5.Формат на пакетите от данни за мрежа с шинна (Eternet), кръгова с управляващ маркер (Token Ring) и шинна топология с управляващ маркер (Token Bus)
Комитетът IЕЕЕ 802.3 е определил формата в ЛМ Ethernet, кабелите, които трябва да се използват в нея и максималното покривано разстояние.
В стандарта IЕЕЕ 802.3 е описана локална мрежа с шинна топология. В нея се използват 50-омови коаксиални кабели за директно предаване, които осигуряват пренасяне на данни със скорост 10Mbs. Форматът на пакетите, специфициран от подкомитета 802.3, е показан на
Отбележете, че той е подобен на структурата на пакета HDLC.
Пакетът Ethernet започва с ВСТЪПИТЕЛНА ЧАСТ, която се състои от осем байта и се използва за синхронизация. Чрез полето АДРЕС НА ПОЛУЧАТЕЛЯ може да се адресират една работна станция, група работни станции или няколко групи станции. Полето АДРЕС НА ПОДАТЕЛЯ се използва в приемната станция за определяне на източника на полученото от нея съобщение. Полето ТИП е особено важно, тъй като е необходимо да се посочва типът на изполвания формат за данните. Без тази информация получаваните в приемната страна съобщения не могат да се дешифрират. Полето ДАННИ е с променлива дължина, но в строго определени граници - от 46 до 1500 байта. И накрая, чрез полето ЦИНЛИЧЕН КОД се проверява дали информацията в останалите полета е приета без грешки. Освен че определи типа на кадрите за данни, които могат да се включат в даден пакет, както и вида на кабелите за предаване на тази информация, подкомитетът 802.3 посочи също максималната дължина на единичен кабел (457,5m) и начините за използване на повторители за усилване на предаваните сигнали в мрежата.
Протокол CSMA/CD
Протоколът за Множествен достъп с откриване на носещата и разпознаване на конфликтите (CSMA/CD) определя начините за избягване на конфликти в мрежите.
Подкомитетът IEEE 802.3 определи начина, по който работните станции в ЛМ с шинна топология трябва да съставят кадрите с информация (и да ги предават в мрежата), за да се избягват конфликти. Протоколът се нарича Множествен достъп с откриване на носещата и разпознаване на конфликтите (CSMA/CD - Carrier Sence Multipple Acsses with Cllision Detection ). Това е метод за избягване на конфликти при предаване на данни в ЛМ Ethernet.
За да илюстрираме частта "Множествен достъп с откриване на носещата" (CSMA) на този протокол, представете си станция в мрежата, която трябва да изпрати съобщение. На езика на модела OSI (включен в стандара IЕЕЕ 802.3), физическият слой от модела на станцията първоначално генерира носещ сигнал. Той подслушва канала, за да провери дали друга станция не изпраща носещ сигнал, подготвяйки се също за предаване. Ако не открие чужд сигнал, първата станция ще изпрати съобщението си.
Това привидно приемливо решение за управление на трафика в мрежата крие някои проблеми. Какво би станало, ако две станции се намират на голямо разстояние една от друга? Възможно е техните мрежови интерфейсни платки да предадат носещи сигнали, да проверят канала, без да открият нищо, след което да изпратят съобщенията си. В този случай ще настъпи конфликт ("сблъскване" на предаваните данни). С оглед да се избегне това, към метода за множествения достъп с откриване на носещата подкомитетът 802.3 добави "разпознаването на конфликтите" (CD –Collision Detection). За да може то да се реализира, двете мрежови интерфейсни платки трябва да подслушват канала и докато предават съобщенията си. Ако дадена станция разпознае (открие) конфликт, тя приема информацията от другата станция и след това изпраща своето съобщение отново.
При този метод е налице и още един проблем. Представете си два автомобила, които пристигат едновременно на кръстовище с четири знака "STOP". Двамата шофьори спират колите си, изчакват известно време, след това потеглят и ... само чрез рязко натискане на спирачките избягват удара. Стреснати от предотвратената катастрофа, шофьорите отдъхват за момент преди да потеглят отново. За нещастие те пак тръгват едновременно и още веднъж едва успяват да избегнат сблъскването.
Докато случката с двамата шофьори звучи като комедия от нямото кино, действителното възникване на серия от конфликти никак не е смешно за администраторите на мрежите. За да се премахне този ефект, методът CSMA/CD е проектиран така, че всяка работна станция, която разпознае конфликт в мрежата, изчаква различен интервал от време преди да изпрати съобщението си отново. След конфликт по мрежата се предава специален заглушаващ сигнал. Благодарение на него всички станции, независимо от разстоянията между тях, са предупредени за случилото се събитие.
След повторен конфликт интервалът от време за изчакване се удвоява. Този метод не премахва напълно конфликтите, тъй като теоретично е възможно две отдалечени работни станции да прекратят предаването си за различно време и въпреки това да изпратят съобщения, които ще предизвикат конфликт. Това обаче ще се случва много по-рядко и няма да създава големи затруднения.
Въпреки че решението на проблема с конфликтите е остроумно, трябва да се отчете още един фактор. При голямо натоварване мрежата с шинна топология, използваща метода CSMA/CD, прилича много на автомагистрала в часовете на най-голям трафик. Дори ако е предвидено данните да се предават със скорост 10Mbs, удвояването на времето за изчакване след всеки конфликт ще доведе до намаляване на пропускателната способност на мрежата до 1-3Mbs.
За да разберете до каква степен методът за достъп с управляващ маркер е в противоречие с процедурата CSMA/CD, представете си обществен форум за обсъждане на някакъв спорен проблем. Ако направим аналогия с процедурата CSMA/CD, няколко души биха могли едновременно да се опитат да говорят и от учтивост да замълчат, щом чуят, че говори друг. Ако десетки оратори се опитват да започнат речите си едновременно (без желание да се прекъсват взаимно), процесът ще стане хаотичен и неефективен. При другия метод за достъп управляващият маркер служи като символ на пълномощие, което дава право на определено лице да говори. Оратор, който получи маркера, може да го задържи и да произнесе речта си. Когато завърши, той ще предаде символа на пълномощията на следващото лице, изразило желание да се изкаже. Никой няма да се опитва да говори, ако не притежава в ръка маркера. Методът за достъп при ЛМ с шина топология и управляващ маркер (Token Bus) се основава на подобен принцип.
На е показан форматът на кадъра в локална мрежа IЕЕЕ 802.4 Token Bus.
Полето ВСТЪПИТЕЛНА ЧАСТ се използва главно за синхронизация. Полетата НАЧАЛЕН РАЗДЕЛИТЕЛ и КРАЕН РАЗДЕЛИТЕЛ определят границите на кадъра. Полето ТИП съдържа информация, засягаща подслоя за управление на логическия канал (LLC) или подслоя за управление на достъпа до съобщителната среда (МАС), докато полетата АДРЕС НА ПОЛУЧАТЕЛЯ и АДРЕС НА ПОДАТЕЛЯ са идентични по функции на аналогичните полета на кадъра 802.3 Ethernet. Полето АДРЕС НА ПОЛУЧАТЕЛЯ може да съдържа адреса на определена работна станция, груповия адрес на няколко работни станции или общодостъпния адрес на няколко групи станции. Полетата ДАННИ и ЦИКЛИЧЕН КОД са идентични по функции на аналогичните полета на кадъра 802.3 Ethernet.
В мрежата се поддържа таблица с адресите на всички работни станции. Не е необходимо тези адреси да съответстват на физическото местоположение на станциите в мрежата; те посочват реда, в който работните станции ще получават управляващия маркер.
Всеки възел от мрежата предава маркера на станцията със следващия по-малък адрес. След като станцията с адрес 100
изпрати маркера на адрес 75, тя очаква потвърждение на приемането. Ако е необходимо дадена станция да получава правото на достъп до мрежата (осигурявано чрез маркера) по-често от останалите, нейният адрес трябва да бъде записан на няколко места в таблицата на регистрираните станции.
Да припомним, че управляващият маркер е определена комбинация от битове. Ако дадена работна станция не получи отговор от възела, до който е изпратила маркера, тя го предава повторно. В случай, че отново не получи отговор, предаващата станция изпраща по мрежата специално съобщение - кадъра "Кой е следващият?", за да узнае адреса на следващата по ред станция, която трябва да получи маркера. Ако и това съобщение остане без отзвук, станцията прави общо запитване в мрежата чрез кадъра "Търся заместник", като очаква да получи адреса на произволен абонат, готов да приеме маркера и да предаде съобщение. След това запитващата станция сменя адреса на маркера с адреса на отговорилия абонат и изпраща маркера.
Въпреки че топологията на ЛМ 802.4 е шинна, при движението си маркерът логически описва кръг. Работната станция, получила маркера последна, го предава в началото на "кръга" и процесът започва отново. В ЛМ Token Bus всяка работна станция получава управляващия маркера отново в мрежата.
При реализирането на този метод за достъп до съобщителната среда биха могли да се появят известни проблеми. Най-сериозните от тях са свързани с възникването на неизправност в апаратурата, което може да предизвика "загубване" на един или дори на няколко повторно изпратени маркери. За да се предотврати разпадането на мрежата в подобни случаи, администраторът на мрежата трябва да наблюдава действието и и да откива неизправностите в нея.
Други недостатъци на ЛМ Token Bus (свойствени и на ЛМ Ethernet) са ограниченията за минималните разстояния между възлите, както и за броя на новите работни станции, които могат да се включат към мрежата. Всяка нова станция предизвиква известно изкривяване на разпространяваните сигнали по шината.
В стандарта IЕЕЕ 802.5 е описана ЛМ с кръгова топология, в която предаването на информация между работните станции се управлява чрез маркер.
Както е показано на
предаващата станция в локална мрежа с кръгова топология и управляващ маркер (Token Ring Network - http://www.webopedia.com/TERM/T/token_ring...g_network.html)
включва съобщението си в маркера и го изпраща на получателя. Приемащата станция записва съобщението си и предава маркера на следващата станция.
Тъй като при тази процедура е особено важно предаващата станция да знае дали нейното съобщение е прието, форматът на кадъра тук е изменен. Както се вижда на
в управляващия маркер е включено полето УПРАВЛЕНИЕ НА ДОСТЪПА. Това поле служи за управление на предаването на маркера. Полето КРАЕН РАЗДЕЛИТЕЛ също е изменено. Два бита от кадъра се използват за посочване дали станцията, приемаща дадено съобщение, е установила, че то е адресирано за нея, и дали е записала съобщението правилно.
В ЛМ Token Ring всяка станция получава маркера и проверява дали адресът на получателя на съобщението съвпада с нейния. Ако адресите съвпадат, тя преписва съобщението и изпраща маркера по-нататък в кръга, като повтаря предаването на цялата информация. В случай, че съобщението не е адресирано до нея, станцията само препредава информацията. В мрежата трябва да е предвидена възможност за работа и в случай, че някои станции са неактивни или неизправни; иначе цялата мрежа би се разпаднала. Един от начините да се избегне това е да се използват технически средства за изключване на неизправните станции от кръга. Споменатите по-рано релейни блокове позволяват маркерът да "заобикаля" неактивните станции.
Най-същественото предимство на локалните мрежи с кръгова топология и управляващ маркер пред ЛМ Token Bus е, че те покриват по-големи разстояния без загуба на сигналите (тъй като всяка работна станция препредава информацията).
Освен проблема с неизправните станции, друг важен недостатък на ЛМ Token Ring е, че за инсталирането им са необходими значително повече кабели, отколкото за ЛМ с шинна топология и управляващ маркер. Независимо от това, за големите мрежи може би няма друга алтернатива. Благодарение на ЛМ е кръгова топология на IBM, в следващите няколко години се очаква мрежите от този вид да завладеят най-малко 70% от пазара на ЛМ.
Сподели с приятели: | 
