O posibila definitie a retelelor locale (in continuare se foloseste abreviativul LAN), care sa puncteze aspectele sale particulare majore, ar fi urmatoarea:

O retea locala de calculatoare este un sistem care permite unor aparate independente sa comunice intre ele, in cadrul unui spatiu limitat, utilizand pentru comunicatie canale fizice de viteza ridicata si sigure .

 

Definitia contine cativa termeni ce pot fi explicitati pe scurt astfel:

• aparate independente, semnifica in contextul unui LAN, orice aparat (sistem) care se conecteaza in retea, schimband date cu celelalte sisteme din retea. Daca la inceputurile erei retelelor, acestea erau sisteme de tip master-slave, aparatele conectate nefiind egale, in cadrul unui LAN toate devin de egala importanta, functionarea retelei nedepinzand major de functionarea vreunuia.

• zona limitata, indica faptul ca resursele unui LAN sunt situate apropiat, in cadrul unei cladiri sau grup de cladiri apropiate geografic, la distante ce nu depasesc cativa kilometri). Retelele LAN se utilizeaza indeosebi in unitati industriale, de invatamant, birouri ale companiilor, etc.

• canal de comunicatie de viteza ridicata si sigur, semnifica urmatoarele: modul de functionare al unei retele locale, de tip rafala (burst), coroborat cu dorinta utilizatorilor de a avea asigurate (atunci cand utilizeaza reteaua) conditii de lucru de inalta calitate, implica folosirea de medii de transmisie de viteza inalta, ce vor fi folosite in timp de toti utilizatorii; aceasta implica ca un sistem din retea care transmite (emite) la un moment dat este proprietarul intregii capacitati de transmisie a retelei. Celelalte sisteme din retea vor fi in acest timp pasive (receptori), deci, in general, pentru LAN tehnica de transmisie este de tip difuzare (broadcast). Mediile de transmisie folosite sunt de buna calitate, datorate si posibilitatii de instalare si intretinere in zona limitata proprie LAN. Rata de erori datorata comunicatiei este deci mica, avand un efect pozitiv si asupra complexitatii protocoalelor (sistemului de programe), care nu trebuie sa prevada algoritmi complicati pentru detectia si corectarea erorilor.

  
  
  
  
  
  

 

Atributele prezentate de o retea locala sunt:

• flexibilitatea, dovedita de posibilitatea utilizarii LAN in aplicatii diverse, datorita faptului ca un LAN poate integra impreuna diverse tipuri de echipamente

• siguranta, data de o tehnologie bine pusa la punct si inchegata

• modularitatea, ce ofera posibilitatea integrarii intr-un LAN de echipamente de proveniente diverse

• expandabilitatea, sau posibilitatea de a creste gradat complexitatea retelei, dupa dorinta utilizatorilor

• administrarea si gestionarea relativ simpla (de obicei o autoritate administrativa) si mult bazata pe accesul de la distanta, dat de posibilitatea utilizarii unor programe de gestionare

• economicitatea, sau posibilitatea de a folosi reteaua intr-un mod eficient si ieftin

 

De remarcat ca daca initial protocoalele de nivel ierarhic scazut asociate retelelor LAN se refereau si la probleme practice de cablare, o viziune moderna deceleaza cele doua probleme, astfel ca putem considera ca astazi, pentru a caracteriza complet o retea locala de un anumit tip, avem de-a face cu protocoalele standard asociate, dar si cu cablarea structurata a retelei

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Proiectul IEEE 802

 

Odata cu raspandirea retelelor locale s-a manifestat firesc si varietatea lor (retele Ethernet, Arcnet, Token-ring, etc.), lucru si cu implicatii negative, ceea ce a facut ca organizatia IEEE sa constituie (la inceput) sase comitete pentru studiul problemei standardizarii in domeniul LAN. Astfel a fost demarat proiectul IEEE 802, care a avut initial urmatoarele comitete de standardizare:

• 802.1 comitet pentru problemele legate de interfata cu nivelele ierarhice superioare si gestionarea retelei locale (Higher Layer and Management)

• 802.2 pentru definirea controlului legaturii logice LLC (Logical Link Control)

• 802.3 pentru elaborarea standardului CSMA/CD (Carrier Sense, Multiple Access, Collision Detection)

• 802.4 pentru elaborarea standardului retelelor de tip Token Bus

• 802.5 pentru elaborarea standardului retelelor de tip Token Ring

• 802.6 pentru elaborarea standardului retelelor metropolitane de tip DQDB (Distributed Queue, Dual Bus)

Acestor comitete de lucru stabilite initial, li s-au adaugat in timp altele, numite si grupuri consultative, sau grupuri de lucru (working group), precum:

• 802.7 grupul pentru avizarea problemelor retelelor de banda larga (broadband technical advisory group)

• 802.8 grupul de avizare pentru retelele optice (fiber optic technical advisory group)

• 802.9 grupul pentru retele cu servicii integrate (cu integrarea datelor si a vocii)

• 802.10 grupul de lucru in domeniul securitatii in retele

• 802.11 comitetul de lucru pentru retelele nebazate pe fir (Wireless Networks)

• 802.12 pentru retele de tip 100baseVG

• 802.13 pentru retele de tip 100baseX.

• 802.14 grupul de lucru pentru standardizarea transportului datelor in retele bazate pe cablu TV traditional (CATV), cu posibilitati de transport trafic multimedia.

 

IEEE 802.1 Higher Layer and Management

 

IEEE 802.1 constituie standardul ce contine specificatiile generale ale proiectului 802. Este constituit din mai multe parti, dintre care cele mai importante sunt:

• 802.1 partea A, numita ‘Consideratii generale si Arhitectura’ (Overview and Architecture)

• 802.1 partea B, numita ‘Adresarea pentru interconectare si Gestionarea retelei’ (Addressing Internetworking and Network Management)

• 802.1 partea D, cu referire la interconectarea retelelor locale cu metode diferite de acces la mediu (MAC Bridges)

 

Primele doua parti sunt prezentate in continuare, iar partea D va fi dezvoltata pe larg in capitolul referitor la interconectarea retelelor locale.

Proiectul IEEE 802 introduce idea ca retelele locale si cele metropolitane sa furnizeze o interfata unificata catre nivelele superioare OSI, mai precis catre nivelul retea. Aceasta interfata are rolul de a acoperi diferentele tehnologiei de transmisie folosita de fiecare retea in parte. Pentru a realiza mai simplu acest deziderat, proiectul IEEE 802 divide nivelul legaturii de date, asa cum este el descris de modelul OSI, in doua subnivele, care preiau fiecare o serie de functii specifice nivelului legaturii de date (si nu numai), si anume:

• subnivelul controlului legaturii logice LLC (Logical Link Control), comun tuturor retelelor 802

• subnivelul controlului accesului la mediu MAC (Medium Access Control), particular fiecarei retele 802, si depinzand de nivelul fizic asociat.

LLC constituie interfata unificata catre nivelele arhitecturale superioare, fiind descrisa de standardul 802.2.

Diferitele tipuri de acces la mediu si controlul lor fac obiectul standardelor specifice, sa le notam 802.x, fiind enumerate mai sus.

 

Controlul legaturii logice (LLC)

 

IEEE 802.2 este standardul pentru subnivelul controlului legaturii logice, LLC. Acesta descrie atat serviciile furnizate de LLC, cat si protocolul care le implementeaza.

 

Serviciile LLC

 

LLC ofera nivelului OSI retea trei tipuri de servicii, structurate in ordinea:

• LLC Type 1, serviciu nebazat pe conexiune si fara achitare (Unacknowledged Connectionless Service). In aceasta modalitate de lucru, transferul de date este nebazat pe stabilirea initiala a unei conexiuni, si deasemanea nu foloseste achitarea. Se distinge prin viteza, deci este de preferat pentru retelele rapide si fiabile, cum este cazul retelelor locale

• LLC Type 2, serviciu orientat pe conexiune (Connection Oriented Service); se caracterizeaza prin stabilirea unei conexiuni intre entitatile corespondente, inaintea transmiterii datelor, care sunt achitate, pentru a se asigura un control riguros al erori

• LLC Type 3, serviciu neorientat pe conexiune, dar cu achitare (Semireliable Service), un serviciu hibrid, folosit mai ales in retelele locale ce opereaza in mediu industrial, deci conditiile oferite de nivelul fizic sunt mai precare si incidenta erorilor mai ridicata.

 

O anumita retea LAN poate realiza unul sau mai multe tipuri de servicii, depinzand de conditiile concrete de folosire. O clasificare a lor ar fi:

• retele de clasa I, realizand numai servicii LLC de tip 1

• retele de clasa II, realizand servicii de tip 1 si 2

• retele de clasa III, pentru servicii LLC tip 1 si 3

• retele de clasa IV, realizand toate cele trei tipuri de servicii LLC

Se observa ca toate retelele LAN folosesec serviciul de tip 1, cel mai simplu posibil; este normal deoarece retelele LAN folosesc medii de transmisie de viteza ridicata si de calitate, cu rata mica de eroare. Este deci neoptim sa se foloseasca la acest nivel arhitectural protocoale complexe, cu tratarea erorii, care incetinesc transmisia, caci erorile reziduale ce se pot ivi vor putea fi tratate si corectate la nivele superioare.

 

Protocolul LLC

 

Subnivelul LLC, avand ca scop furnizarea catre nivelele superioare ale ierarhiei de protocoale a unei interfete unificate, independente de ceea ce se gaseste dedesubtul sau, a fost proiectat intr-un mod similar protocoalelor folosite de retelele WAN. Pentru ca modelul OSI accepta la acest nivel protocolul HDLC (vezi capitolul ...), se poate spune ca protocolul LLC constituie o adaptare a protocolului HDLC pentru retelele locale.

Diferenta principala intre LLC si HDLC este data de modul de interactiune cu nivelul fizic; daca HDLC, protocol al nivelului OSI legatura de date (data link layer), interactioneaza direct cu nivelul fizic, trebuind sa indeplineasca functiile de asigurare a delimitarii cadrelor si a transparentei campului de date (folosirea tehnicii de tip bit stuffing), subnivelul LLC are dedesubt subnivelul accesului la mediu MAC, care solutioneaza aceste probleme. Cu toate aceste simplificari, campul de control al unitatilor de date ale protocolului LLC este acelasi cu al protocolului HDLC, descris in capitolul ... Deasemenea LLC poate opera atat in varianta nebazata pe conexiune, cat si in varianta conexa, desi marea majoritate a implementarilor folosesc doar prima.

Unitatea de date LLC-PDU (Protocol Data Unit) a protocolului LLC este ilustrata, fiind similara cu a protocolului HDLC.

 

Adresa destinatie

Adresa sursa

Control

Informatie

1 octet 1 octet 1,2 octeti m octeti

 

Campul de control identifica, functie de valoarea sa, trei tipuri de unitati de date LLC:

• I-PDU, unitati de date de informatie, pentru transmiterea efectiva a datelor utilizator

• S-PDU, unitati de date supervizor, menite a transporta informatiile de control ale protocolului

• U-PDU, unitati de date fara numerotare (unnumbered), menite a transporta date necesare anumitor initializari sau pentru diagnosticare (date de test).

 

Deoarece o aceeasi retea locala poate prevedea (suporta) protocoale diferite pentru nivelele superioare (Decnet, TCP/IP, IPX/SPX), protocolul LLC, pentru a oferi o tratare standard, prevede un punct de acces la servicii SAP (Service Access Point) particular, numit LLC-SAP. El este folosit pentru adresarea folosita de LLC (deci il intalnim in campul de adrese al LLC-PDU), pentru a se distinge care dintre protocoalele de nivel superior (de nivel retea mai precis) este in uz. Astfel, pe baza acestui SAP, situat la interfata catre nivelul retea, se poate face alegerea tipului de protocol de nivel retea catre care se indreapta serviciile oferite de LLC. Adresarea LLC foloseste un octet, si valorile posibile ale octetului codifica protocoalele folosite. Intre bitii octetului, cei mai putin semnificativi doi biti au o semnificatie clara, si anume:

• primul bit, cel mai putin semnificativ, se numeste I/G si semnifica tipul de adresa (are valoarea 0 pentru adresa individuala si valoarea 1 pentru adresa de grup)

• al doilea bit, numit U, semnifica daca adresa este definita de utilizator -neuniversala- (valoare U=0), sau este asignata de IEEE, este universala (valoarea U=1)

Intre aceste adrese, unele sunt particulare, precum adresa 0FFH, pentru difuzare (broadcast), sau adresa 00, pentru nivelul de legatura de date insusi.

O alta valoare particulara pentru campul LLC-SAP este valoarea 0AAH, care identifica protocolul de acces la subretea SNAP (SubNetwork Access Protocol), folosit pentru ca pachetele de la nivelul retea al protocoalelor nerecunoscute de ISO si neavand deci cod propriu LLC-SAP, sa poata fi transportate catre nivelul MAC al retelei.

Astfel, cand nivelul LLC primeste un pachet de la nivelul inferior spre exemplu, analizeaza LLC-DSAP, si daca acest camp are valoare diferita de 0AAH, poate selecta imediat nivelul retea caruia sa-i paseze pachetul, iar daca gaseste codul 0AAH (cazul unui SNAP-PDU), decide carui nivel trei sa predea pachetul, pe baza campului din SNAP-PDU care identifica protocolul.

 

Subnivelul de control al accesului la mediu MAC

 

Subnivelul MAC (Medium Access Control), este specific fiecarui tip de LAN, si are ca principala functie aceea de gestionare a partajarii mediului de transmisie intre sistemele acelei retele (medium sharing). Exista o diversitate de metode de acces la mediu, bazate pe principii diverse, precum: accesul prin interogare (round-robin), prin pasarea jetonului (token passing), prin rezolvarea conflictului (contention based), prin rezervare, etc. Importanta substratului MAC ca si componenta a protocoalelor de tip legatura de date, este sporita de modul de operare cu difuzare (broadcast), specific retelelor locale. In acest mod de lucru, fiecare statie a retelei are acces la toate cadrele care circula in retea, indiferent care este emitatorul.

Transmiterea datelor prin difuzare face necesar ca un singur canal de transmisie sa fie impartit intre toate sistemele retelei, si ridica cel putin doua probleme majore:

• la transmisie, sa se verifice initial ca mediul (canalul de transmisie) este liber, apoi sa se transmita; oricum posibilitatea accesului multiplu da nastere la conflicte, a caror rezolvare cade in sarcina MAC; el decide, dupa un algoritm propriu, care dintre statiile care solicita canalul il vor dobandi

• la receptie, fiecare statie sa determine daca ii este destinat mesajul, si cine este emitatorul acelui mesaj.

Aceasta ultima problema implica existenta adresarii la nivel MAC, deci in campurile unitatilor de date ale protocolului MAC (MAC-PDUs), vor trebui sa existe campuri pentru adresele statiilor emitatoare (numita generic MAC-SSAP) si receptoare (MAC-DSAP), ale fiecarui mesaj ‘pus’ in mediul de transmisie. Campul de tip ‘adresa destinatie’ poate identifica una din situatiile:

• transmisie statie-statie (punct la punct), cand campul ‘adresa destinatie’ (DSAP), identifica o singura statie

• transmisie punct-multipunct, cand se identifica un grup de statii destinatie

• transmisie cu difuzare efectiva, cand adresa de destinatie identifica toate statiile din retea.

De remarcat ca notiunea de difuzare are acoperire fizica (la nivel electric) in cadrul retelelor de tip magistrala (bus), pe cand la retelele bazate pe inel (unde legatura este de fapt punct la punct intre doua statii vecine), difuzarea este o notiune logica.

 

MAC-PDUs

 

Daca unitatile de date ale protocolului LLC sunt comune fiecarui tip de LAN, pentru unitatile de date ale nivelului MAC situatia este inversa, in sensul ca fiecare tip de LAN are propriile formate pentru unitatile de date ale protocolului MAC specific. Totusi se pot pune in evidenta, bazandu-ne si pe elementele discutate mai sus, cateva campuri obligatorii (chiar daca de structuri diferite). O parte comuna a oricarui PDU cuprinde campurile ilustrate mai jos:

 

DSAP

SSAP

Info

FCS

 

Campurile DSAP si SSAP reprezinta adresele destinatie si sursa si vor fi analizate mai jos.

Campul Info contine datele propriu-zise, care sunt de fapt datele provenite de la stratul superior, deci contin pachetul LLC-PDU

Campul FCS (Frame Control Sequence) este un camp pentru controlul erorilor de transmisie si este uzual un camp de 32 de biti, realizat prin folosirea polinomului aferent codului cu redundanta ciclica CRC (Cyclic Redundancy Check).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Adresarea MAC

 

Adresele MAC sunt numere scrise uzual in hexazecimal, cu o lungime de sase octeti, stabilite in mod univoc la nivel mondial. Ele sunt inscrise in memoria ROM a placii de retea, in momentul producerii. Pot fi ulterior modificate software prin scrierea intr-un buffer a noii adrese. Structura unei adrese MAC este urmatoarea:

• cei mai semnificativi trei octeti indica lotul de adrese asignate constructorului de placi de retea sau organizatiei care a proiectat acel tip de retea; poarta numele de OUI (Organization Unique Identifier)

• ultimii trei octeti sunt completati de fabricant, fiind de fapt un numar de ordine.

Dintre bitii campului de adresa, mai precis dintre bitii octetului cel mai semnificativ, primii doi transmisi au o importanta speciala, fiind numiti:

• bit I/G (Individual/Grup) si semnificand daca adresa destinatie este a unei singure statii (individuala) sau de grup (bitul este setat 1)

• bit U/L (Universal/Local), dupa cum adresa a fost asignata oficial de catre IEEE (este universala), sau a fost asignata local (bitul are valoarea 1).

Pentru ca existau neconcordante intre locul acestor doi biti in cadrul fluxului de biti transmisi catre mediul fizic (protocoalele 802.5 si FDDI transmit intai bitii cei mai semnificativi ai unui octet, iar protocoalele 802.3 si 802.4 transmit intai bitii cei mai putin semnificativi), organizatia IEEE a stabilit ca adresele trebuie scrise si prezentate extern intr-un format canonic, independent de tipul retelei locale, format prezentat de protocolul 802.3.

Si adresele MAC pot fi de tip punct-la-punct, punct-multipunct sau broadcast (cod adresa FF-FF-FF-FF-FF-FF).