Тема 2. Физический и канальный уровни в сети Интернет. Стандарты серии IEEE 802.х
Цели:
· Сформировать представление физическом и канальном уровнях модели OSI.
· Ознакомиться со стандартом IEEE 802.х. и коллизиями в сети.
Задачи:
· Изучить назначение и характеристика физического и канального уровня.
· Уяснить основы технологии Ethernet.
· Освоить принцип работы сети Ethernet.
· Разобраться в идеологии модели OSI.
· Изучить методы управления доступом к передающей среде.
· Рассмотреть MAC-протоколы.
· Разобрать алгоритм возникновения и обнаружение коллизий.
· Ознакомиться с технологией решения сетевых коллизий.
Учебные вопросы темы:
1. Назначение и характеристика физического и канального уровня.
2. Основы технологии Ethernet.
3. Введение в технологию Ethernet.
4. Технология Ethernet и эталонная модель OSI.
5. MAC-адресация.
6. Принцип работы сети Ethernet.
7. Управление доступом к передающей среде.
8. Детерминистические MAC-протоколы.
9. Недетерминистические MAC-протоколы.
10. Три топологии сети Ethernet и их MAC-протоколы.
11. MAC-подуровень и обнаружение коллизий.
12. Обработка ошибок (технологии решения сетевых коллизий).
Основные понятия:
· технология Ethernet.
· множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий.
· Институт инженеров по электротехнике и электронике.
· технология token ring.
· технология fddi.
· подуровень управления доступом к среде.
· подуровень управления логическим каналом.
· IEEE 802.2.
· IEEE 802.3.
· MAC‑адрес.
· уникальный идентификатор организации.
Теоретический материал по теме
Физический уровень.
Физический уровень (physical layer) определяет электрические, процедурные и функциональные спецификации для активизации, поддержки и отключения физических каналов между конечными системами. Спецификациями физического уровня определяются уровни напряжений, синхронизация изменений напряжения, физическая скорость передачи данных, максимальная дальность передачи, физические соединения и другие аналогичные параметры.
Канальный уровень.
Канальный уровень (data link layer) обеспечивает надежную передачу данных по физическому каналу. При этом канальный уровень решает задачи физической (в противоположность логической) адресации, анализа сетевой топологии, доступа к сети, уведомления об ошибках, упорядоченной доставки фреймов и управления потоками.
Он делится на два подуровня: управления логическим каналом (logical link control, LLC) и управления доступом к среде (media access control, MAC). Такое деление позволяет одному уровню LLC использовать различные реализации уровня MAC. Уровень MAC работает с применяемыми в Ethernet и TokenRing физическими адресами, которые «вшиты» в сетевые адаптеры их производителями. Следует различать физические и логические (например, IP-) адреса. С последними работает сетевой уровень.
Основы технологии Ethernet.
Локальными сетями LAN называются высокоскоростные сети передачи данных, характеризуемые низким уровнем ошибок и охватывающие относительно небольшую географическую область (до нескольких километров в диаметре). LAN сети соединяют между собой рабочие станции, периферийные устройства, терминалы и другие устройства, находящиеся в одном здании или в некоторой ограниченной географически области.
В настоящее время Ethernet является доминирующей во всем мире технологией локальных сетей LAN. Большая часть потоков данных, передаваемых по сети Internet, начинает свое движение по Ethernet соединению и заканчивается на нем. Современи своего появления технология Ethernet развивалась в направлении удовлетворения все большего спроса на высокоскоростные сети LAN. После появления новой передающей среды оптоволоконного кабеля технология Ethernet была адаптирована к ней и начала использовать ее преимущества: огромную ширину полосы пропускания и низкий уровень ошибок в оптоволоконных каналах. Теперь тот же базовый протокол, по которому в 1973 году данные передавались со скоростью 3 Мбит/с, осуществляет передачу со скоростью 10 Гбит/с.
Успех технологии Ethernet стал результатом ее простоты, надежности, легкости поддержки Ethernet сетей, способности включать в себя новые технологии, а также невысокой стоимости установки и модернизации. С появлением технологии Gigabit Ethernet то, что начиналось как технология локальных сетей, распространилось на расстояния, соответствующие стандартам городских (metropolitan area) и даже распределенных (wide area) сетей. В последующих разделах приведен обзор технологии Ethernet, включая историю Ethernet, рассмотрены соглашения о названиях версий Ethernet и форматы фреймов Ethernet.