1 Лекция 3. Стандарты в вычислительных сетях. Проект 802. - презентация

1 1 Лекция 3. Стандарты в вычислительных сетях. Проект 802.

2 2 Проект 802 В конце 70-х годов локальные вычислительные сети стали восприниматься в качестве потенциального инструмента ведения бизнеса и Институт инженеров по электронике и электротехнике (IEEE) пришёл к выводу, что необходимо определить стандарты для локальных вычислительных сетей. В результате был выпущен Project 802 (проект 802). Для реализации проекта был создан комитет, который принял ряд стандартов, имеющих обозначение IEEE 802.x. Хотя публикация стандартов IEEE 802.x и опередила публикацию стандартов ISO/OSI, оба проекта велись приблизительно в одно и то же время и при полном обмене информацией, что и привело к рождению двух совместимых моделей: ISO/OSI и IEEE 802.x. – группы стандартов, выпущенных в результате реализации проекта 802

3 3 Структура стандартов IEEE 802.x 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. Уровни, расположенные выше, в значительной степени, имеют общие черты, характерные как для локальных, так и глобальных сетей. Специфика локальных сетей в стандартах IEEE 802.x нашла своё отражение в разделении канального уровня на два подуровня, которые часто называют также уровнями. Первый подуровень – логический (передача данных) – LLC (Logical Link Control) и второй подуровень – управления доступом к среде – MAC (Medium Access Control).

4 4 Структура основных стандартов IEEE 802.x представлена следующим рисунком: Рисунок А

5 5 Подуровень MAC. Подуровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных, и именно этот подуровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя её в соответствии с определённым алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. В локальных сетях получили распространение несколько протоколов подуровня MAC, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий, как Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI и т.д.

6 6 Подуровень LLC. Подуровень LLC отвечает за передачу кадров (фреймов) между узлами сети с различной степенью надёжности, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Именно через подуровни LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством. Протоколы LLC и MAC взаимно независимы, т.е. каждый протокол уровня MAC может использоваться с любым протоколом уровня LLC и наоборот.

7 7 Подкомитет Структура стандарта (см. сл.6 рисунок А) появилась в результате большой работы, проведённой комитетом 802, по выделению в различных фирменных технологиях общих подходов и общих функций, а также согласования стилей их описания. Описание каждой технологии разделено на две части – описание уровня MAC и описание физического уровня. Как видно из рисунка, практически у каждой технологии единственному протоколу подуровня MAC соответствует несколько вариантов протоколов физического уровня. На канальном уровне у всех технологий изображён общий для них протокол LLC, поддерживающий несколько режимов работы, но независимый от выбора конкретной технологии. Стандарт подуровня LLC курирует подкомитет Даже технологии, стандартизированные не в рамках комитета 802, ориентируются на использование протокола LLC, определённого стандартом Например, протокол FDDI, стандартизированный национальным институтом стандартов США ANSI, использует протокол

8 8 Подкомитет Несколько в стороне стоят стандарты, разрабатываемые подкомитетом Эти стандарты носят общий для всех технологий характер. В подкомитете были разработаны общие определения локальных сетей и их свойств, определена связь подуровней модели IEEE 802 с моделью ISO/OSI. Но наиболее практически важным является стандарт 802.1, который описывает взаимодействие между собой различных технологий, а также стандарты по построению более сложных сетей на основе базовых технологий. Эта группа стандартов носит общее название стандартов межсетевого взаимодействия (internetworking). Сюда входят такие важные стандарты, как 802.1D, описывающий логику работы моста (коммутатора, switch), стандарт 802.1H, определяющий работы транслирующего моста, который может без маршрутизатора объединять сети Ethernet и FDDI, Ethernet и Token Ring и т.д.

9 9 Замечания: Стандарты 802.3, 802.4, и описывают технологии локальных сетей, которые появились в результате улучшения фирменных технологий, которые легли в основу этих стандартов. Например, стандарт составила технология Ethernet, разработанная компаниями Digital, INTEL и Xerox (Ethernet DIX). Стандарт появился как обобщение технологии ArcNet компании Datapoint Corporation. В основу стандарта положена технология Token Ring, разработанная фирмой IBM. Исходные фирменные технологии и их модификации, т.е. стандарты 802.x в ряде случаев долгие годы существовали параллельно; например, технология ArcNet так до конца и не была приведена в соответствие со стандартом (теперь это делать поздно, т.к. с 1993 г. производство оборудования ArcNet было свёрнуто). Расхождения между технологией Token Ring и стандартом также периодически возникают, т.к. компания IBM регулярно вносит усовершенствования в свою технологию, а подкомитет отражает эти усовершенствования с некоторым запаздыванием.

10 10 Замечания (продолжение): Исключение составляет технология Ethernet. Последний фирменный вариант стандарта Ethernet DIX был принят в 1980 г., 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 подкомитета Более поздние стандарты изначально разрабатывались не одной компанией, а группой заинтересованных компаний, а потом передавались в соответствующие подкомитет IEEE 802 для утверждения. Так произошло с технологиями Fast Ethernet, 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.

11 11 Комитет 802 включает ряд подкомитетов: Получили известность следующие подкомитеты (рабочие группы): – объединение сетей, основная задача - internetworking; – управления логической передачи данных (LLC); – Ethernet с методом доступа CSMA/CD; – локальные сети с методом доступа Token Bus (маркёрный доступ к шине, аналог ArcNet); – локальные сети с методом доступа Token Ring (маркёрный доступ к кольцу); – сети мегаполисов (MAN); – техническая консультационная группа по широкополосной передаче; – техническая консультационная группа по волоконно-оптическим сетям; – интегрированные сети передачи голоса и данных; – сетевая безопасность; – беспроводные сети; – локальные сети с методом доступа по требованию с приоритетами.

12 12 Нумерация стандартов IEEE. Нумерация стандартов IEEE из серии 802 производится в соответствии со своей схемой. Если за цифрой следует прописная буква, то это отдельный стандарт, если же за цифрой следует строчная буква, то это дополнение к стандарту или часть стандарта, обозначаемого несколькими цифрами и буквами. Примеры: 1. IEEE 802.1F – Стандарт определения управляющей информации для серии 802; одобрен в 1993году. 2. IEEE 802.3ae – 10GBaseX (Ethernet со скоростью 10 Гбит/с для оптического волокна). 3. IEEE 802.3an – 10GBaseT (Ethernet со скоростью 10 Гбит/с по кабелям Категории 6 и 7).

13 13 Организационная структура IEEE 802. Комитет по стандартам для локальных и городских сетей IEEE 802 международный орган разработки стандартов, объединяющий свыше 500 специалистов по сетям из разных стран мира. Комитет IEEE 802 сформирован в феврале 1980 года не реже 3-х раз в год собирается на пленарные заседания. Стандарты института IEEE известны под кодовым названием IEEE 802.ххх.

14 14 Рабочие группы в составе комитета IEEE 802. Рабочие группы – это органы, которые в настоящее время ведут разработку стандартов. В каждой рабочей группе есть председатель. Обычно рабочие группы в периоды между пленарными заседаниями комитета собираются на так называемые межсессионные совещания, где регулярно обсуждают ход работы над стандартами. Рабочие группы делятся на две категории активные рабочие группы; 2. - замороженные рабочие группы. Активные рабочие группы – это органы, которые в настоящее время ведут разработку стандартов. Замороженные рабочие группы – это те, которые уже завершили разработку своих стандартов и в данный момент и не занимаются другими проектами. Их роль заключается в оказании всесторонней технической поддержки и в сопровождении выпущенных стандартов (до тех пор пока они остаются на рынке).

15 15 Стандарты Ethernet: последние разработки и направления развития. Стандарты проекта 802 первой волны были рассчитаны на фиксированные линии передачи данных ( медь и оптическое волокно). Ситуация изменилась, когда в 1990 году появилась рабочая группа по стандартизации беспроводных локальных сетей. Сегодня беспроводные технологии являются основной темой проекта 802. Наиболее активные группы: – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий; – беспроводные локальные сети; – беспроводные персональные сети; – широкополосный беспроводный доступ; – мобильный широкополосный доступ; – независимый от среды роуминг.

16 16 Разработки в рамках Применительно к традиционной теме –Ethernet – группа концентрируется на двух основных направлениях: - повышение скорости передачи данных до 10 Гбит/ сек.; - расширение на область доступа. Уже готовы стандарты: - Ethernet на первой миле (Ethernet in the First Mile – EFM) и - 10 Gigabit Ethernet. В г.г. завершены следующие проекты: - IEEE 802.3ae: 10GBaseX (Ethernet со скоростью 10 Гбит/с для оптического волокна); - IEEE 802.3af: стандарт подачи питания по Ethernet (Power over Ethernet). Текущие проекты по стандартизации: - IEEE 802.3an: 10GBaseT (Ethernet со скоростью 10 Гбит/с по кабелям Категории 6 и 7); - IEEE 802.3aq: 10GBaseLRM (Ethernet со скоростью 10 Гбит/с по классической многомодовой проводке).

17 17 Wi-Fi - стандарт на оборудование WLAN Wi-Fi (Wireless Fidelity «беспроводная точность») стандарт на оборудование Wireless LAN (Wireless Loсal Area Network; WLAN) беспроводная локальная сеть. Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE , «Wi-Fi» торговая марка «Wi-Fi Alliance». Технологию назвали Wireless-Fidelity (дословно «беспроводная точность»). Установка Wireless LAN рекомендуется там, где развёртывание кабельной системы невозможно или экономически нецелесообразно. Пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети Wi-Fi. При этом, при смене точек доступа происходит кратковременный разрыв связи. Мобильные устройства (КПК, смартфоны и ноутбуки), оснащённые клиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через точки доступа или хотспоты.

18 18 Некоторые характеристики Wi-Fi Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. Типичный домашний Wi-Fi маршрутизатор стандарта b или g имеет радиус действия 45 м в помещении и 90 м снаружи. Микроволновка или зеркало, расположенные между устройствами Wi-Fi, ослабляют уровень сигнала. Расстояние зависит также от частоты. Wi-Fi в диапазоне 2.4 ГГц работает дальше, чем Wi-Fi в диапазоне 5 ГГц. Wi-Fi это набор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудование может работать в разных странах по всему миру.

19 19 Выводы: 1. Комитет IEEE 802 разрабатывает стандарты, которые содержат рекомендации для проектирования нижних уровней локальных сетей (физического и канального). Специфика локальных сетей нашла отражение в разделении канального уровня на два подуровня – MAC и LLC. 2. Стандарты подкомитета носят общий характер для всех технологий и постоянно пополняются, например, в этом стандарте стандартизована сравнительно новая технология виртуальных локальных сетей (VLAN). 3. Более поздние стандарты изначально разрабатывались не одной компанией, а группой заинтересованных компаний и потом передавались в соответствующий подкомитет IEEE 802 для утверждения. 4. Наиболее активными рабочими группами являются: IEEE и IEEE , которые разрабатывают современные стандарты для технологии Ethernet и беспроводной связи.

20 20 СПАСИБО за внимание! Конец лекции 3