Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

802.3

Рис. 4.46. Форматы кадров Ethemet-стандартов 802.3 и 802.1Q

Во втором двухбайтовом поле есть три вложенных поля. Главным из них является Идентификатор ВЛВС( VLAN identifier), который занимает 12 младших бит. Он содержит ту информацию, из-за которой все эти преобразования форматов, собственно, и были затеяны: в нем указан «цвет» виртуальной сети, которой принадлежит кадр. Трехбитовое поле Приоритет не имеет вообще ничего общего с виртуальными сетями. Просто изменение формата Ethernet-кадра — это такой ежедекадный ритуал, который занимает три года и исполняется какой-то сотней людей. Почему бы не оставить память о себе в виде трех дополнительных бит, да еще и с таким привлекательным назначением? Поле Приоритет позволяет различать трафик «жесткого» реального времени, трафик «мягкого» реального времени и трафик, для которого время передачи не критично. Это позволяет обеспечить более высокое качество обслуживания в Ethernet. Оно используется также при передаче голоса по Ethernet (хотя вот уже четверть века в IP имеется подобное поле и никто никогда его не использовал).

Последнее поле, CFI( Canonical Format Indicator — индикатор классического формата), следовало бы назвать Индикатором эгоизма компании( CEI — Corporate ego indicator). Изначально оно предназначалось для того, чтобы показывать порядок бит в MAC-адресе («остроконечники против тупоконечников»), однако в пылу дискуссий об этом как-то забыли. Его присутствие сейчас означает, что поле данных содержит усохший кадр 802.5, который ищет еще одну сеть формата 802.5 и в Ethernet попал совершенно случайно. То есть, на самом деле, он просто использует Ethernet в качестве средства передвижения. Все это, конечно, практически никак не связано с обсуждаемыми в данном разделе виртуальными сетями. Но политика комитета стандартизации не сильно отличается от обычной политики: если ты проголосуешь за введение в формат моего бита, то я проголосую за твой бит.

Как уже упоминалось выше, когда кадр с флагом виртуальной сети приходит на ВЛВС-совместимый коммутатор, последний использует идентификатор виртуальной сети в качестве индекса таблицы, в которой он ищет, на какие порты послать кадр. Но откуда берется эта таблица? Если она разрабатывается вручную, это означает возврат в исходную точку: ручное конфигурирование коммутаторов. Вся прелесть прозрачности мостов состоит в том, что они настраиваются автоматически и не требуют для этого никакого вмешательства извне. Было бы очень стыдно потерять это свойство. К счастью, мосты для виртуальных сетей также являются самонастраивающимися. Настройка производится на основе информации, содержащейся во флагах приходящих кадров. Если кадр, помеченный как ВЛВС 4, приходит на порт 3, значит, несомненно, одна из машин, подключенных к этому порту, находится в виртуальной сети 4. Стандарт 802.1Q вполне четко поясняет, как строятся динамические таблицы. При этом делаются ссылки на соответствующие части стандарта 802.1D.

Прежде чем завершить разговор о маршрутизации в виртуальных сетях, необходимо сделать еще одно замечание. Многие пользователи сетей Интернет и Ethernet фанатично привязаны к сетям без установления соединения и неистово противопоставляют их любым системам, в которых есть хотя бы намек на соединение на сетевом или канальном уровне. Однако в виртуальных сетях один технический момент как раз-таки очень сильно напоминает установку соединения. Речь идет о том, что работа виртуальной сети невозможна без того, чтобы в каждом кадре был идентификатор, использующийся в качестве индекса таблицы, встроенной в коммутатор. По этой таблице определяется дальнейший вполне определенный маршрут кадра. Именно это и происходит в сетях, ориентированных на соединение. В системах без установления соединения маршрут определяется по адресу назначения, и там отсутствуют какие-либо идентификаторы конкретных линий, через которые должен пройти кадр. Более подробно мы рассмотрим эту тенденцию в главе 5.

4.9. Резюме

В некоторых сетях для любой связи используется единственный моноканал. При их разработке основной проблемой является распределение этого канала между соревнующимися за право его использования станциями. Простейшими схемами распределения являются частотное и временное уплотнение. Они эффективны при небольшом количестве станций и постоянном трафике. Оба метода широко применяются в этих условиях, например, для разделения полосы пропускания в телефонных магистралях.

Когда количество станций велико и непостоянно или трафик является пульсирующим — типичный случай для компьютерных сетей, — частотное и временное уплотнение использовать нецелесообразно.

Было разработано несколько алгоритмов динамического распределения каналов. Протокол ALOHA (чистый или дискретный) используется в многочисленных вариантах в реальных системах, например в кабельных модемах и RFID. Его усовершенствование — возможность прослушивать состояние канала, тогда станции могут отказываться от передачи, когда слышат, что канал занят другой станцией. Применение этого метода — контроля несущей — повлекло создание различных CSMA протоколов, применяемых в локальных и региональных сетях. Это основа классических сетей Ethernet и сетей 802.11.

Широко известен класс протоколов, полностью устраняющий борьбу за канал или, по меньшей мере, значительно снижающий ее напряженность. Протокол битовой карты, протокол с двоичным обратным отсчетом и такие топологии, как кольца, полностью устраняют состязание за канал. Протокол адаптивного дерева снижает его остроту, динамически деля станции на две непересекающиеся группы различного размера, и позволяет состязание только внутри группы; в идеале группа выбирается так, чтобы только одной станции, готовой к передаче, разрешалось это сделать.

Дополнительной проблемой беспроводных ЛВС является трудность обнаружения коллизий передач и возможность различий зон обслуживания станций. В доминирующей беспроводной ЛВС, IEEE 802.11, станции, чтобы смягчить первую проблему, используют CSMA/CA, оставляя маленькие промежутки, чтобы избежать коллизий. Станции могут также использовать протокол RTS/CTS, чтобы сражаться со скрытыми терминалами, которые возникают из-за второй проблемы. IEEE 802.11 обычно используется, чтобы соединить ноутбуки и другие устройства с точками доступа, но он может использоваться и между устройствами. Может использоваться любой из нескольких физических уровней, в том числе многоканальный FDM с и без нескольких антенн, и расширение спектра.