 802.1Н, определяющий функционирование транслирующего моста, который может без маршрутизатора объединять сети Ethernet и FDDI, Ethernet и Token Ring и т.п. Сегодня набор стандартов, разработанных подкомитетом 802,1, продолжает расти. Например, сравнительно недавно он пополнился двумя важными стандартами: 802.1Q, определяющим способ построения виртуальных локальных сетей VLAN в сетях на основе коммутаторов, и 802.1р, описывающем способ приоритезации трафика на канальном уровне.

Стандарты 802.3, 802.4, 802.5 и 802.12 описывают технологии локальных сетей, которые появились в результате улучшений фирменных технологий, легших в их основу. Так, основу стандарта 802.3 составила технология Ethernet, разработанная компаниями Digital, Intel и Xerox (или Ethernet DIX), стандарт 802.4 появился как обобщение технологии ArcNet компании Datapoint Corporation, а стандарт 802.5 в основном соответствует технологии Token Ring компании IBM.

Комитет 802.11 занимается разработкой локальных радиосетей с методами доступа к среде, близкими к тем, которые используются в сетях Ethernet. Поэтому стандарты 802.11 получили название радио-Ethernet. Исходные фирменные технологии и их модифицированные варианты - стандарты 802.x в ряде случаев долгие годы существовали параллельно. Например, технология ArcNet так до конца не была приведена в соответствие со стандартом 802.4 (теперь это делать поздно, так как где-то примерно с 1993 года производство оборудования ArcNet было свернуто). Расхождения между технологией Token Ring и стандартом 802.5 тоже периодически возникают, так как компания IBM регулярно вносит усовершенствования в свою технологию и комитет 802.5 отражает эти усовершенствования в стандарте с некоторым запозданием. Исключение составляет технология Ethernet. Последний фирменный стандарт Ethernet DIX был принят в 1980 году, и с тех пор никто больше не предпринимал попыток фирменного развития Ethernet. Все новшества в семействе технологий Ethernet вносятся только в результате принятия открытых стандартов комитетом 802.3.

Более поздние стандарты изначально разрабатывались не одной компанией, а группой заинтересованных компаний, а потом передавались в соответствующий подкомитет IEEE 802 для утверждения. Так произошло с технологиями Fast Ethernet, lOOVG-AnyLAN, Gigabit Ethernet. Группа заинтересованных компаний образовывала сначала небольшое объединение, а затем по мере развития работ к нему присоединялись другие компании, так что процесс принятия стандарта носил открытый характер.

Сегодня комитет 802 включает следующие подкомитеты (ряд из которых уже прекратили свою активную деятельность):

· 802.1 — Internetworking — объединение сетей;

· 802.2 — Logical Link Control, LLC — управление логической передачей данных;

· 802.3 - Ethernet с методом доступа CSMA/CD;

· 802.4 — Token Bus LAN — локальные сети с методом доступа Token Bus;

· 802.5 — Token Ring LAN —- локальные сети с методом доступа Token Ring;

· 802.6 — Metropolitan Area Network, MAN — сети мегаполисов;

· 802.7 — Broadband Technical Advisory Group — техническая консультационная группа по широкополосной передаче;

· 802.8 — Fiber Optic Technical Advisory Group — техническая консультационная группа по волоконно-оптическим сетям;

· 802.9 — Integrated Voice and data Networks — интегрированные сети передачи голоса и данных;

· 802.10 — Network Security — сетевая безопасность;

· 802.11 — Wireless Networks — беспроводные сети;

· 802.12 — Demand Priority Access LAN, lOOVG-AnyLAN — локальные сети с методом доступа по требованию с приоритетами.