Протокол LLC уровня управления логическим каналом (802.2)

Протокол LLC обеспечивает для технологий локальных сетей нужное качество ус­луг транспортной службы, передавая свои кадры либо дейтаграммным способом, либо с помощью процедур с установлением соединения и восстановлением кадров. Протокол LLC занимает уровень между сетевыми протоколами и протоколами уровня MAC. Протоколы сетевого уровня передают через межуровневый интер­фейс данные для протокола LLC — свой пакет (например, пакет IP, IPX или NetBEUI), адресную информацию об узле назначения, а также требования к каче­ству транспортных услуг, которое протокол LLC должен обеспечить. Протокол LLC помещает пакет протокола верхнего уровня в свой кадр, который дополняется не­обходимыми служебными полями. Далее через межуровневый интерфейс прото­кол LLC передает свой кадр вместе с адресной информацией об узле назначения соответствующему протоколу уровня MAC, который упаковывает кадр LLC в свой кадр (например, кадр Ethernet).

В основу протокола LLC положен протокол HDLC (High-level Data Link Control Procedure), являющийся стандартом ISO. Собственно стандарт HDLC представля­ет собой обобщение нескольких близких стандартов, характерных для различных технологий: протокола LAP-B сетей Х.25 (стандарта, широко распространенного в территориальных сетях), LAP-D, используемого в сетях ISDN, LAP-M, работаю­щего в современных модемах. В спецификации IEEE 802.2 также имеется несколь­ко небольших отличий от стандарта HDLC.

Первоначально в фирменных технологиях подуровень LLC не выделялся в са­мостоятельный подуровень, да и его функции растворялись в общих функциях протокола канального уровня. Из-за больших различий в функциях протоколов фирменных технологий, которые можно отнести к уровню LLC, на уровне LLC пришлось ввести три типа процедур. Протокол сетевого уровня может обращаться к одной из этих процедур.

3.2.1. Три типа процедур уровня LLC

В соответствии со стандартом 802.2 уровень управления логическим каналом LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур:

• LLC1 — процедура без установления соединения и без подтверждения;

• LLC2 — процедура с установлением соединения и подтверждением;

• LLC3 — процедура без установления соединения, но с подтверждением.

Этот набор процедур является общим для всех методов доступа к среде, опреде­ленных стандартами 802.3 - 802.5, а также стандартом FDDI и стандартом 802.12 на технологию lOOVG-AnyLAN.

3.2. Протокол LLC уровня управления логическим каналом (802.2) 189

Процедура без установления соединения и без подтверждения LLC1 дает пользовате­лю средства для передачи данных с минимумом издержек. Это дейтаграммный режим работы. Обычно этот вид процедуры используется, когда такие функции, как восста­новление данных после ошибок и упорядочивание данных, выполняются протокола­ми вышележащих уровней, поэтому нет нужды дублировать их на уровне LLC.

Процедура с установлением соединений и подтверждением LLC2 дает пользо­вателю возможность установить логическое соединение перед началом передачи любого блока данных и, если это требуется, выполнить процедуры восстановления после ошибок и упорядочивание потока этих блоков в рамках установленного соединения. Протокол LLC2 во многом аналогичен протоколам семейства HDLC (LAP-B, LAP-D, LAP-M), которые применяются в глобальных сетях для обеспече­ния надежной передачи кадров на зашумленных линиях. Протокол LLC2 работает в режиме скользящего окна.

В некоторых случаях (например, при использовании сетей в системах реально­го времени, управляющих промышленными объектами), когда временные издерж­ки установления логического соединения перед отправкой данных неприемлемы, а подтверждение о корректности приема переданных данных необходимо, базовая процедура без установления соединения и без подтверждения не подходит. Для таких случаев предусмотрена дополнительная процедура, называемая процедурой без установления соединения, но с подтверждением LLC3.

Использование одного из трех режимов работы уровня LLC зависит от страте­гии разработчиков конкретного стека протоколов. Например, в стеке TCP/IP уро­вень LLC всегда работает в режиме LLC1, выполняя простую работу извлечения из кадра и демультиплексирования пакетов различных протоколов — IP, ARP, RARP. Аналогично используется уровень LLC стеком IPX/SPX.

А вот стек Microsoft/IBM, основанный на протоколе NetBIOS/NetBEUI, часто использует режим LLC2. Это происходит тогда, когда сам протокол NetBIOS/Net­BEUI должен работать в режиме с восстановлением потерянных и искаженных данных. В этом случае эта работа перепоручается уровню LLC2. Если же протокол NetBIOS/NetBEUI работает в дейтаграммном режиме, то протокол LLC работает в режиме LLC1.

Режим LLC2 используется также стеком протоколов SNA в том случае, когда на нижнем уровне применяется технология Token Ring.

3.2.2. Структура кадров LLC. Процедура с восстановлением кадров LLC2

По своему назначению все кадры уровня LLC (называемые в стандарте 802.2 бло­ками данных — Protocol Data Unit, PDU) подразделяются на три типа — информа­ционные, управляющие и ненумерованные.

• Информационные кадры (Information) предназначены для передачи информа­ции в процедурах с установлением логического соединения LLC2 и должны обязательно содержать поле информации. В процессе передачи информацион­ных блоков осуществляется их нумерация в режиме скользящего окна.

• Управляющие кадры (Supervisory) предназначены для передачи команд и от­ветов в процедурах с установлением логического соединения LLC2, в том

190 Глава 3 • Базовые технологии локальных сетей

числе запросов на повторную передачу искаженных информационных бло­ков.

• Ненумерованные кадры (Unnumbered) предназначены для передачи ненумеро­ванных команд и ответов, выполняющих в процедурах без установления логи­ческого соединения передачу информации, идентификацию и тестирование LLC-уровня, а в процедурах с установлением логического соединения LLC2 — установление и разъединение логического соединения, а также информирова­ние об ошибках. Все типы кадров уровня LLC имеют единый формат:

Кадр LLC обрамляется двумя однобайтовыми полями «Флаг», имеющими зна­чение 01111110. Флаги используются на уровне MAC для определения границ кадра LLC. В соответствии с многоуровневой структурой протоколов стандартов IEEE 802, кадр LLC вкладывается в кадр уровня MAC: кадр Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д. При этом флаги кадра LLC отбрасываются.

Кадр LLC содержит поле данных и заголовок, который состоит из трех полей:

• адрес точки входа службы назначения (Destination Service Access Point, DSAP);

• адрес точки входа службы источника (Source Service Access Point, SSAP);

• управляющее поле (Control).

Поле данных кадра LLC предназначено для передачи по сети пакетов протоко­лов вышележащих уровней — сетевых протоколов IP, IPX, AppleTalk, DECnet, в редких случаях — прикладных протоколов, когда те вкладывают свои сообщения непосредственно в кадры канального уровня. Поле данных может отсутствовать в управляющих кадрах и некоторых ненумерованных кадрах.

Адресные поля DSAP и SSAP занимают по 1 байту. Они позволяют указать, ка­кая служба верхнего уровня пересылает данные с помощью этого кадра. Программ­ному обеспечению узлов сети при получении кадров канального уровня необходимо распознать, какой протокол вложил свой пакет в поле данных поступившего кадра, чтобы передать извлеченный из кадра пакет нужному протоколу верхнего уровня для последующей обработки. Для идентификации этих протоколов вводятся так называемые адреса точки входа службы (Service Access Point, SAP). Значения ад­ресов SAP приписываются протоколам в соответствии со стандартом 802.2. На­пример, для протокола IP значение SAP равно 0x6, для протокола NetBIOS — OxFO. Для одних служб определена только одна точка входа и, соответственно, только один SAP, " а для других — несколько, когда адреса DSAP и SSAP совпадают. Например, если в кадре LLC значения DSAP и SSAP содержат код протокола IPX, то обмен кадрами осуществляется между двумя IPX-модулями, выполняющимися в разных узлах. Но в некоторых случаях в кадре LLC указываются различающиеся DSAP и SSAP. Это возможно только в тех случаях, когда служба имеет несколько адресов SAP, что может быть использовано протоколом узла отправителя в специ­альных целях, например для уведомления узла получателя о переходе протокола-отправителя в некоторый специфический режим работы. Этим свойством протокола LLC часто пользуется протокол NetBEUI.

3.2. Протокол LLC уровня управления логическим каналом (802.2) 191

Поле управления (1 или 2 байта) имеет сложную структуру при работе в режиме LLC2 и достаточно простую структуру при работе в режиме LLC1 (рис. 3.2).

В режиме LLC1 используется только один тип кадра — ненумерованный. У этого кадра поле управления имеет длину в один байт. Все подполя поля управления нену­мерованных кадров принимают нулевые значения, так что значимыми остаются только первые два бита поля, используемые как признак типа кадра. Учитывая, что в прото­коле Ethernet при записи реализован обратный порядок бит в байте, то запись поля управления кадра LLC1, вложенного в кадр протокола Ethernet, имеет значение 0x03 (здесь и далее префикс Ох обозначает шестнадцатеричное представление).

В режиме LLC2 используются все три типа кадров. В этом режиме кадры делят­ся на команды и ответы на эти команды. Бит P/F (Poll/Final) имеет следующее значение: в командах он называется битом Poll и требует, чтобы на команду был дан ответ, а в ответах он называется битом Final и говорит о том, что ответ состоит из одного кадра.

Ненумерованные кадры используются на начальной стадии взаимодействия двух узлов, а именно стадии установления соединения по протоколу LLC2. Поле М ненумерованных кадров определяет несколько типов команд, которыми пользуют­ся два узла на этапе установления соединения. Ниже приведены примеры некото­рых команд.

• Установить сбалансированный асинхронный расширенный режим (SABME). Эта команда является запросом на установление соединения. Она является одной из команд полного набора команд такого рода протокола HDLC. Расширенный режим означает использование двухбайтных полей управления для кадров ос­тальных двух типов.

» Ненумерованное подтверждение (UA). Служит для подтверждения установле­ния или разрыва соединения.

» Сброс соединения (REST). Запрос на разрыв соединения.

После установления соединения данные и положительные квитанции начина­ют передаваться в информационных кадрах. Логический канал протокола LLC2 является дуплексным, так что данные могут передаваться в обоих направлениях. Если поток дуплексный, то положительные квитанции на кадры также доставля­ются в информационных кадрах. Если же потока кадров в обратном направлении нет или же нужно передать отрицательную квитанцию, то используются суперви-зорные кадры.

В информационных кадрах имеется поле N(S) для указания номера отправлен­ного кадра, а также поле N(R) для указания номера кадра, который приемник ожидает получить от передатчика следующим. При работе протокола LLC2 ис-

192 Глава 3 • Базовые технологии локальных сетей

пользуется скользящее окно размером в 127 кадров, а для их нумерации цикличес­ки используется 128 чисел, от 0 до 127.

Приемник всегда помнит номер последнего кадра, принятого от передатчика, и поддерживает переменную с указанным номером кадра, который он ожидает при­нять от передатчика следующим. Обозначим его через V(R). Именно это значение передается в поле N(R) кадра, посылаемого передатчику. Если в ответ на этот кадр приемник принимает кадр, в котором номер посланного кадра N(S) совпадает с но­мером ожидаемого кадра V(R), то такой кадр считается корректным (если, конечно, корректна его контрольная сумма). Если приемник принимает кадр с номером N(S), неравным V(R), то этот кадр отбрасывается и посылается отрицательная квитанция Отказ (REJ) с номером V(R). При приеме отрицательной квитанции передатчик обязан повторить передачу кадра с номером V(R), а также всех кадров с большими номерами, которые он уже успел отослать, пользуясь механизмом окна в 127 кадров.

В состав супервизорных кадров входят следующие:

* Отказ (REJect);

* Приемник не готов (Receiver Not Ready, RNR);

* Приемник готов (Receiver Ready, RR).

Команда RR с номером N(R) часто используется как положительная квитан­ция, когда поток данных от приемника к передатчику отсутствует, а команда RNR — для замедления потока кадров, поступающих на приемник. Это может быть необ­ходимо, если приемник не успевает обработать поток кадров, присылаемых ему с большой скоростью за счет механизма окна. Получение кадра RNR требует от пе­редатчика полной приостановки передачи, до получения кадра RR. С помощью этих кадров осуществляется управление потоком данных, что особенно важно для коммутируемых сетей, в которых нет разделяемой среды, автоматически тормозя­щей работу передатчика за счет того, что новый кадр нельзя передать, пока прием­ник не закончил прием предыдущего.

Выводы

* Протокол LLC обеспечивает для технологий локальных сетей нужное качество транспортной службы, передавая свои кадры либо дейтаграммным способом, либо с помощью процедур с установлением соединения и восстановлением кадров.

* LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур: процедуру без устано­вления соединения и без подтверждения; процедуру с установлением соединения и подтверждением; процедуру без установления соединения, но с подтвержде­нием.

* Логический канал протокола LLC2 является дуплексным, так что данные могут передаваться в обоих направлениях.

» Протокол LLC в режиме с установлением соединения использует алгоритм сколь­зящего окна.

* Протокол LLC с помощью управляющих кадров имеет возможность регулиро­вать поток данных, поступающих от узлов сети. Это особенно важно для ком­мутируемых сетей, в которых нет разделяемой среды, автоматически тормозящей работу передатчика при высокой загрузке сети.