4.3. Локальные сети на основе маркерной шины
Физически маркерная шина представляет собой линейный или древовидный кабель, к которому присоединены станции. Самой распространенной реализацией данного построения являются сети АrcNet. Логически соединение станций организовано в кольцо, в котором каждая станция знает адреса своих соседей «слева» и «справа». При инициализации логического кольца право посылать кадр получает станция с наибольшим номером. Переслав кадр, она передает право пересылки своему ближайшему соседу, посылая ему специальный управляющий кадр, называемый маркером (рис. 4.3).
Маркер перемещается по логическому кольцу, при этом право передачи кадров имеет только держатель маркера. Поскольку в каждый момент времени маркер может находиться только у одной станции, столкновений не происходит.
Физический порядок, в котором станции соединены кабелем, не имеет значения. Поскольку кабель является широковещательной средой, каждая станция получает каждый кадр, игнорируя кадры, адресованные не ей. Передавая маркер, станция посылает маркерный кадр своему логическому соседу по кольцу, независимо от его физического расположения.
Инициализация кольца осуществляется следующим образом. Когда все станции выключены и одна из них переходит в подключенный режим, она замечает, что в течение определенного периода в сети нет трафика (по сети ничего не передается). Тогда она посылает широковещательный запрос с требованием маркера. Не услышав никаких конкурентов, претендующих на маркер, она сама создает маркер и кольцо, состоящее из одной станции. Периодически она посылает управляющий кадр, предлагающий другим станциям присоединиться к кольцу. Пример передаваемого кадра при маркерной организации сети представлен на рисунке 4.4. Когда новые станции включаются, они отвечают на эти предложения и присоединяются к кольцу. При этом ее соседи «слева» и «справа» запоминают адрес вновь включенной в кольцо машины и провозглашают ее своим соседом.
При выходе из кольца некой станции она посылает своему предшественнику кадр, информирующий его о том, что с этого момента в место нее будет ее преемник. После чего она прекращает передачу.
Если некая станция выходит из строя, то если ее преемник не начал передавать кадры и не передал маркер дальше, маркер посылается еще раз. Если и после этого станция-приемник не ответила, то посылается широковещательный запрос с информацией об адресе преемника и о станции, которая должна быть следующей. Когда некая станция видит этот запрос с адресом своего предшественника — она широковещательным ответом провозглашает преемником себя, и вышедшая из строя станция удаляется из кольца.
Если станция выбывает из кольца вместе с маркером, то происходит инициализация кольца заново.
4.4. Сети на основе маркерного кольца
Локальные сети на основе маркерного кольца (Token Ring) строятся на кольцевой архитектуре, что подразумевает индивидуальные соединения «точка-точка». Управляющая станция генерирует специальное сообщение — маркер (token) и последовательно передает его всем компьютерам. Правом передачи данных обладает единственный компьютер, располагающий маркером. Как только маркер достигает станции, которая собирается передавать данные, последняя «присваивает » маркер себе и изменяет его статус на «занято». Затем маркер дополняется всей информацией, которую предполагалось передать, и снова отправляется в сеть. Маркер будет циркулировать в сети до тех пор, пока не достигнет адресата информации. Получающая сторона обрабатывает полученную вместе с маркером информацию и опять передает маркер в сеть. Когда маркер возвращается к исходной станции, он удаляется, после чего генерируется новый маркер. Циркуляция начинается заново (рис 4.5).
Серьезным недостатком такого типа построения сетей является то, что разрыв кабеля в одной точке приводит к полной остановке работоспособности сети.
На основе маркерного кольца строятся локальные сети Token Ring. В настоящее время существует две разновидности этого типа сетей с пропускной способностью 4 Мбит/с и 16 Мбит/с.
Одним из важнейших параметров сети является время реакции на запрос пользователя (Тр) – промежуток времени между моментом готовности подать запрос в сеть и моментом получения ответа на запрос, то есть возвращения отправленного кадра, что является подтверждением в получении этого кадра адресатом и
где Тож – максимальное время ожидания подачи кадра, Тобсл – время обслуживания запроса.
где Nрс – количество рабочих станций, а Тоб – время в течение которого маркер вместе с кадром совершает полный оборот в моноканале и
где Тс – время распространения сигнала в передающей среде через весь моноканал, Тk – время передачи кадра через моноканал, Тcз – время задержки передаваемого кадра по кольцу в узлах сети и, исходя из того, что
где Sk – длина кольцевого моноканала, Vc – скорость распространения сигнала, Ck – длина маркера и кадра, Vk – скорость передачи данных, Tз — время задержки маркера и кадра узлом, получаем
Тогда, с учетом формул (4.1) и (4.3) имеем
Пример 4.1. Определить время реакции на запрос пользователя в локальной сети построенной на топологии «маркерное кольцо» если известно, что Nрс = 25, Sk = 12,5м, Vc = 50000 км/с, Ck = 512байт, Vk = 4 Мбит/с, Tз = 1500мкс – скорость передачи кадра по моноканалу.
Предполагая, что Тобсл = Тоб и воспользовавшись формулами (4.3) и (4.4), получаем
Маркерный метод доступа
Token Ring – это наиболее распространенная технология локальной сети с передачей маркера. В таких сетях циркулирует (передается станциями друг другу в определенном порядке) специальный блок данных – маркер (token). Станция, принявшая маркер, имеет право передавать свои данные. Для этого она изменяет в маркере один бит (“маркер занят”), добавляет к нему свои данные и передает в сеть (следующей станции). Станции передают такой кадр дальше по кольцу, пока не достигнет получателя, который скопирует из него данные и передаст дальше. Когда отправитель получает свой кадр с данными совершивший полный круг, он его отбрасывает и либо передает новый кадр данных (если не истекло максимальное время владения маркером), либо изменяет бит занятости маркера на “свободен” и передает маркер дальше по кольцу.
В течение всего времени обладания маркером, до и после передачи своего кадра, станция должна выдавать заполняющую последовательность (fill sequence) – произвольную последовательность 0 и 1. Это делается для поддержания синхронизации и контроля за обрывом кольца.
Основной режим работы адаптера – повторение: передатчик побитно выдает данные, поступившие к приемнику. Когда у станции есть кадр для передачи и принят свободный маркер, станция переходит в режим передачи, при этом поступающий через приемник битовый поток анализируется на служебные кадры и либо (если обнаружен служебный кадр) инициируется прерывание (прекращение передачи своего кадра и выдача кадра прерывания), либо принятые данные отбрасываются.
В сетях Token Ring 4 Мбит/c станция освобождала маркер только после возвращения ее кадра данных. Сети Token Ring 16 Мбит/c используют алгоритм раннего освобождения маркера (Early Token Release): маркер передается в кольцо сразу по окончании передачи кадра данных. При этом по кольцу одновременно передается несколько кадров данных, но генерировать их в каждый момент времени может только одна станция – владеющая в этот момент маркером.
За правильной работой сети следит активный монитор (Active Monitor, AM), выбираемый во время инициализации кольца как станция с максимальным MAC-адресом. В случае отказа активного монитора, проводятся выборы нового (все станции в сети, кроме активного монитора, считаются резервными мониторами (Standby monitor). Основная функция активного монитора – контроль наличия единственного маркера в кольце. Монитор выпускает в кольцо маркер и удаляет кадры, прошедшие больше одного оборота по кольцу. Чтобы сообщить другим станциям о себе, активный монитор периодически передает служебный кадр AMP. Если за некоторое время (достаточное для оборота маркера по кольцу) маркер не вернется к активному монитору, маркер считается утерянным, и активный монитор генерирует новый маркер.
На режим передачи кадров влияют определенные в стандарте максимальные интервалы времени, за соблюдением которых следят специальные таймеры в сетевых адаптерах (приведены значения по умолчанию, администратор сети может их изменять):
· время удержания маркера (Token Holding, THT) – 8,9 мс; по истечении этого интервала станция должна прекратить передачу своих данных (текущий кадр можно передать) и освободить маркер; за время удержания маркера станция может передать несколько (небольших) кадров;
· допустимое время передачи кадра (Valid Transmission, TVX) – 10 мс; максимальное время, в которое должна уложиться передача одного кадра; контролируется активным монитором;
· время ожидания свободного маркера (No Token, TNT) – 2,6 с; время ожидания свободного маркера активным монитором; если за это время маркер не появится, активный монитор выполняет очистку кольца и генерирует новый маркер;
· период посылки AMP (Active Monitor, TAM) – 7 с;
· время ожидания AMP (Standby Monitor Detect AMP, TSM) – 16 с; если за этот интервал не было ни одного кадра AMP, инициируются выборы нового активного монитора.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Топология сети Кольцо
Эта топология очень похожа на шинную, но имеет два конструктивных отличия:
— сеть замкнута в кольцо — таким образом не требуются терминаторы;
— один из компьютеров сети создает «маркер», который передаётся от компьютера к компьютеру. Транспортный протокол, на основе которого как правило функционирует такая сеть, называется Token Ring.
Что такое маркер?
Маркер — это трехбайтовый фрейм, который передается от одного узла сети другому. Различают два режима работы сети с маркером: нормальный (скорость передачи данных в сети до 4 мбит/с) и с быстрым освобождением маркера (скорость передачи данных до 16 мбит/с). Эксперименты с внедрением этой технологии в 100 мегабитную сеть провалились, поэтому со временем от этой технологии отказались и в настоящий момент она является устаревшей и вряд ли когда-то встретится на вашем жизненном пути.
Для чего служит маркер?
Для того, чтобы не забивать сеть излишним транзитным трафиком и избежать коллизий вводится маркер. Принцип действия такой: начать передачу данных другому хосту в сети может только тот компьютер, который получил маркер. Если компьютер, получивший маркер, не ведёт передачу данных, то маркер переходит к следующему компьютеру. Остальные компьютеры сети, которые в данный момент не имеют маркера, являются слушателями. Исключением из этого правила являются сети, работающие в режиме быстрого освобождения маркера. В этих сетях компьютер, начавший передачу, сразу же генерирует свободный маркер.
Компьютер, получивший маркер и имеющий информацию для передачи, меняет один бит в маркере и запускает стартовый пакет, который летит к точке назначения. Пролетев круг, маркер, либо следующий пакет данных возвращается к отправляющей станции. При этом, отправляющая станция может проверить информацию из вернувшегося пакета и проверить, был ли доставлен пакет получателю. После этого пакет уничтожается.
Технология Token Ring имела и своих поклонников и своих противников, впрочем, она, как и любая другая технология, имеет свои плюсы и минусы.
— более высокая надежность передачи данных, т.к. сеть используется более «организовано» и не возникает коллизий;
— низкая стоимость прокладки, хотя кабеля требуется уже больше;
— при выходе из строя одного узла сети — остальные узлы продолжают полноценно работать (если не произошло повреждение кабеля).
— так же, как и шинная топология, топология Кольцо имеет существенный недостаток, — это сложность диагностики при повреждении кабеля;
— невозможность немедленно начинать передачу данных — необходимо дождаться маркера.
Внимание! Все вопросы по статье прошу писать в комментариях, расположенных ниже, чтобы получить бесплатный ответ.
На вопросы, написанные «в личку», отвечаю только за деньги.
Мат и оскорбления — удаляются, а их автор отправляется в бан навсегда.