Технологии Token Ring и FDDI
Технологии Token Ring и FDDI имеют значительно более сложную реализацию, чем та же самая технология Ethernet на разделяемой среде передачи данных. Во многом эта сложность была вызвана тем, что разработчики старались повысить эффективность технологии: увеличить отказоустойчивость, сделать среду предсказуемой, спроектировать приоритетное обслуживание определенных пакетов данных, например голосовой трафик, который чувствителен к задержкам. При этом это им удалось, например более развитый вариант Token Ring , а именно FDDI длительное время использовалась в качестве магистральных сетей кампусов предприятий.
Скорость передачи данных в сетях Token Ring
Первоначально скорость передачи данных составляла 4 Мбит/с, когда была впервые разработана в компании IBM, но несколько позже была увеличена до 16 Мбит/с. Система адресации в локальных сетях была такой же, как и в технологии Ethernet, то есть MAC-адреса были того же формата.
Метод доступа к сети
В сетях Token Ring для определения очередности узлов, которые будут иметь доступ к среде передачи данных использовался специальный кадр — токен , или маркер. Технология Token Ring имеет кольцевую топологию и данный маркер передаётся от узла к узлу в одном направлении. Узел, который владеет токеном, имеет право трансляции информации в разделяемую среду передачи данных. Таким образом отпадает вопрос о коллизиях в разделяемой среде передачи данных, которые присутствуют в технологии Ethernet. Также имеется лимит времени на владение токеном, чтобы узел не мог монопольно полностью захватить все ресурсы сети. По истечении времени владения узел передаёт токен соседнему узлу. Передача токена в сети Token Ring между узлами Проблема передачи чувствительного к задержкам трафика решается путём приоретизации кадров. Передающий узел устанавливает приоритет каждого кадра. Также сам токен всегда имеет определённый уровень приоритета в каждый момент времени.
Технология FDDI
Технологи FDDI является усовершенствованным вариант технологии Token Ring. В ней также используется кольцевая топология и передача токена от узла к узлу. А отличие заключается в том, что FDDI функционирует на больших скоростях и имеет более совершенный механизм обеспечения отказоустойчивости. Также это первая технология, которая начала применять оптическое волокно. Оптическое волокно начало применять как раз с 70-х годов прошлого века. Передача токена в FDDI В данной технологии имеется два кольца для передачи данных. Первичное кольцо является основным и по нему передаётся весь трафик, а вторичное резервным. В случае выхода из строя одного из узлов. Соседние узлы заворачивают трафик на вторично кольцо и восстанавливают кольцевую топологию по резервному пути. Образуется топология плоского кольца.
Рекомендуем хостинг TIMEWEB
Стабильный хостинг, на котором располагается социальная сеть EVILEG. Для проектов на Django рекомендуем VDS хостинг.
По статье задано0 вопрос(ов)
8.5.3. Технология Token Ring
Сети Token Ring, так же как и сети Ethernet, характеризует разделяемая среда передачи данных, которая в данном случае состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему требуется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциям права на использование кольца в определенном порядке. Это право передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном (token).
Технология Token Ring была разработана компанией IBM в 1984 году, а затем передана в качестве проекта стандарта в комитет IEEE 802, который на ее основе принял в 1985 году стандарт 802.5. Компания IBM использует технологию Token Ring в качестве своей основной сетевой технологии для построения локальных сетей на основе компьютеров различных классов — мэйнфреймов, мини-компьютеров и персональных компьютеров.
Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями — 4 и 16 Мбит/с. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается. Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мбит/с, имеют некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мбит/с.
Сеть Token Ring IBM подразумевает кольцеобразное соединение, причем все оконечные устройства подключаются с помощью устройства доступа к многостанционной сети (MSAU).
Идея Token Ring проста — любая станция, получившая специальную последовательность бит, называемую токеном, может быть активной. Токен передается от станции к станции по кольцу в определенной последовательности. Отсюда и название технологии.
Технология Token Ring является более сложной технологией, чем Ethernet. Она обладает свойствами отказоустойчивости. Главные особенности такой сети: надежность, гарантированная для каждой станции полоса пропускания и пассивная среда передачи. Собственно технология Token Ring изначально разрабатывалась именно для повышения надежности, которая была в те времена слабым местом Ethernet.
Надежность достигается за счет большой избыточности: ведь архитектура сети Token Ring представляет собой кольцо, которое в случае разрыва в одном месте может передавать информацию в обход. Кроме того, каждая станция самостоятельно генерирует токен в случае его потери, исправляет ошибки и шумы и выполняет множество других функций, которые и обеспечивают устойчивую работу сети.
Другой отличительной особенностью Token Ring является гарантированная полоса пропускания. Технология передачи данных такова, что все станции кольца в обязательном порядке получают доступ к сети за определенное время. Таким образом, количество станций, которые могут быть подключены к сети Token Ring, в процентном выражении будет больше, чем для Ethernet. В Token Ring не бывает ситуации, когда станция просто не дождалась своей очереди и посчитала сеть разорванной.
В сети Token Ring определены процедуры контроля работы сети, которые используют обратную связь кольцеобразной структуры — посланный кадр всегда возвращается в станцию — отправитель. За счет обратной связи кольца одна из станций — активный монитор — непрерывно контролирует наличие маркера, а также время оборота маркера и кадров данных. При некорректной работе кольца запускается процедура его повторной инициализации, а если она не помогает, то для локализации неисправного участка кабеля или неисправной станции используется процедура beaconing. В некоторых случаях обнаруженные ошибки в работе сети устраняются автоматически, например, может быть восстановлен потерянный маркер. В других случаях ошибки только фиксируются, а их устранение выполняется вручную обслуживающим персоналом.
Для контроля сети одна из станций выполняет роль так называемого активного монитора. Активный монитор выбирается во время инициализации кольца как станция с максимальным значением МАС-адреса.
Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний в работоспособном состоянии каждые 3 секунды генерирует специальный кадр своего присутствия. Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выборов нового активного монитора.
В сетях Token Ring используется маркерный метод доступа, который гарантирует каждой станции получение доступа к разделяемому кольцу в течение времени оборота маркера. Из-за этого свойства этот метод иногда называют детерминированным. К сетям с маркерным методом доступа кроме сетей Token Ring, относятся сети FDDI, а также сети, близкие к стандарту 802.4, — ArcNet, сети производственного назначения MAP.
В сети Token Ring кольцо образуется отрезками кабеля, соединяющими соседние станции. Таким образом, каждая станция связана со своей предшествующей и последующей станцией и может непосредственно обмениваться данными только с ними. Для обеспечения доступа станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения — маркер. В сети Token Ring любая станция всегда непосредственно получает данные только от одной станции — той, которая является предыдущей в кольце. Такая станция называется ближайшим активным соседом, расположенным выше по потоку (данных) — Nearest Active Upstream Neighbor, NAUN. Передачу же данных станция всегда осуществляет своему ближайшему соседу вниз по потоку данных.
Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде и передачи своих данных. Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника.
Все станции кольца ретранслируют кадр побитно, как повторители. Если кадр проходит через станцию назначения, то, распознав свой адрес, эта станция копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и передает в сеть новый маркер для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные. Такой алгоритм доступа применяется в сетях Token Ring со скоростью работы 4 Мбит/с, описанных в стандарте 802.5.
Время владения разделяемой средой в сети Token Ring ограничивается временем удержания маркера (token holding time), после истечения которого станция обязана прекратить передачу собственных данных (текущий кадр разрешается завершить) и передать маркер далее по кольцу. Станция может успеть передать за время удержания маркера один или несколько кадров в зависимости от размера кадров и величины времени удержания маркера. Обычно время удержания маркера по умолчанию равно 10 мс, а максимальный размер кадра в стандарте 802.5 не определен. Для сетей 4 Мбит/с он обычно равен 4 Кбайт, а для сетей 16 Мбит/с — 16 Кбайт. Это связано с тем, что за время удержания маркера станция должна успеть передать хотя бы один кадр. При скорости 4 Мбит/с за время 10 мс можно передать 5000 байт, а при скорости 16 Мбит/с — соответственно 20 000 байт. Максимальные размеры кадра выбраны с некоторым запасом.
В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется также несколько другой алгоритм доступа к кольцу, называемый алгоритмом раннего освобождения маркера (Early Token Release).
В соответствии с ним станция передает маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения приема. В этом случае пропускная способность кольца используется более эффективно, так как по кольцу одновременно продвигаются кадры нескольких станций. Тем не менее, свои кадры в каждый момент времени может генерировать только одна станция — та, которая в данный момент владеет маркером доступа. Остальные станции в это время только повторяют чужие кадры, так что принцип разделения кольца во времени сохраняется, ускоряется только процедура передачи владения кольцом.
Метод доступа основан на приоритетах: от 0 (низший) до 7 (высший). Станция сама определяет приоритет текущего кадра и может захватить кольцо только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать, выше (или равен) приоритета маркера. В противном случае станция обязана передать маркер следующей по кольцу станции.
Сети Token Ring работают на двух скоростях: 4 и 16 Мбит/с и могут использовать в качестве физической среды экранированную витую пару, неэкранированную витую пару, а также волоконно-оптический кабель. Максимальное количество станций в кольце — 260, а максимальная длина кольца — 4 км.
Один из главных недостатков Token Ring является несовершенство механизма поиска неисправности. Для обеспечения надежной работы Token Ring предусматривает автоматическую настройку кольца, которая иногда мешает оператору разобраться в происходящих в сети процессах, затрудняя поиск неисправностей и поддержку сети. Другим фактором, увеличивающим стоимость сети Token Ring, является избыточная функциональность каждой отдельной платы. Дело в том, что любая сетевая плата Token Ring является универсальным устройством доступа в сеть, и помимо обеспечения взаимодействия прикладного уровня выполняет много других функций по диагностике кольца, способу входа в среду передачи и т. д. Таким образом, их стоимость получается выше, чем стоимость аналогичных сетевых плат Ethernet.