sit-01a (1087903), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

• аналогичная логика применима и к оптоволоконным каналам, в которых ис­пользуются отдельные оптические маршруты: отдельный кабель для передачи и отдельный — для приема.

Новая версия технологии Ethernet — 1000BASE-ТХ, Gigabit Ethernet, при исполь­зовании медного кабеля использует все четыре пары одновременно, что вызывает постоянную коллизию. В прежних типах сетей Ethernet такая постоянная коллизия сделала бы сеть неработоспособной. Однако в версии 1000BASE-ТХ сложная система соединений позволяет нейтрализовать состояние постоянной коллизии, возникаю­щее из попытки получать по кабелю UTP максимально возможный объем данных.

8. Управление доступом к передающей среде.

Под управлением доступом к среде (Media Access Control — МАС) понимаются протоколы, которые в совместно используемой среде (коллизионном домене) опре­деляют, какому компьютеру предоставить право передавать данные. Подуровни МАС и LLC описываются IEEE-версией второго уровня. МАС и LLС являются подуровнями второго уровня. Существуют два общих типа МАС-подуровня:

• детерминистический (существует очередность предоставления доступа);

•недетерминистический (право передачи предоставляется первому обративше­муся по принципу «первым пришел — первым обслужен».

Технологии Token ring и FDDI являются детерминистическими, а Ethernet/802.3— недетерминистической (также называется вероятностной).

Детерминистические МАС-протоколы

Детерминистические МАС-протоколы при предоставлении права на передачу используют очередность, иногда шутливо называемую "передачей хода". Примером детерминистического протокола может служить протокол передачи маркера Token ring. В некоторых американских индейских племенах существовал обычай во время собраний передавать "говорящую палочку". Тот, кому она передавалась, получал право говорить. Когда этот человек заканчивал свою речь, он передавал палочку другому.

В этой аналогии совместно используемой средой был воздух, данными — слова говорящего, а протоколом — обладание "говорящей палочкой". Такую палочку можно было бы назвать маркером. Описанная ситуация аналогична сети, исполь­зующей протокол канального уровня Token ring. В сети Token ring отдельные станции образуют кольцо, как показано на рис.7. По такому кольцу циркулирует специ­альный маркер. Если какой-то станции требуется передать данные, она захватывает маркер, в течение определенного времени передает данные, а затем передает маркер в кольцо, где он может быть перехвачен другой станцией.

Недетерминистические МАС-протоколы

Недетерминистические МАС-протоколы используют механизм доступа согласно принципу "первым пришел — первым обслужен" (FCFS). Примером недетерминистического МАС-протокола является метод множественного доступа CSMA/CD.

При использовании этой технологии общего доступа среда Ethernet позволяет сете­вым устройствам конкурировать за право передачи. Станции в сети, использующей метод CSMA/CD, прослушивают сеть и ожидают момента, когда она будет свободна для передачи данных. Однако если две станции начинают передачу одновременно, то происходит коллизия (столкновение), и попытки передачи обеих станций оказы­ваются безуспешными. Все станции сети также узнают об этой коллизии и ожидают, когда канал передачи освободится. Передающие станции, в свою очередь, ожидают в течение некоторого случайным образом выбираемого промежутка времени перед попыткой повторной передачи, что уменьшает вероятность повторной коллизии.

Рис. 7. Сеть Token ring

9. Три топологии сети Ethernet и их МАС-протоколы

Тремя основными технологиями второго уровня являются Token ring, FDDI и Ethernet. Из этих трех технологий Ethernet используется гораздо чаще остальных, однако все три иллюстрируют различные подходы к реализации локальных сетей LAN. Они определяют элементы второго уровня (например, LCC, имена, метод соз­дания фреймов и МАС - подуровень), а также компоненты сигнализации на первом уровне и характеристики передающей среды. Ниже дается характеристика этих трех технологий.

• Технология Ethernet представляет собой логическую шинную топологию (информация проходит по линейной шине).

• Технология Token Ring представляет собой логическую кольцевую топологию (иными словами, информация перемешается по кольцу) и физическую звез­дообразную (соединения образуют звезду).

• Технология FDDI представляет собой логическую кольцевую (информацион­ный поток перемещается по кольцу) и физическую топологию двойного коль­ца (соединения образуют двойное кольцо).

10. МАС-подуровень и обнаружение коллизий

Среда Ethernet представляет собой широковещательную технологию совместного доступа. Используемый в среде Ethernet метод доступа CSMA/CD выполняет три функции:

• передачу и получение пакетов данных;

• декодирование пакетов данных и проверку действительности содержащихся в них адресов перед передачей их более высоким уровням модели OSI;

• обнаружение ошибок в пакетах данных или в работе сети.

При использовании метода доступа CSMA/CD сетевые устройства, имеющие данные для передачи, находятся в режиме "прослушивание сети перед передачей", иначе называемом "контролем несущей" (Carrier Sense - CS). В технологии Ethernet совместного доступа такой подход означает, что когда устройству требуется передать данные, оно должно предварительно удостове­риться в том, что сетевая среда свободна для передачи. После того как устройство проверило, что в сетевой среде нет сигналов, оно начинает передавать данные. Пе­редавая данные в виде сигналов, устройство продолжает прослушивание среды для того, чтобы быть уверенным в том, что другие устройства не ведут передачу одно­временно с ним. Если две станции ведут передачу одновременно, возникает колли­зия, как показано на рис.8. После окончания передачи устройство возвращается в режим прослушивания сети. В традиционной технологии Ethernet при совместном использовании среды передачи в каждый конкретный момент передавать данные может только одно устройство. В коммутируемой среде Ethernet это утверждение становится неверным.

Сетевые устройства способны обнаруживать возникновение коллизии, поскольку она сопровождается увеличением амплитуды сигнала и сетевой среде. Такая функ­ция называется обнаружением коллизий (Collision Detect - CD). Когда возникает коллизия, каждое устройство, которое в данный момент осуществляет передачу, продолжает ее в течение короткого промежутка времени для того, чтобы коллизию могли увидеть все устройства в сети. Когда все устройства увидели, что в сети про­изошла коллизия, передающие устройства вызывают алгоритм, известный как алго­ритм возврата (backoff/). После того как все передающие устройства осуществили возврат и воздержались от передачи в течение некоторого случайно выбранного (и, следовательно, разного у всех устройств) промежутка времени, любое устройство может попытаться вновь получить доступ к среде передачи. При возобновлении пе­редачи устройства, которые были вовлечены в произошедшую коллизию, не имеют приоритета в передаче данных. Процесс передачи в сети, использующей метод дос­тупа CSMA/CD, обобщенно показан па рис.9.

Рис.8 Метод доступа CSMA/CD

Ethernet представляет собой широковещательную технологию передачи данных. Это означает, что все устройства и сети могут "видеть" все фреймы, проходящие мимо них в сетевой среде. Однако не все устройства обрабатывают эти данные. Только устройство, МАС-адрес которого совпадает с МАС-адресом получателя, на­ходящимся во фрейме, копирует этот фрейм в свой буфер. В технологии Ethernet адреса протоколов третьего уровня, таких, как IР или IРХ, не просматриваются и не используются. Если МАС-адреса совпадают, то фрейм копируется в буфер и переда­ется на третий уровень для проверки соответствия IР или IРХ-адреса получателя адресу устройства.

После того как устройство проверило МАС- и IР-адрес, содержащиеся в данных, пакет проверяется на наличие в нем ошибок. Если они обнаруживаются, пакет от­брасывается. Устройство-получатель не информирует об этом отправителя, незави­симо от того, прибыл ли пакет благополучно или нет. По этой причине Ethernet называется сетевой структурой без установки соединения (connectionless) и негарантированной доставкой (best-afford delivery).

Рис. 9. Процесс получения доступа к. сетевой среде по методу CSMA/CD

Каналы передачи данных могут функционировать в одном из трех режимов: симплексном, полудуплексном и дуплексном. Различие между ними состоит в возможных направлениях передачи сигнала,

Симплексная передача (simplex transmission), как указывает само название, является самым простым режимом. Она также называется односторонней (однонаправленной), поскольку сигналы перемещаются только в одном направлении, как автомобили на улице с односторонним движением. Примерами симплексной связи могут служить радио- или телепередачи, как показано на рис.10.

Телевизионная компания

Телевизор

Те

Рис. 10. Симплексная передача

Полудуплексная передача (half-duplex transmission) представляет собой усовершенствованную симплексную передачу, поскольку сигналы могут передаваться в обоих направлениях. Однако, хотя передача и может осуществляться в обоих направлениях, но она происходит не одновременно, как показано на рис.11. Полудуплексная технология Ethernet, определенная в первоначальной спецификации Ethernet 802.3, использует только один провод, по которому сигнал может передаваться в обоих направлениях. Однако в каждый момент времени передача данных от передающей станции принимающей может происходить только в одном направлении. При этом для предотвращения коллизий используется протокол CSMA/CD, а в случае коллизии происходит повторная передача.

Рис. 11. Полудуплексная передача

Дуплексная передача (Full-duplex), как показано на рис.12, функционирует как улица с двусторонним движением. Потоки автомобилей могут двигаться в обоих направлениях одновременно. Дуплексная передача стала возможной благодаря применению технологии с коммутацией "Ethernet-коммутация". Дуплексная технология с использованием коммутации значительно увеличивает производительность сети, поскольку данные одновременно передаются и принимаются. Дуплексный Ethernet использует две пары проводов, которые позволяют станции-получателю и станции-отправителю одновременно обмениваться данными. Фактически в сети дуплексного Ethernet -режима коллизии вообще не происходят, поскольку технология коммутации при необходимости для двух устройств обменяться данными создает между двумя станциями виртуальный канал типа "точка-точка", или "микросегмент". Предполагается, что дуплексный Ethernet позволяет достичь стопроцентной эффективности использования канала в обоих направлениях. Это означает, что в дуплексном режиме Ethernet 10 Мбит/с предоставляют пользователю 20 Мбит/с. Коммутатор 100 Мбит/с в дуплексном режиме потенциально обеспечивает станции полосу пропускания 200 Мбит/с.

Рис. 12. Дуплексная передача

11. Синхронизация в сетях Ethernet

Характеристики

Список файлов реферата