Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Когда пользователь закончит работу, NCP разрывает соединение с сетевым уровнем иосвобождает ранее занятый IP-адрес. После этого LCP-протокол разрывает соединение на канальномуровне. А затем компьютер говорит модему: «Положи трубку».РРР-кадры имеют формат, очень близкий к HDLC-кадрам. Основное различие состоит в том, что РРР байт-ориентированный, а HDLC - бит-ориентированный.
Для HDLC возможен кадр размером в 30,25 байт, адля РРР - нет. Формат РРР-кадра показан на рисунке 3-21.Рисунок 3-21. Формат PPP-кадраВсе РРР-кадры начинаются со стандартного байта: 01111110. Поле «Аddress» по умолчанию равно11111111. Поле «Control» по умолчанию равно 00000011, что означает «Unnumbered-кадр», т.е.нумерация передаваемых кадров и подтверждений в их получении не предполагается. В случаененадежной среды передачи данных есть вариант надежной передачи, описанный в RFC 1663.Так как значения полей «Address» и «Control» - константы, то LCP-протокол опускает их, экономя двабайта на передаче.
В поле «Protocol» указывается, какой тип пакетов будет в поле «Payload». Тамдопускаются пакеты протоколов LCP, NCP, IP, IPX, Apple Talk и других. Поле «Payload» имеет переменнуюдлину, по умолчанию она равна 1600 байт.На рисунке 3-22 показаны основные фазы установления соединения и его разрыва.Рисунок 3-22. Основные фазы установления соединения и его разрываВ таблице 3-23 приведены 11 типов LCP-пакетов, допустимых по протоколу RFC 1661.Таблица 3-23.
Типы LCP-пакетовНазваниеНаправлениеЗначениеConfigure-request®Список предлагаемых параметров и их значенийConfigure-ack¬Все параметры принятыConfigure-nak¬Некоторые параметры не принятыConfigure-reject¬Некоторые параметры недоступныTerminate-request®Требуется закрыть соединениеTerminate-ack¬ОК, соединение закрытоCode-reject¬Получен неизвестный запросProtocol-reject¬Запрошен неизвестный протоколEcho-request®Пришлите кадр обратноEcho-reply¬Вот ваш кадрDiscard-request®Сбросьте этот кадр (для проверки)3.5.4. Уровень канала данных в ATMТеперь вернемся к уровням АТМ-протокола.
Физический уровень в АТМ покрывает физическийуровень и уровень канала данных в OSI. Поскольку физический уровень АТМ на подуровне физическойзависимости не предъявляет каких-то специальных требований к физической среде, то мы сосредоточимнаше внимание на ТС-подуровне - подуровне преобразования при передаче.Когда прикладная программа посылает сообщение, оно движется вниз по АТМ-стеку, получаязаголовки, концевики, разбивается на ячейки и т.д. Проследим, что с ним происходит, когда ячейкидостигают ТС-подуровня и далее.3.5.4.1.
Передача ячеекПервый шаг - вычисление контрольной суммы заголовка. Заголовок состоит из 5 байт - 4 байтаидентифицируют виртуальное соединение и несут контрольную информацию, за ними следует 1 байт сконтрольной суммой. Контрольная сумма защищает только первые четыре байта и не затрагивает данные вячейке. Контрольная сумма вычисляется как остаток от деления содержимого 4 байтов на полиномx8 + x2 + x + 1. К этому остатку добавляется константа 01010101 для повышения надежности, в случае еслизаголовок содержит много нулей.Решение защищать контрольной суммой только управляющую информацию было принято с цельюсократить затраты на обработку на нижних уровнях.
Защита собственно данных возложена на верхниеуровни, если это необходимо. Как мы уже отмечали, многие приложения реального времени - передачавидео-, аудиоданных - более критичны к времени передачи, чем к степени искажения отдельных ячеек.Поскольку контрольная сумма покрывает только заголовок, то этот байт так и называется - HEC (HeaderError Control - контроль ошибки в заголовке).Другим важным фактором, повлиявшим на выбор этой схемы контрольной суммы, было то, чтоосновной средой для АТМ является оптоволокно. Исследования, выполненные компанией АТ&Т, показали,что оптоволокно - высоконадежная среда и единичные ошибки происходят в ней с вероятностью менее1%. Схема НЕС прекрасно справляется как с однобитными ошибками, так и множественными.Для надежной передачи ячеек была предложена схема, когда две последовательные ячейкиобъединяются через EXCLUSIVE OR, после чего получается новая ячейка, которая добавляется впоследовательность после первых двух.
В результате если хоть одна ячейка была принята с ошибкой илипотеряна, то она легко может быть восстановлена.После того как НЕС вычислен и добавлен в заголовок, ячейка готова к передаче. Среда передачиможет быть двух категорий - синхронной и асинхронной. В асинхронной среде ячейка посылается сразу,как только она готова к передаче. В синхронной среде ячейка передается в соответствии с временнымисоглашениями. Если нет ячейки для передачи, то ТС-подуровень должен сгенерировать специальнуюячейку ожидания.Другой вид служебных ячеек - OAM (Operation And Maintenance).
Эти ячейки используются АТМпереключателями для проверки работоспособности системы.Ячейки ожидания обрабатываются соответствующим ТС-подуровнем, а ОАМ-ячейки передаются наАТМ-уровень.Другой важной функцией ТС подуровня является генерирование ячеек в формате физической средыпередачи. Это значит, что ТС-подуровень генерирует обычную АТС-ячейку и упаковывает ее в кадрнадлежащей среды передачи.3.5.4.2. Прием ячеекИтак, на выходе ТС-подуровень формирует НЕС-заголовок, преобразует ячейку в кадр, формируетАТМ-ячейки и передает поток битов на физический уровень.
На противоположном конце ТС-подуровеньпроизводит те же самые действия, но в обратном порядке: разбивает поток бит на кадры, выделяетячейки, проверяет НЕС-заголовки и передает ячейки на АТМ-уровень.Самое трудное - выделить кадр из потока битов. На уровне битов ячейка - это 53 х 8 = 424 бита. Нетмаркеров ни начала, ни конца кадра. Как определить границы кадра?На ТС-подуровне есть сдвиговый регистр на 40 бит.
Если в этих 40 бит правые 8 представляют собойНЕС, то последующие 32 левых бита - заголовок ячейки. Если условие не выполнено, то все сдвигается наодин бит и проверка повторяется. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет обнаружен НЕС.Схема распознавания в том виде, как она описана не надежна. Вероятность того, что случайный байтбудет выглядеть как НЕС, равна 1/256.
Чтобы исправить эту схему, используют автомат, схема состоянийкоторого изображена на рисунке 3-24. Есть три состояния: HUNT, PRESYNCH, SYNCH. В состоянии HUNTищется НЕС. Как только найден похожий байт, автомат переходит в состояние PRESYNCH и отчитываетследующие 53 байта. Если предположение о том, что найденный НЕС - начало ячейки, то сдвиг на 53байта приведет к следующему НЕС. Происходит проверка последовательно d ячеек, после этогопроисходит переход в состояние SYNCH.Рисунок 3-24. Процедура поиска ячеекЕсли в состоянии SYNCH a последовательных ячеек оказались плохими, происходит переход всостояние HUNT.4. Доступ к среде передачи данныхВ этой главе рассматриваются протоколы доступа к среде передаче данных с множественнымдоступом. Как было указано в главе 1, есть два вида каналов передачи данных: «точка-точка» и смножественным доступом.
Канал «точка-точка» обеспечивает соединение только двух сторон: приемника ипередатчика. Проблемы синхронизации доступа там не столь сложны. Этот вид сред передачи характерендля WAN-сетей. Здесь мы рассмотрим протоколы для работы с каналами с множественным доступом или,как их еще называют, протоколы со случайным доступом.В средах с множественным доступом ключевым является вопрос: как определить, кому из абонентов,запросивших канал, предоставить право пользоваться этим каналом? Эту проблему можнопроиллюстрировать следующим примером. Представим себе конференцию по телефону, т.е.
когданесколько абонентов соединены каждый с каждым. Когда говорящий закончит речь, возможно, что сразунесколько участников конференции захотят высказаться. Они начнут говорить одновременно. Какпредотвратить хаос? Протоколы для решения этой проблемы составляют основу этой главы. Эти протоколыотносятся к подуровню канального уровня, который называется подуровнем доступа к среде или МАС Medium Access Control подуровнем канального уровня.
Выше этого подуровня действуют все те протоколы,о которых мы говорили в предыдущей главе. Протоколы этого подуровня регулируют доступ к каналу приналичии нескольких абонентов.4.1. Проблема предоставления каналаОсновной вопрос, который мы рассмотрим здесь, - как распределять единственный канал междумногими конкурирующими пользователями. Мы рассмотрим статическую и динамическую схемыраспределения доступа, а потом изучим конкретные алгоритмы, реализующие эти схемы.4.1.1.
Статическое предоставление каналаКак мы уже рассматривали ранее, есть два основных подхода к мультиплексированию несколькихконкурирующих пользователей на одном канале - частотное разделение (FDM) и временное разделение(TDM). Частотное разделение хорошо работает в условиях, когда число пользователей фиксировано, икаждый порождает плотную загрузку канала. Тогда каждому из них выделяется своя полоса частот,которую он использует независимо от других.Однако, когда число пользователей велико, их число меняется или трафик отдельных пользователейне регулярный, у FDM появляются проблемы. Если весь диапазон разделить на N полос и лишь немногимиз N потребуется передача, то большая часть пропускной способности не будет использована. Если числопользователей, кому необходимо передать данные, больше N, и мы жестко зафиксируем расписаниедоступа пользователей к каналу, то часть из них получит отказ из-за недостатка пропускной способности,хотя часть тех, кому канал будет предоставлен, может ничего не передавать или не принимать.Таким образом, статическое разделение канала на подканалы является неэффективным решениемпри предположении о постоянстве числа пользователей в среднем.
Положение усугубляет тообстоятельство, что трафик в сетях, как правило, носит взрывной характер (отличие пиковых нагрузок отсредних достигает 1000 раз).Это можно показать теоретически на следующей модели. Пусть мы хотим оценить Т - среднее времязадержки кадра в канале. Предположим, что у нас есть канал со скоростью С бит/сек., средняя скоростьпоступления кадров в который равна l кадров в секунду, а средняя длина кадра имеет экспоненциальноераспределение со средним 1/m бит/кадр.
Тогда теория массового обслуживания или, как ее еще называют,теория очередей дает нам следующее соотношение:Теперь разделим канал на N подканалов, каждый со скоростью C/N бит/сек. Скорость поступлениякадров в каждом из подканалов будет теперь l/N. Другими словами, что выгоднее иметь N разныхочередей, каждую из которых надо обслуживать медленно или одну, которую надо обслуживать быстро.Соответственно, получаем:Отсюда видно, что в сделанных предположениях частотное разделение в N раз хуже по сравнению стем, как если бы все кадры были бы распределены из единой очереди.Те же самые рассуждения можно применить и к временному разделению. Если каждомупользователю выделить свой слот и тот его не использует, то это пустая трата пропускной способностиканала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
