Medium Access

Control (MAC)

Функции уровня МАС включают реализацию протокола доступа Demand Priority, подготовки линии связи и формирования кадра соответствующего формата.

Метод Demand Priority (приоритетный доступ по требованию) основан на том, что узел, которому нужно передать кадр по сети, передает запрос (требование) на выполнение этой операции концентратору. Каждый запрос может иметь либо низкий, либо высокий приоритеты.

Высокоприоритетные запросы всегда обслуживаются раньше низкоприоритетных. Требуемый уровень приоритета кадра устанавливается протоколами верхних уровней, и передается для отработки уровню МАС.

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 той или иной станции сети. 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.

Все разработки протоколов MAC-подуровня базируются на следующих допущениях.

1. Сеть состоит из независимых станций, каждая из которых формирует кадры для передачи. Как только кадр будет сформирован,станция блокируется и ничего не делает, пока кадр не будет передан.

2. Единый канал передачи данных доступен для всех станций. Все станции считаются равными, т.е. имеют одинаковое право доступа к каналу, хотя программными средствами можно назначить станциям

различные приоритеты доступа.

3. Если два кадра передаются одновременно, то они перекрывают ся по времени и сигнал искажается. Такое событие называется кон фликтом или коллизией. Все станции могут обнаруживать конфлик-

ты. Искаженный вследствие конфликта кадр должен быть передан позднее снова. Других ошибок, кроме вызванных конфликтами, нет.

Могут существовать два варианта разделения канала по времени:

• непрерывное, при котором передача кадров может начаться в любой момент времени;

• дискретное, при котором передача кадра может начаться только с началом очередного интервала времени. Время разделено на дискретные интервалы. Один временной интервал может содержать

0; 1 или более кадров, что соответствует свободному каналу, успешной передаче кадра или конфликту.

Возможны два варианта определения доступности канала для передачи.

1. Станции могут определить, свободна или занята линия передачи данных. Если канал занят, то станция ожидает, пока канал освободится.

2. Станции не могут определить, свободна или занята линия, пока не начнут передачу. Только по окончании передачи они могут определить, была ли передача кадра успешной. 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.

Logical Link Control (LLC)

Уровень управления логическим соединением (Logical Link Control– LLC) является подуровнем канального уровня и отвечает за передачу кадров данных между узлами с различной степенью надежности.Именно через уровень LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством.

На уровне LLC существует несколько режимов работы, отличающихся наличием или отсутствием на этом уровне процедур восстановления кадров в случае их потери или искажения, т.е. отличающихся качеством транспортных услуг этого уровня.

Напомним, что пакет данных переменной длины, который передается на канальном уровне, называется кадром. На уровне LLC работают различные службы передачи кадров, которые используются

вышележащим сетевым уровнем. Можно выделить три основных варианта служб:

1. Служба доставки кадров без подтверждений, без установления соединения. Передающая машина передает кадры в сеть, а принимающая не посылает подтверждения. Данный вариант приемлем при

очень низком уровне ошибок в сети.

2. Служба доставки кадров с подтверждениями, без установления соединения. Передающая машина передает кадры в сеть, а принимающая посылает подтверждения. Если доставка какого-то кадра не

подтверждена, то он посылается снова.

3. Служба доставки кадров с подтверждениями, с установлением соединения. Все передающиеся кадры нумеруются, и обе стороны следят за тем, сколько кадров уже принято и сколько и каких кадров

еще осталось принять.

При использовании ориентированной на соединение службы передача данных состоит из трех основных фаз:

1) устанавливается соединение, при этом обе стороны инициализируют переменные и счетчики, необходимые для слежения за тем,какие кадры уже приняты, а какие – еще нет;

2) передаются кадры данных. Включается таймер, отсчитывая интервал времени, в течение которого ожидается подтверждение об успешной передаче кадра. Если подтверждение не приходит, то кадр

посылается повторно;

3) соединение освобождается, при этом освобождаются все пере-

менные, буферы и прочие ресурсы, использовавшиеся во время со-

единения.

Поскольку данные редко передаются только в одну сторону, то требуется создание двух отдельных соединений, по которым данные передаются в противоположных направлениях. Поскольку среда передачи данных одна, то оба соединения будут использоваться поочередно, при этом в каждом соединении будут чередоваться кадры данных и служебные кадры подтверждений. Кадру подтверждения

достаточно содержать один бит, чтобы сигнализировать о том, была доставка кадра данных успешной или нет, но кроме этого придется добавить поля адреса получателя, отправителя, поле контрольной

суммы.

Поскольку кадры отправителя могут теряться или доставляться разными маршрутами, то подтверждения приходят необязательно и в произвольном порядке. Такие кадры нужно хранить в памяти на случай их повторной передачи.

Время выполнения запроса – интервал времени между отправлением запроса к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос. Это время складывается из следующих времен: подго-

товки запроса, передачи запроса между клиентом и сервером через промежуточное коммутационное оборудование, обработки запросов на сервере, передачи ответов от сервера клиенту, обработки ответа

на клиентском компьютере.

Пропускная способность – количество данных, переданных между любыми двумя узлами в сети за единицу времени. Пропускная способность может быть мгновенной, максимальной и средней.

Средняя пропускная способность определяется за достаточно большой промежуток времени и позволяет оценить работу сети в целом втечение некоторого времени. Мгновенная пропускная способность

определяется в данный момент, а максимальная – это наибольшая мгновенная пропускная способность за весь период наблюдения.

Максимальная пропускная способность характеризует возможность сети справляться с пиковыми нагрузками, например, утром в начале рабочего дня, когда много сотрудников одновременно регистриру-

ются на сервере и открывают свои файлы. Мгновенная и максимальная пропускная способность характеризуют степень сетевой активности. Для обозначения мгновенной пропускной способности или

пропускной способности сети на протяжении определенного временного интервала часто используют термин «трафик». Пропускнуюспособность для цифровых сигналов измеряют в битах в секунду.

Запаздывание передачи – время реакции между появлением сигнала на входе сетевого устройства и его выходе. Запаздывание передачи пропорционально количеству сетевых устройств в сети, что яв-

ляется фактором, препятствующим расширению сети, добавлению в сеть новых устройств.

Надежность– вероятность доставки пакета адресату.

Безопасность– способность защитить данные от несанкционированного просмотра,

Масштабируемость – возможность добавления новых компонентов в сеть (например, новых станций).

Прозрачность – возможность работы пользователя сети со всеми сетевыми устройствами и ресурсами так, как если бы они были подключены или находились на его компьютере.

Поддержка различных видов трафика. В зависимости от того, какого рода информация передается в сети, зависимость пропускной способности сети от времени будет иметь характерные особенности.

Для передачи разнородных компьютерных данных характерен слуайный, «пульсирующий» трафик. Если при передаче компьютерных данных случайные задержки между пакетами не влияют на качество

передачи, то главным требованием передачи по сети мультимедийной информации (аудио-, видеоданных) является требование синхронности доставки пакетов. Итак, сеть должна иметь запас пропускной способности и минимальное время запаздывания передачи вне зависимости от видов данных, передаваемых по сети.

Управляемость – возможность централизованно контролировать состояние всех элементов сети: станций, промежуточных устройств.

Совместимость– возможность работать с техникой разных фирм-производителей.

Термин «пакет»(packet) определяет любой блок данных, передаваемый через сетевую среду на любой стадии процесса.

Сообщение (message) – пакет данных, созданный протоколом прикладного уровня.

Сегмент(segment) – каждый из блоков данных, созданный протоколом TCP. TCP используется для передачи большого количества информации, которая обычно не помещается в один пакет и делится

на сегменты. Совокупность сегментов называется последовательностью (sequence).

Кадр (frame) описывает блок данных произвольного размера, за-висящего от количества вложенных данных. Большинство протоколов канального уровня работают с кадрами, которые включают заго-

ловок и служебную информацию, полученную от протокола сетевого уровня.

Ячейка(cell) – блок данных одинакового размера, который используется протоколами канального уровня.