Реферат: Локальные сети

В то время, когда станция владеет маркером, она контролирует сеть. Захватив маркер (т. е.  пометив его признаком "занят"), передающая станция (станция А на рис.  2) помещает данные вслед за маркером и передает эти данные в кольцо. Мониторные функции КИУ заключаются в регенерации сигнала, проверке адреса в заголовке данных и передаче  данных следующей станции. В конце концов данные будут получены станцией-отправителем. Эта станция должна будет пометить маркер признаком "свободен" и передать его следующей станции в кольце. Это требование предотвращает монополизацию всего кольца одной станцией. Если маркер обходит кольцо и его не использует ни одна станция, то эта станция (отправитель) может опять захватить маркер и передать данные.

В некоторых системах предусматривается, что маркер удаляется из кольца, кадр другого пользователя помещается после первого элемента данных, а маркер помещается позади последнего элемента данных. Это дает эффект "подсадки" кадров  ( piggybacking) в сети, аналогичной вставке регистра, который приводит к циркуляции в кольце кадров нескольких пользователей. "Подсадка" особенно эффективна в случае больших колец, для которых характерно большое время задержки передачи по кольцу.

Маркерная шина.  Системы, основанные на маркерной шине, обеспечивают доступ к каналу таким образом, как если бы он был физическим кольцом. Протокол устраняет коллизии, которые могут иметь место в системах с контролем несущей ( с коллизиями) и допускают использование канала некольцевого (шинного) типа. Простой пример такой системы представлен на рис. 3.

Необходимо помнить, что маркерная шина не требует физического упорядочения станций, подключенных к шине. С помощью механизма логической конфигурации может быть обеспечен любой порядок передачи станцией маркера.

Протокол использует управляющий кадр, называемый правом доступа или маркером доступа. Этот маркер предоставляет шину в исключительное распоряжение станции. Станция, удерживающая маркер, использует шину в течение периода времени, необходимого для посылки и приема данных (или даже для опроса других станций), а затем передает маркер определенной станции. В шинной топологии все станции "слушают" канал и могут получить маркер доступа, но единственная станция, которая имеет возможность захватить канал,  - это станция, которая указана в маркере доступа. Все другие станции должны ждать своей очереди, чтобы получить маркер.

Станции получают маркер в циклической последовательности, что и образует логическое кольцо в физической шине. Этот вид передачи маркера называется  явной маркерной системой, поскольку шинная топология требует упорядочения использования канала станциями.

3. 2.  Приоритетные системы.

Важная группа сетевых систем передачи данных - это равноранговые приоритетные системы. Как следует из классификации (схема 1), эти системы представлены тремя подходами:приоритетный слотовый, контроль несущей (без коллизий) и передача маркера (с приоритетами).

3. 2. 1.  Приоритетные слотовые системы.

Приоритетные слотовые системы подобны обычным системам с квантованием времени и мультиплексированием, которые были рассмотрены нами ранее. Однако использование канала производится на приоритетной основе. Например, для использования канала можно предложить следующие критерии для установления приоритетов:

- предшествующее владение слотом (квантом времени);

- время ответа, которое удовлетворяет станцию;

- объем передаваемых данных;

- требования к характеристикам передачи данных в течение суток.

Приоритетные слотовые системы могут быть образованы без главной станции. Управление использованием слотов обеспечивается путем загрузки параметров приоритетов в каждой станции.

Приоритетные слотовые системы широко используются в спутниковой связи.

3. 2. 2.  Системы с контролем несущей (без коллизий).

Системы этого типа имеют много общих черт с сетями, основанными на контроле несущей (с коллизиями). Основное отличие состоит в использовании специальной логики для предотвращения возникновения коллизий. Системы без коллизий можно реализовать с помощью методов и средств, аналогичных тем, которые используются в слотовой сети. Еще один подход состоит в том, чтобы использовать в сети дополнительное  устройство, называемое таймером или арбитром. Это устройство определяет, когда станция может вести передачу без опасности коллизий. Временные параметры определяются каждой станцией;главная станция для использования канала не предусмотрена.

Каждый порт имеет предварительно установленный временной порог. После того как этот  временной порог пройден, порт на основании некотрого временного параметра определяет, когда можно вести передачу. (Это напоминает концепцию "захвата" маркера. )Значения времени могут устанавливаться на приоритетной основе, причем у порта с наивысшим приоритетом переполнение таймера наступает раньше всего. Если этот порт не намерен вести передачу, канал будет находиться в состоянии покоя. Станция со следующим по величине приоритетом обнаруживает, что канал свободен. Ее  таймер показывает, что лимит времени, когда может вестись передача, не исчерпан, поэтому она может захватить канал.

Станции с высоким приоритетом в случае, если они не ведут передачу, переводят канал в состояние покоя, что позволяет станциям с более низким приоритетом использовать его. В традиционных слотовых сетях время покоя представляет собой не что иное, как упущенные возможности для передачи данных. Однако сеть без коллизий использует арбитра, чтобы дать возможность станции со следующим по величине приоритетом в канале захватить время покоя, если у нее есть данные, которые необходимо передать. Этот подход значительно уменьшает время покоя канала.

3. 2. 3.  Системы с передачей  маркера (приоритетные).

Последний пример одноранговых приоритетных систем - это улучшенная схема передачи маркера, предполагающая дополнительное использование приоритетов в маркерной сети, как правило, маркерном кольце. Каждой системе,  подключаемой к маркерной сети, приписывается некоторый приоритет. Обычно назначается восемь приоритетов. Назначение приоритетной системы с передачей маркера состоит в том, чтобы дать каждой станции возможность зарезервировать использование кольца для следующей передачи по кольцу. Когда маркер и данные распространяются по кольцу, каждый узел анализирует маркер, который содержит поле резервирования. Если собственный приоритет узла выше, чем значение приоритета в поле резервирования, он увеличивает значение поля резервирования до своего уровня, тем самым резервируя маркер на следующий цикл. Если какой-то другой узел не увеличит еще больше значение поля резервирования, этой станции разрешается использовать маркер и канал во время следующей передачи  по кольцу.

Станция, захватывающая маркер, должна запоминать предыдущее значение поля резервирования в области своей временной памяти. После "высвобождения" маркера, когда он завершит полный оборот по кольцу, станция восстанавливает предыдущий запрос к сети, имеющий более низкий приоритет. Таким образом, как только маркер в следующем цикле делается свободным, станции с наивысшим значением резервирования разрешается его захватить. Приоритетные системы с передачей маркера широко применяются в ЛС, поэтому рассмотрим их более подробно.

3. 2. 4.  Приоритетное маркерное кольцо.

В маркерном кольце (приоритетном) для обеспечения доступа к сети на основе приоритетов используется маркер. У этого подхода есть много общего с обычным кольцом с передачей маркера. Например, маркер передается по кольцу и в самом маркере имеется индикатор, указывающий, занято или свободно кольцо. Маркер циркулирует непрерывно по кольцу, проходя через каждую станцию. Если станция желает передать данные и маркер свободен, она захватывает кольцо, превращая маркер в индикатор начала-кадра-пользователя, добавляя при этом данные и управляющие поля  и посылая кадр по кольцу к следующей станции.

Предполагается, что каждая станция просматривает маркер. Если оказывается, что маркер занят, принимающая станция должна регенерировать его и передать следующей станции. Копирование данных требуется только в том случае, если данные должны быть переданы прикладной системе конечного пользователя, связанной с этим конкретным узлом. После того как информация вернется на исходную станцию, которая произвела передачу данных, маркер снова восстанавливается в исходном виде (инициируется) и передается в кольцо.

В системах с передачей маркера (с приоритетами) станции имеют приоритеты, устанавливаемые для доступа к сети. Это достигается путем размещения в маркере индикаторов приоритета.

Общие принципы работы маркерного кольца. Предположим, что к маркерному кольцу подсоединены пять станций.  

Станция А обладает приоритетом доступа 1 (самым низким), станции B и D - приоритетами 2,  а станции С и Е имеют приоритет 3 (самый высокий). Предположим, что станция А уже захватила кольцо и передает кадры данных. В маркере имеется бит, который установлен в 1 для индикации того, что маркер занят. Следующая последовательность событий иллюстрирует один из подходов к приоритетной передаче маркера:

* Станция В получает кадр. У нее есть данные для передачи, поэтому она записывает свой приоритет, равный 2 в поле резервирования в маркере. Далее она передает маркер станции С.

* Станция С также определяет, что кольцо занято. У нее есть данные для передачи;она помещает 3 в поле резервирования вместо 2, записанной станцией В. Станция С затем передает кадр станции D. D должна уступить, она не может поместить свой приоритет 2 в поле резервирования, потому что там находится приоритет 3. Следовательно, она  передает кадр станции Е, которая анализирует поле резервирования. Видя, что в этом поле записано 3, она ничего не предпринимает, поскольку ее приоритет тоже равен 3.

* Станция А получает назад кадр. Она освобождает кольцо, восстанавливая маркер и передавая его станции В.

* Станции В не разрешено использовать маркер, потому что поле резервирования в маркере имеет значение 3, что на единицу больше приоритета станции В.

* Станции С разрешается захватить маркер, так как приоритет 3 не меньше индикатора приоритета в маркере. Она вводит данные в кольцо  и посылает кадр станции D.

* Станции D не разрешается записать свой приоритет 2 в поле резервирования. Поэтому она просто передает кадр станции Е.

* Е замещает приоритет станции В своим приоритетом, равным 3, и передает кадр станции А.   А,  поскольку  ее приоритет равен 1, не меняет значения поля резервирования.

* В также не меняет значения поля резервирования, так как приоритет этой станции равен 2.

* С получает обратно свой кадр и должна освободить кольцо. Она делает это и передает маркер станции.

* Станции D не разрешается захватить кольцо, поскольку ее приоритет 2 меньше индикатора поля резервирования, равного 3. Она передает маркер Е.

* Е захватывает кольцо, поскольку ее приоритет 3 не меньше индикатора резервирования, равного 3.

Как показано на рис. 4, маркер передается по кольцу от узла к узлу. Когда узел получает данные, которые предназначены станции в этом узле, он копирует данные для станции пользователя и передает кадр следующему узлу. Когда полный (занятый) маркер обращается к кольцу, станции претендуют на его использование во время следующей передачи по кольцу. В данной ситуации, если у всех станций есть данные для передачи, маркером фактически обмениваются за каждый проход две станции:С и Е, так как они имеют в кольце наивысший приоритет. Однако в большинстве ситуаций станции, имеющие наибольший приоритет, не всегда будут вести передачу при каждом обороте маркера. Следовательно, кольцевая конфигурация с приоритетами дает возможность станциям с низким приоритетом захватить кольцо в случае неактивности станций с более высоким приоритетом.

3. 2. 5.  Маркерная шина (с приоритетом).

Маркер (право на передачу) передается от станции к станции в убывающем порядке численных адресов станций. Когда станция определяет, что маркерный кадр адресован ей, она может перередавать кадры данных. Когда станция заканчивает передачу кадров данных, она передает маркер следующей станции в логическом кольце. Владея маркером, станция может временно делегировать свое право передачи другой станции, посылая кадр данных запрос-с-ответом.

После того как станция завершает передачу кадров данных, которые у нее были, станция передает маркер следующей станции в логическом кольце путем передачи маркерного управляющего кадра.

Послав маркерный кадр, станция слушает среду, чтобы удостовериться, что станция-преемник "услышала" маркерный кадр и находится в активном состоянии. Если станция-отправитель определяет, что вслед за маркером послан действительный кадр, она считает, что станция-преемник владеет маркером и ведет передачу. Если отправитель маркера не "слышит" действительного кадра, следующего за переданным ею маркером, она пытается оценить состояние сети и может принять меры для обхода неисправной станции путем установления нового преемника. В случае более серьезных неисправностей делаются попытки заново инициировать кольцо.

Если станция-преемник не ведет передачу, станция-отправитель обычно считает, что преемник находится в нерабочем состоянии. Отправитель затем передает кадр "кто следующий" ("who follows"), содержащий адрес своего предшественника. Станция, адрес предшественника которой совпадает с адресом "кто следующий", посылает кадр "установить преемника"("set successor"), содержащий ее адрес. Таким образом производится обход отказавшей станции в сети.

Добавление станций к сети производится в соответствии с подходом названным "окна ответа".

* Когда станция владеет маркером, она передает кадр "санкция-на-преемника" (solicit-successor). Адрес в кадре лежит между адресами этого узла и следующей станции-преемника.

* Владелец маркера ожидает время, равное длительности одного окна (длительность слота, равная двум максимальным задержкам распространения сигнала по шине).

* Если ответа нет, маркер передается узлу-преемнику.

* Если ответ есть, запрашивающий узел посылает кадр "установить преемника" и владелец маркера меняет адрес своего узла-преемника. Запрашивающий узел получает маркер, устанавливает свои адреса и продолжает работу.

Узел может "выпасть" из последовательности передачи. Получив маркер, узел посылает своему предшественнику кадр "установить преемника", который приказывает следующему узлу передать маркер его преемнику.

Хотя на рис.  3 система с маркерной шиной относится к классу равноранговых сетей без приоритетов, имеются необязательные возможности (опции) включения класса сервиса, которые делают систему приоритетно-ориентированной. Опция класса сервиса позволяет станциям  осуществлять доступ к шине на основе одного из четырех типов передаваемых данных:

* Синхронный - класс 6

* Асинхронный срочный - класс 4

* Асинхронный обычный - класс 2

* Асинхронный в доступное время -класс 0.

Станции, владеющей маркером, разрешается осуществлять управление шиной на основе таймеров приоритета. Таймеры предоставляют большее время более высоким классам трафика.

ЧАСТЬ 4.

4. 1.  Оценка зависимости показателей эффективности ППД типа "маркеное кольцо"  от различных параметров.

В главе 2. 3.  были перечислены показатели эффективности ППД. Рассмотрим насколько эффективным является использование ППД типа "маркерное кольцо" с точки зрения этих показателей.

"Маркерное кольцо"достаточно эффективно работает без централизованного управления.

С точки зрения конфликтных ситуаций этот ППД считается достаточно надежным. В данном случае конфликтные ситуации не возникают, так как любая станция может передавать данные только после захвата маркера.

Также в маркеном кольце имеется и широко применяется возможность приоритетного обслуживания.

При использовании ППД этого типа обеспечивается полное использование канала. Немаловажным преимуществом ППД типа "маркерное кольцо" является возможность использования в загруженных сетях.

ЧАСТЬ 5.

Заключение.

В данной работе были проанализированы и оценены протоколы и топологии, используемые в локальных сетях. В общем виде было рассмотрено как обмениваются данными устройства ООД в ЛС.

Данная оценка протоколов и топологий обусловлена характеристикой ЛС, где следует учитывать , что выбор рациональной схемы подключения и мультиплексирования не является критической проблемой, что нельзя сказать о глобальной сети.

Большинство ЛС используют протоколы, которые были детально описаны и оценены в части 3. В описание были включены существующие нормативные предписания, которые предусматривают использование какого-либо соглашения или метода в качестве обязательного или рекомендуемого.

Список использованной литературы:                

1.  Ю. Блэк  "Сети ЭВМ : протоколы   стандарты  интерфейсы" Москва , Изд-во "Мир"  1990

2.  А. В.  Бутрименко  "Разработка и эксплуатация сетей ЭВМ" Москва,  Изд-во "Финансы и статистика" 1990

3.  Д.  Бертсекас,  Р. Галлагер  "Сети передачи данных" Москва,  Изд-во "Мир" 1989

4.  А. В.  Гаврилов  "Локальные сети ЭВМ" Москва ,  Изд-во "Мир "   1990.