Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 80
Текст из файла (страница 80)
4 . 1 1 . Беспроводная локальная сеть: А передает (а); В передает (б)Сначала рассмотрим, что происходит, когда станция А передает станции В,как изображено на рис. 4.11, а. Если станция С опрашивает канал, то она не будет слышать станцию А, поскольку та расположена слишком далеко, и можетприйти к неверному выводу о том, что канал свободен и что можно посылатьданные. Если станция С начнет передавать, она будет интерферировать со станцией В и исказит кадр, передаваемый станцией А. Проблема, заключающаяся315втом, что одна станция не может слышать возможного конкурента, посколькуконкурент расположен слишком далеко от нее, иногда называется проблемойскрытой станции.Теперь рассмотрим обратную ситуацию: станция В передает станции А, какпоказано на рис.
4.11, 5. Станция С при опросе канала слышит выполняемую передачу и может ошибочно предположить, что она не может передавать данныестанции D, когда в действительности такая передача создала бы помехи только взоне от станции В до станции С, где в данный момент не ведется прием. Такаяситуация иногда называется проблемой засвеченной станции.Проблема заключается в том, что перед тем как начать передачу, станции необходимо знать, есть ли какая-нибудь активность вблизи приемника. ПротоколCSMA же всего лишь может сообщить об активности вокруг станции, опрашивающей канал. В случае передачи по проводу все сигналы достигают всех станций, поэтому во всей системе одновременно только одна станция может вестипередачу.
В системе с использованием радиосвязи, радиус передачи и приема которой ограничен небольшими зонами, одновременно могут передавать несколькостанций, если только они передают различным принимающим станциям, находящимся достаточно далеко друг от друга.Можно представить себе этот вопрос и по-другому. Допустим, в офисном здании у каждого работника имеется беспроводной портативный компьютер. И вот,например, Линда хочет отправить сообщение Марку. Компьютер Линды контролирует то, что происходит вокруг него, и, не обнаружив никакой активности, начинает передачу. В комнате, где находится Марк, при этом может возникнутьколлизия из-за того, что кто-то третий передает ему данные одновременно сЛиндой. Ее компьютер, естественно, этого обнаружить не может.Протоколы МАСА и MACAWОдним из первых протоколов, разработанных для беспроводных локальных сетей, является МАСА (Multiple Access with Collision Avoidance — множественныйдоступ с предотвращением столкновений) (Кагп, 1990).
Идея, лежащая в основеэтого протокола, заключается в том, что отправитель заставляет получателя передать короткий кадр, чтобы окружающие станции могли услышать эту передачу ивоздержаться от действий на время, требуемое для приема большого информационного кадра. Протокол МАСА проиллюстрирован на рис. 4.12.Рассмотрим ситуацию, в которой станция А передает станции В. Станция Аначинает с того, что посылает станции В кадр RTS (Request To Send - запрос напередачу), как показано на рис. 4.12, а. Этот короткий кадр (30 байт) содержитдлину кадра данных, который последует за ним. Затем станция В отвечает кадром CTS (Clear To Send — разрешение передачи), как показано на рис.
4.12, б.Кадр CTS также содержит длину информационного кадра (скопированную изкадра RTS). Приняв кадр CTS, станция А начинает передачу.Теперь посмотрим, как реагируют станции, которые слышат передачу одногоиз этих кадров. Любая станция, которая слышит кадр RTS, находится близко кстанции А и поэтому должна хранить молчание, пока кадр CTS не будет принятстанцией А. Станции, слышащие кадр CTS, находятся вблизи от станции В, еле-316Глава 4. Подуровень управления доступом к средеСеть Ethernetдовательно, должны воздержаться от передачи, пока станция В не получит кадрданных, длину которого они могут узнать из кадра CTS.Радиус передать ка А317ных.
Кроме того, было использовано свойство протокола CSMA — станции научились прослушивать эфир и воздерживаться от передачи кадра RTS, если рядом уже кто-то передавал такой же кадр той же станции. Также было решеносвязать алгоритм выдержки времени (в случае конфликта) не с отдельной станцией, а с потоком данных, то есть с парой станций «источник - приемник». Этоизменение протокола очень улучшило его. Наконец, был добавлен механизм обмена между станциями информацией о перегрузке. Кроме того, алгоритм выдержки времени в случае конфликта был несколько смягчен, что улучшило производительность системы.Сеть EthernetРадиуспередатчика вабРис.
4.12. Протокол МАСА: станция Л посылает кадр RTS станции В (а); станция S отвечаеткадром CTS станции А (б)На рис. 4.12 станция С находится в зоне станции А, но не входит в зону станции В. Поэтому она слышит кадр RTS, передаваемый станцией А, но не слышиткадр CTS, которым отвечает станция В. Поскольку она не интерферирует с кадром CTS, она не обязана воздерживаться от передачи в то время, пока пересылается информационный кадр. Станция D, напротив, находится близко от станции В, но далеко от станции А.
Она не слышит кадра RTS, но слышит кадр CTS,а это означает, что она находится вблизи станции, собирающейся принять кадр сданными. Поэтому ей нельзя вести передачу, пока этот кадр не будет передан.Станция Е слышит оба управляющих сообщения и так же, как и станция D,должна хранить молчание, пока не будет завершена передача информационногокадра.Несмотря на все меры предосторожности, конфликты все равно могут произойти. Например, станции В и С могут одновременно послать кадры RTS станции А.
При этом кадры столкнутся и не будут приняты. В этом случае передатчики, не услышав кадр CTS в установленный срок, ждут случайное время и послеэтого повторяют попытку. Алгоритм выдержки времени, использующийся в случае конфликта, называется двоичным экспоненциальным откатом, и мы изучимего, когда будем рассматривать сеть Ethernet.Основываясь на изучении модели протокола МАСА, Бхаргаван (Bharghavan)со товарищи в 1994 году осуществили тонкую настройку протокола МАСА, чтобы улучшить его производительность. Новый протокол был назван MACAW(МАСА for Wireless — МАСА для беспроводных сетей). Для начала исследователи заметили, что без подтверждений на уровне передачи данных потерянныекадры не передавались повторно, пока их нехватку не обнаруживал транспортный уровень.
Для решения этой проблемы был введен кадр подтверждения(АСК), которым получатель отвечал на каждый успешно принятый кадр дан-Итак, мы в целом закончили обсуждение общих вопросов, касающихся протоколов распределения канала. Пришло время перейти к практическим приложениям, в частности, к локальным сетям. Как уже было сказано в разделе «Ethernet»(глава 1), IEEE в свое время разработал серию стандартов IEEE 802, описывающихлокальные и региональные сети. Некоторые стандарты выжили, некоторые — нет(см.
табл. 1.4). Люди, верящие в реинкарнацию, считают, что одним из членовАссоциации стандартов IEEE является вновь родившийся Чарльз Дарвин, отбраковывающий слабые технологии. В общем-то, действительно выжили сильнейшие. Наиболее важны стандарты 802.3 (Ethernet) и 802.11 (беспроводные ЛВС).О 802.15 (Bluetooth) и 802.16 (беспроводные региональные сети) говорить всерьез пока не приходится.
Впрочем, в пятом издании этой книги, вероятно, можнобудет найти соответствующий анализ. В стандартах 802.3 и 802.11 физическиеуровни и уровни управления доступом к среде (MAC) различаются. Однако ужеподуровни управления логическим соединением (LLC, определен стандартом802.2) схожи, что позволяет организовать единое сопряжение с сетевым уровнем.Мы уже представили в общих чертах Ethernet в разделе «Ethernet» (глава 1)и больше не будем повторять этот материал. Вместо этого мы сразу обратимся крассмотрению таких технических деталей построения сетей Ethernet, как протоколы, а также новые технологии высокоскоростной (гигабитной) сети Ethernet.Так как Ethernet и IEEE 802.3 — это одно и то же (за исключением двух небольших деталей, которые мы вкратце обсудим), то многие используют оба названия.Мы тоже будем говорить то «Ethernet», то «IEEE 802.3».
Дополнительную информацию, касающуюся Ethernet, можно найти в книгах (Breyer and Riley, 1999;Seifert, 1998; Spurgeon, 2000).Кабели EthernetПоскольку само слово Ethernet связано с кабелем (ether — эфир, среда распространения сигнала), то именно с этого мы и начнем обсуждение. В сетях Ethernetобычно используются четыре типа кабеля, показанные в табл. 4.1.Исторически сложилось так, что кабель 10Base5 («толстый Ethernet») сталпервым носителем данных в сетях 802.3. Он внешне напоминал желтый садовый318Глава 4.
Подуровень управления доступом к средеСеть Ethernetшланг для поливки растений, и через каждые 2,5 м имелась маркировка местподсоединения отводов. (Стандарт 802.3 не требует, чтобы цвет кабеля былименно желтым, но рекомендует это.) Соединения обычно делаются на основеответвителей «зуб вампира» . Зуб ответвителя чрезвычайно аккуратно вводитсяна половину толщины внутренней жилы кабеля. Обозначение 10Base5 говорит оследующем: скорость работы — 10 Мбит/с, сигнал смодулированный (BASEband signaling), максимальная длина сегмента — 500 м. Итак, первая цифра названия _ э т 0 скорость в мегабитах в секунду. Затем следует слово Base (иногда егопишут заглавными буквами — BASE), указывающее на то, что сигнал передается набазовой частоте, то есть без модуляции. Когда-то был разработан широкополосный вариант 10Broad36, но он так и не появился на мировом рынке и практически исчез.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
