STANDARD IEEE802 Projekt 802 IEEE zorganizował swoje standardy wokół trójpoziomowej hierarchii protokołów, które odpowiadają dwóm najniższym warstwom OSI: fizycznej oraz łącza danych.
STANDARD IEEE802 - CD Usługi udostępnione przez warstwę fizyczną umożliwiają transmisję pojedynczych bitów oraz symboli specjalnych od stacji nadającej do wszystkich stacji bezpośrednio z nią sprzężonych. Warstwa łącza danych wykorzystuje usługi warstwy fizycznej w celu umożliwienia przesyłania większych porcji informacji - pakietów do wybranych stacji (adresatów). Realizacje warstwy łącza danych muszą więc uwzględniać specyfikę dostępnych usług warstwy fizycznej. W przypadku sieci LAN są to następujące cechy: łącze fizyczne sprzęga zazwyczaj wiele stacji; stwarza to problem dostępu do medium transmisyjnego, gdyż może wystąpić kolizja; czas nadawania krótkich pakietów jest na ogół porównywalny z czasem propagacji; liczba błędów występujących podczas transmisji jest bardzo mała;
STANDARD IEEE802 - cd Internet Layer TCP/IP Internet Layer Standards Other Internet Layer Standards Data Link Layer Logical Link Control Layer Media Access Control Layer 802.2 Ethernet 802.3 MAC Layer Standards Other MAC Standards (802.5, etc.) Physical Layer 10 Base-T 100 Base-TX 1000 Base-TX Other Physical Layer Standards (802.5, etc.)
STANDARD IEEE802 ZADANIA WARSTWY ŁĄCZA DANYCH FORMATOWANIE RAMEK Serializacja i deserializacja informacji - zmiana informacji na postać bitowo-szeregową. Nadawanie preambuły w celu uzyskania synchronizacji bitowej. Synchronizacja blokowa. W sieciach LAN początek ramki jest oznaczany preambułą, a koniec ramki ciszą na łączu. Adresowanie. Każde urządzenie w sieci LAN musi być identyfikowane za pomocą unikalnego adresu. Format ramki musi być dokładnie określony.
STANDARD IEEE802 ZADANIA WARSTWY ŁĄCZA DANYCH KONTROLA BŁĘDÓW Do określenia częstości występowania błędów stosuje się wskaźnik nazywany bitową stopą błędów BER (ang. Bit Error Rate). Jest to udział bitów błędnie przetransmitowanych w długim, testowym ciągu bitów. W sieciach LAN powinien wynosić około 10-9. Najczęściej występują błędy seryjne (przekłamania niektórych lub wszystkich bitów z pewnej grupy), gdyż błąd transmisji jest zazwyczaj spowodowany silnym zewnętrznym zakłóceniem. W sieciach LAN stosuje się kody kontrolne CRC (ang. Cyclic Redundancy Check) w celu wykrycia błędów transmisji. Do przysyłanego ciągu bitów I dołącza się nadmiarowe bity zawierające resztę z dzielenia I przez specjalny wielomian generacyjny G(x). Po stronie odbiorczej cały ciąg bitów dzieli się przez G(x) i sprawdza się resztę. Jeśli reszta wynosi zero to nie nastąpiły błędy transmisji. Najczęściej stosowane wielomiany generacyjne to dla sieci rozległych: G(x)=x 16 +x 12 +x 5 +1 G(x)=x 16 +x 15 +x 12 +1 Dla sieci LAN stosuje się wielomian stopnia 32: G(x)=x 32 +x 26 +x 23 +x 22 +x 16 +x 12 +x 11 +x 10 +x 8 +x 7 +x 5 +x 4 +x 2 +x+1
WARSTWA LLC I MAC IEEE802 Warstwa LCC jest wyższym z dwóch składników warstwy łącza danych. Izoluje ona protokoły wyższej warstwy od właściwej metody dostępu oraz nośnika. Sterowanie łączem danych jest mechanizmem uniezależniającym protokoły warstw sieci i transportu od różnych odmian architektury sieci LAN. Warstwa MAC jest niższym składnikiem warstwy łącza danych w architekturze IEEE. Odpowiada ona za połączenie z warstwą fizyczną oraz zapewnia udany przebieg nadawania i odbioru. Warstwa sterowania dostępem do nośnika odpowiada za opakowywanie wszystkich danych otrzymywanych z warstwy LLC w ramki. Warstwa jest także odpowiedzialna za przeprowadzanie testu integralności danych, używanego do sprawdzania, czy zawartość ramki nie została uszkodzona lub zmieniona podczas transmisji.
PODWARSTWA DOSTĘPU MAC Zapewnia realizację najprostszego przesłania w trybie bezpołączeniowym. Organizuje wspólne korzystanie przez stacje z łącza fizycznego. Dane przeznaczone do wysłania mogą mieć równe szanse na dostęp do medium lub mogą im być przypisane różne priorytety. Jakość usług udostępnianych przez podwarstwę dostępu: Jeśli chodzi o błędy transmisji, to nie występuje powielanie ramek, a liczba ramek zawierających nie wykryte błędy jest tak znikoma, że można zjawisko to zaniedbać. Może natomiast wystąpić zjawisko gubienia ramek. Jego powodem mogą być: wykrycie błędu transmisji, okresowa nieoperatywność odbiorcy, brak pamięci buforowej u odbiorcy. Ostatni z wymienionych błędów jest w praktyce najczęściej spotykany w sieciach lokalnych. Liczba tak zagubionych ramek zależy wyłącznie od względnej szybkości procesów nadawania i odbioru oraz liczby nadawców. Zjawisko to można wyeliminować uwzględniając funkcję sterowania przepływem (flow control method) w wyższych warstwach protokołów.
PODWARSTWA DOSTĘPU MAC - CD Innym istotnym parametrem charakteryzującym jakość usług jest czas przejścia przez sieć jednostki danych. Na czas ten składają się cztery elementy: czas przygotowania ramki, czas rywalizacji o dostęp do łącza, czas transmisji oraz czas analizy ramki przez odbiorcę. Trzeci z tych czynników wynika z właściwości warstwy fizycznej i na ogół ma bardzo małą wartość. Pierwszy i ostatni czynnik zależą od implementacji podwarstwy dostępu i też na ogół nie wnoszą istotnych opóźnień. Możliwa jest również transmisja bezpołączeniowa z potwierdzeniem. Wygenerowanie potwierdzenia oznacza, że ramka została poprawnie odebrana, zapamiętana w wolnym buforze i przekazana podwarstwie łącza logicznego. Usługa ta jest realizowana przy użyciu specjalnej klasy protokołów dostępu.
WARSTWA MAC W STANDARDZIE IEEE 802 Podwarstwa 802.2 LLC jest przewidziana dla wszystkich sieci LAN w/g standardów IEEE 802 Wsystkie typy podwarstw MAC współpracują w górę z protokołami warstw wyższych wyłącznie za pośrednictwem od warstwy IEEE802.2 IP IPX LLC 802.2 Ethernet MAC Wireless MAC Adres Ethernetowy nazywany jest często adresem MAC. Adres ten jest adresem interfejsu sieciowego w warswie MAC i zawiera 48 bitów. Zazwyczaj jest on zapisywany w formie szesnastkowej, tj. każdy symbol w tej notacji repprezentuje 4 bity (np. 0101=5 hex). Przekład stosowanego sposobu zapisu MAC: A1-34-CD-7B-DF-89
ADRESOWANIE W STANDARDZIE IEEE 802 Każde urządzenie podłączone do sieci LAN musi być identyfikowane za pomocą adresu fizycznego, określany też mianem adresu sprzętowego Adres stacji jest nazywany adresem MAC Każda karta sieciowa odfiltrowuje adresowane do niej ramki, czyli sprawdza: (1) czy adres docelowy w ramce pokrywa się z adresem fizycznym stacji i (2) przekazuje ramki do dalszego przetwarzania w stacji w przypadku zgodności adresów, bądź (3) odrzuca ramki, gdy zostanie stwierdzona niezgodność. Zalecenia IEEE dopuszczają adresy 16 lub 48 bitowe. Częściej stosowanej są 48 bitowe. Ogólnie akceptowanym administratorem adresów dla sieci LAN jest IEEE. Organizacja ta przyznaje producentom sprzętu 6 bajtowe bloki adresowe, przy czym 3 pierwsze bajty każdego z tych bloków (24 bity) mają strukturę określona przez IEEE. Pozostałe 3 bajty mogą być zagospodarowane przez producenta. Wśród tych pierwszych 24 bitów określanych mianem kodu producenta dwa pierwsze bity mają specjalne znaczenie. Jest to bit U/L (ang. Universal/Local), który definiuje globalne (U/L=1) bądź lokalne (U/L=0) znaczenie adresu. Drugi bit G/I (ang. Group/Individual) definiuje czy adres dotyczy pojedynczego urządzenia (G/I=0) czy grupy urządzeń (G/I=1).
RAMKA IEEE802.3 ORAZ PODRAMKA LLC Ethernet Data Field: LLC Frame Ethernet Trailer IP Packet LLC 802.2 Header Ethernet 802.3 MAC Header Frame Check Sequence LLC Data Field: IP Packet Preambuła, ang. preamble (7 octets) Znacznik początku ramki, ang. Start Frame Designatot (1 octet) Adres docelowy, ang. Destination Address (6 octets) Adres źródłowy, ang. Source Address (6 octets) Długość ramki, ang. Length (2 octets) Pole danych, ang. Data Field Nagłówek LLC, ang. LLC 802.2 Header Pakiet IP, ang. IP Packet Dopełnienie, ang. PAD (by uzyskać PAD+Data Field równej 46 oktetów) Sekwencja kontrolna ramki, ang. Frame Check Sequence (4 octets) Preamble SFD Dest. Address Src. Address Length
PODWARSTWA LLC Udostępnione przez podwarstwę łącza logicznego usługi umożliwiają przesyłanie jednostek danych, a więc tworzą minimalny zakres, który można uznać za wystarczający dla całej warstwy liniowej. Elementarnym rozszerzeniem funkcjonalnym jest adresowanie. Pojedynczy obiekt podwarstwy łącza logicznego może obsłużyć wiele punktów udostępniania usług, z których ma adres indywidualny, niepowtarzalny w ramach jednej stacji. Możliwe jest określenie adresem grupowym dowolnego podzbioru takich punktów lub adresem rozgłaszania - wszystkich. W warstwie liniowej powinna być możliwość buforowania pakietów zleconych do wysłania. Jeśli podwarstwa dostępu nie ma tej własności, to własność ta jest realizowana w podwarstwie łącza logicznego. Zbiór usług tej podwarstwy wykracza też - ogólnie rzecz biorąc - poza prostą transmisję bezpołączeniową. Każdy pakiet jest przesyłany przy użyciu jednaj ramki danych identycznej z jednostką danych usług podwarstwy dostępu.
USŁUGI PODWARSTWY LLC usługi bezpołączeniowe - w normie ISO 8802.2 nazywane są usługami typu 1. Protokół realizujący usługi typu 1 jest bardzo prosty: z dokładnością do rozszerzonego adresowania i być może kolejkowania korzysta wprost z usług podwarstwy dostępu. Jakość usług jest też praktycznie nie zmieniona (z wyjątkiem ignorowania negatywnych lokalnych potwierdzeń podwarstwy dostępu - jeśli takie występują). W większości sieci LAN udostępniany jest wyłącznie ten typ usług, a dalsze funkcje można uzyskać skutecznie w ramach protokołów wyższych warstw; usługi połączeniowe - w ramach normy ISO 8802.2 przewidziano też usługi połączeniowe, zwane usługami typu 2, przy czym ich świadczenie nie jest obligatoryjne. Usługi te obejmują nawiązywanie i rozwiązywanie połączenia między parą punktów udostępniania usług podwarstwy łącza logicznego określoną adresami indywidualnymi, transmisję danych z eliminacją przekłamań, zagubień i powtórzeń, a także sterowanie przepływem (dopasowanie dopuszczalnego tempa transmisji danych przez nadawcę do możliwości odbiorcy). Usługi połączeniowe warstwy liniowej są w sieciach lokalnych bardzo rzadko wykorzystywane, gdyż tworzą spory narzut czasowy;
PODRAMKA LLC Pola w podramce IEEE802.2 Punkt dostępu do usługi docelowej, ang. Destination Service Access Point (DSAP) określa docelowy protokół warstwy wyższej u odbiorcy(ip, IPX, etc.) Punkt dostepu do usługi źródlówej, ang Source Service Access Point (SSAP) Pole kontrolne, ang. Control field zawiera instrukcje dla procesu odbioru w warstwie LLC odbiorcy. Pole danych, ang. Data field zawiera dane protokołówwarstw wyższych. Data Field Control SSAP DSAP
PODRAMKA SNAP Wraz ze stosowaniem ramki 802.2, pojawiają się następujące problemy: SAP ma rozmiar 8 bitów, co pozwala na określenie tylko 256 kategorii SAP Wartości te nie uwzględniają potokołu IP oraz innych protokołów Internetu. Wpowadzenie punktu dostępu do podsieci, ang. Subnet Access Point (SNAP) obecnie jest rozwiązaniem dominującym w standarcie IEEE802.2 pozwalając na zdefiniowanie większej ilości ktegorii Subnet Access Protocol (SNAP) współpracuje z IP przy ustawieniach : DSAP = AA hex, SSAP = AA hex, Control = 03 hex Org code - lista organizacji okreslajacych kody protokołów warstwy wyższej. Ethertype - nazwy kodów dla określonego protokołu z pola danych. Data field zawiera przesyłane dane. Data Field Ethertype Org Code Control =03 SSAP =AA DSAP =AA
RAMKA PODSTAWOWA IEEE802 Minimalna długość ramki może wynosić 64 oktety, a maksymalna - 1518 oktetów, przy czym do długości wlicza się część użyteczną (dane) i wszystkie nagłówki, z wyjątkiem preambuły i ogranicznika początku ramki. Nagłówki służą do zidentyfikowania nadawcy i odbiorcy każdego z pakietów. Jedynym ograniczeniem tej identyfikacji jest to, że adres musi być unikatowy i 6-oktetowy. Adresy te są fizycznymi kodami adresowymi urządzeń, znanymi jako adresy MAC. Adres taki może być albo unikatowym adresem administrowanym globalnie, automatycznie przypisanym każdej karcie sieciowej przez jej producenta, albo adresem ustalonym podczas instalacji. Ten drugi adres znany jest także jako adres administrowany lokalnie. Adresy takie, choć potencjalnie użyteczne, były jednak wyjątkowo trudne do utrzymania. Z tego powodu już się ich nie używa.
RAMKI ETHERNETOWE - PODSUMOWANIE Istnieje pięć różnych typów ramek ethernetowych: PARC Ethernet, DIX Ethernet, podstawowa ramka 802.3, 802.3 z podramką LLC i 802.3 z podramką SNAP. W ramach tych pięciu odmian reprezentowane są trzy różne zestawy minimalnych i maksymalnych rozmiarów ramki. Ramka Ethernet LLC jest kombinacją ramki 802.3 i podramki 802.2 LLC. W tej implementacji ramka LLC dodaje trzy pola do podstawowej ramki Ethernetu: Punkt dostępu usługi docelowej, Punkt dostępu usługi źródłowej i pole kontroli.
RAMKI ETHERNETOWE PODSUMOWANIE -CD W ramce Ethernet SNAP wprowadzono podramkę związaną z tzw. protokółem dostępu podsieci (ang. SNAP - Sub-Network Access Protocol). SNAP wprowadza dodatkowe, 5-oktetowe pole identyfikacji protokołu.
ETHERNET II VERSUS IEEE802.3 Ramka Ethernet II Ethertype field (2 bytes) określa protokół wykorzystywany w polu danych (np. IP) Brak pola length' Brak warstwy 802.2 LLC, Ethernet II jest protokołem wyłącznie warstwy łącza danych Ethernet II Frame Preamble SFD DA SA Ethertype 802.3 Frame Data FCS Preamble SFD DA SA Length LLC frame FCS
ETHERNET II VERSUS IEEE802.3 - cd Podstawowe ograniczenia Ethernet II Brak pola length może stwarzać poblemy przy przetwarzaniu pakietów. W przeciwieństwie do standardu IEEE802 nie można tworzyć nowych standardów. Współpraca IEEE802 oraz Ethernet II Interfejs sieciowy musi poprawnie rozpoznać typ ramki Jeśli dwa bajty następujące po SA <= 1500, wskazuje to na IEEE802.3 Jeśli dwa bajty nastepujące po SA >1500, wskazuje to na Ethertype Ethernet II Frame Preamble SFD DA SA Ethertype 802.3 Frame Data FCS Preamble SFD DA SA Length LLC Frame FCS