Множественный метод доступа
В отличие от маркерного, во множественном методе доступа нет каких-либо специальных структур по управлению передачей. Очередность передачи данных определяется по принципу конкурентной борьбы. Станция, первая захватившая сеть, имеет право передавать данные. Все остальные ждут освобождения сети. В данном методе каждый посылаемый фрейм кроме данных содержит информацию для организации и поддержки сетевого соединения.
Один из вариантов множественного доступа - метод доступа СSМА/СD (Саrriеr-Sence Мultiple-Aссess with Collision Detection), что переводится как "множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий."
Контроль несущей (Carrier Sense - CS)
Любой трансивер любой сетевой карты, подключенной в Ethernet, постоянно прослушивает сеть на предмет активности. В данном случае обнаружение трансивером напряжения в сети говорит о ее занятости, отсутствие напряжения в сети является признаком ее освобождения.
Если необходимо передать данные, рабочая станция при условии свободной сети начинает синхронизацию со станцией получателя. Такой процесс называется захватом несущей или выставлением несущей. Причем все остальные станции будут ожидать освобождения сети, после чего постараются выставить свою несущую.
Множественный доступ (Multiple Access - MA)
Любая станция в сети Ethernet при условии свободной сети может начать передачу данных без чьего-либо разрешения. Таким образом приоритетов при передаче данных в сети Ethernet на существует.
Если две станции одновременно пытаются передать данные, то такая ситуация в сети называется коллизией и определяется высоким скачком напряжения в сети.
Обнаружение коллизий (Collision Detection - CD)
При обнаружении скачка напряжения трансиверы сетевых карт, пытающиеся выставить несущую, производят откат, т.е. прекращают свои попытки. Повторная попытка захвата несущей будет выполнена через определенное случайное время, вычисляемое каждой сетевой картой, и опять же в случае свободной сети. При таком алгоритме риск повторной коллизии сетевых устройств минимален.
Все станции в локальной сети, прослушивающие одну и ту же несущую, называются доменом коллизий. Обычно с увеличением количества рабочих станций увеличивается количество коллизий в сети. Оптимальной работой в сети является тот режим, при котором коллизии занимают не более 30% времени работы сети. При 50% коллизий в сети и более работа практически прекращается.
Стандарты Ethernet.
При передаче данных в сети Ethernet для синхронизации рабочих станций между собой используются спец. блоки данных, закодированные с помощью манчестерского кода. Такие блоки называются преамбулой.
Исторически сложилось два стандарта Ethernet сетей:
1. стандарт Ethernet, определяющий канальный уровень без подуровней;
2. стандарт 802.3, определяющий внутри канального уровня два подуровня: MAC и LLC.
Подуровень МАС (Media Access Control) – подуровень контроля доступа к устройству. Данный подуровень зависит от типа выбранной среды передачи данных, а также кодирования сигнала в ней.
Подуровень LLC (Logical Link Control) – подуровень контроля логических связей. Используется для адресации сетевых сервисов внутри канального уровня. Данный подуровень имеет собственный стандарт IEEE-802.2, в дальнейшем переходящий в других технологиях в IEEE-802.1Q
Стандарт Ethernet, не использующий подуровни LLC, используются в старых сетях компании Novell протоколами сетевого уровня IPX/SPX. В большинстве случаев используется классический стандарт 802.3
В зависимости от стандарта одновременно в сети может формироваться два вида фреймов:
1. старый фрейм Ethernet
2. фрейм стандарта 802.3
1) Старый фрейм Ethernet
1. - размер 8 байт – преамбула – служит для синхронизации канала связи между отправителем фрейма и получателем.
2. - 6 байт – информация оМАС-адрес получателя – физический адрес сетевой карты, которая должна получить фрейм. Фактически в домене коллизий все сетевые интерфейсы, прослушивающие сеть, видят все передаваемые фреймы. При получении фрейма станция проверяет МАС-адрес получателя, сравнивая его со своим. Если они совпадают, то обработка фрейма продолжается, если МАС-адреса не совпадают, то фрейм уничтожается.
3. - 6 байт – МАС-адрес отправителя. Используется для обратной связи с отправителем.
4. - 2 байта – тип фрейма. Используется для определения служебных фреймов в сети или типа сервиса канального уровня.
5. - 1474 байта – данные. Используется для передачи данных. Если информация занимает не полное поле данных, то оставшаяся часть заполняется нулями.
6. - 4 байта – контрольная сумма фрейма. Используется для проверки качества передачи информации. При получении фрейма сетевая карта рассчитывает его контрольную сумму и сравнивает с полем №6. Если контрольные суммы совпадают – прошла корректная передача, нет – некорректная и осуществляется повторная передача.
2) Фрейм стандарта 802.3
1. - 8 байт – преамбула
2. - 6 байт – МАС-адрес получателя
3. - 6 байт – МАС-адрес отправителя
4. - 2 байта – длина фрейма. Указывает истинную длину фрейма (не более 1500 байт)
5. -информация. Может иметь переменную длину. Поле состоит из двух частей:
5.1 – подуровень LLC канального уровня – 4 байта – состоит из следующих элементов:
DSAP – 1 байт – указатель доступа сервиса получателя
SSAP – 1 байт – указатель доступа сервиса источника (идентифицирует сервисы на стороне отправителя)
CTRL – 2 байта – поле контроля – управляет уровнями качества связи и обеспечивает два уровня качества:
1) без обеспечения контроля целостности потока – используется в случае контроля целостности на более высоком уровне сетевой модели
2) наивысший уровень контроля целостности – определение качества передачи данных
5.2 – собственно данные.
6. - 4 байта – контрольная сумма фрейма.
| DSAP | SSAP | CTRL |
В зависимости от стандарта от выбранных технологий физического и канального уровней существуют следующие сети Ethernet:
Технология 10BASE5.Используется толстый коаксиальный кабель для СSMA/CD. Цифра 10 означает поддерживаемую сетью скорость передачи в Мбит/с. BASE означает, что сеть узкополосная. 5 показывает максимальную длину кабеля в сотнях метров.
Рекомендуется не более 100 рабочих станций на один сегмент. Топология – шина. Для подключения используется универсальный AUI-разъем. Трансивер является выносным и подключается к кабелю с помощью спец.разъема, называемого вампиром.
Технология 10BASE3 ─ тонкий коаксиальный кабель. Топология – шина. Длина одного сегмента до 300 метров. Стандарт соединителя BNC. Возможно использование репитера, т.о. можно соединить до 5 сегментов, при этом рабочие станции могут находиться только в трех из пяти сегментов.
Технология 10BASE2 ─ тонкий коаксиальный кабель для CSMA/CD, при этом скорость передачи 10 Мбит/с с максимальными сегментами кабеля до 200 метров. Топология – шина.
Соединительное оборудование – стандарт BNC, трансиверы обычно встроены в сетевые карты. Для увеличения протяженности сегмента возможно использование устройства репитера (повторителя) аналогично 10BASE3.
Технология 10BASET – кабель типа витая пара для CSMA/CD. Стандарт 10BASET, принятый комитетом IEEE в 1990 году, поддерживает 10 Мбит/с при использовании провода в виде неэкранированной витой пары. Устройства могут быть удалены от центрального узла (хаба) до 100 метров.
Соединительное оборудование RJ-45. Топология – звезда. При построении используется активные разветвители (в Еthernet пассивного оборудования не существует). Из четырех пар кабеля на самом деле используются только две: одна пара ─ на передачу, вторая пара ─ на прием, поэтому возможно соединения рабочих станций без использования хабов с помощью спец. кабеля, называемого кроссовер.
Существуют два варианта реализации Ethernet на коаксиальном кабеле: так называемые тонкий и толстый Ethernet (точнее, Ethernet на ThinLAN (тонком кабеле) и Ethernet на ThickLAN (толстом кабеле). Названия пошли от формального различия в толщине используемого кабеля: в первом случае диаметр кабеля 0.2 дюйма, во втором ─ 0.4 дюйма.
Технология Token Ring.
Стандарт IEEE - 802.5. Маркерный метод доступа. Топология сети – классическое кольцо. Маркером в данном случае будем называть спец. тип фрейма, который постоянно циркулирует по кольцу и предоставляет право передачи данных от одной станции к другой. Скорость передачи данных до 25 Мбит/с.
Технические средства построения сети Token Ring:
Все оборудование разработано фирмой IBM. Для подключения используются два вида сетевых интерфейсов:
1. Интерфейсы с шинной архитектурой – для подключения персональных рабочих станций
2. Интерфейсы с канальной архитектурой – для подключения майнфреймов.
Математическое оборудование зависит от архитектуры.
Физически замкнутое кольцо образуют только сетевые устройства, называемые хабами, к которым подключаются клиентские машины. Каждый из хабов имеет два спец. порта: вход кольца и выход кольца, т.е. выход кольца одного хаба подключается к входу кольца следующего. Хабы между собой соединяются спец. кабелем, называемым соединительным. Рабочие станции к хабу присоединяются спец. кабель-адаптером. Если в сети используется только одни хаб, то порты входа и выхода кольца отключаются.
В простом случае маркерное кольцо работает следующим образом:
· станция, захватившая маркер, присоединяет к нему данные для отправки, выставляет в заголовке маркера признак занятости и передает данные в сеть
· данные идут по кольцу последовательно от станции к станции до получателя
· получать забирает данные из фрейма, определяет качество передачи, и фрейм с данной информацией отправляет дальше по кольцу
· отправитель, получив такой фрейм, проверяет информацию о качестве и в зависимости от передачи этих данных формирует либо повторную отправку, либо освобождает маркер
· маркер передается от станции к станции, последовательно вне зависимости от адресации
В сети Token Ring реализуется приоритетное обслуживание маркера доступа. В связи с этим каждой рабочей станции в кольце присваивается определенный уровень приоритета. Смысл приоритетного доступа заключается в том, что только станции с одинаковым приоритетом имеют равные права на использование сети.
Для реализации приоритетного доступа в стандартный маркер вводится спец.поле. внутри этого поля используются 3 бита для указания текущего приоритета в сети и называются биты приоритета (РРР). Чтобы станции с более высоким приоритетом могли захватывать маркер у станций с более низким приоритетом используются еще 3 бита поля, называемые биты резервирования (RRR).
Для реализации приоритетного доступа сетевые интерфейсы Token Ring используются спец. регистры для хранения информации о приоритетах:
1. регистр Rr используется для хранения значения битов резервирования;
2. регистр Pr используется для хранения информации из битов приоритета;
3. регистр Sr ─ стековый регистр для хранения значения Pr; используется в случае двойного перехвата маркера
4. Sx ─ стековый регистр для хранения предыдущего приоритета маркера при захвате;
5. Pm ─ содержит уровень приоритета сетевого интерфейса, т.е. приоритет рабочей станции.
Структура маркера Token Ring
1. пустой маркер аварийного прерывания.
| SD | ED |
SD – флаг начала маркера, ED – флаг окончания маркера.
2. стандартный пустой маркер Token Ring
| SD | AC | ED | ||||||
| P | P | P | T | M | R | R | R | |
AC – поле значений приоритета. Каждый бит поля имеет свое собственное значение: PPP – биты приоритета; RRR – биты резервирования; бит T – признак захвата маркера (0 – свободен, 1- захвачен); M – бит мониторинга, используется для проверки качества передачи в сети.