Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Так повторяется до тех пор, пока не останется ровно одинмаркер в системе.4.3.3. Стандарт IEEE 802.5: кольцо с маркеромСетискольцевойтопологиейизвестныдавноииспользуютсяшироко. Среди их многочисленных достоинств есть одно особенноважноеэтонесредасмножественнымдоступом,апоследовательностьсоединенийточка-точка,образующихкольцо.Соединения точка-точка хорошо изучены, могут работать на разныхфизических средах: витая пара, коаксиал или оптоволокно. Способпередачивосновномцифровой,втовремякаку802.3естьзначительныйаналоговыйкомпонент.Кольцотакжепредставляетсправедливую среду с известной верхней границей доступа к каналу.В силу этих причин IBM выбрало кольцо как основу своего стандарта,а I E E E в к л ю ч и л о е г о к а к с т а н д а р т 8 0 2 . 5 - кольцо с маркером.Важнойпроблемойприсозданиикольцевойсетиявляется«физическая длина» бита.
Пусть данные передаются со скоростью RMбит/сек.Этозначит,чточерезкаждые1/Rмксек.налиниипоявляется бит. Учитывая, что сигнал распространяется со скоростью200 м/мксек., то один бит занимает 200/R метров кольца. Отсюда,при скорости 1 Мбит/сек. и длине окружности 1 км кольцо вмещаетне более 5 бит одновременно.
Значение этого факта станет яснопозднее.Как уже отмечалось, кольцо - это последовательность соединенийточкаточка.Бит,поступаянаинтерфейс,копируетсявовнутренний буфер интерфейса и передается по кольцу дальше (см.рисунок 4-25) . В б у ф е р е б и т м о ж е т б ы т ь п р о а н а л и з и р о в а н и , в о з м о ж н о ,изменен.Этиоперациивносятзадержкунаодинбитвкаждоминтерфейсе.Рисунок 4-25. Устройство кольцаПока станциям нечего передавать, в кольце циркулирует маркер особаяпоследовательностьбит.Еслистанциинужнопередатьданные, она должна захватить маркер и удалить его из кольца.
Этодостигаетсяизменениемодногобитав3-хбайтноммаркере,врезультате чего маркер тут же превращается в заголовок обычногокадра. Поскольку в кольце может быть только один маркер, то толькооднастанцияможетпередаватьданные.Таквсети«кольцосмаркером» решается вопрос доступа.Как следствие конструкции кольца с маркером, сеть должна иметьдостаточнуюпротяженность,чтобымаркермогуместитьсявнейцеликом, даже когда все станции находятся в ожидании. Задержкискладываются из двух компонентов: 1 бит - задержка на интерфейсестанцииизадержканараспространениесигнала.Учитывая,чтостанциимогутвыключаться,например,наночь,следует,чтонакольце должна быть искусственная задержка, если оно недостаточнодлинное.Интерфейсстанцийможетработатьвдвухрежимах:прослушиванияипередачи.Врежимепрослушиванияонлишькопирует бит в свой буфер и передает этот бит дальше по кольцу.
Врежимепередачи,предварительнозахвативмаркер,интерфейсразрывает связь между входом и выходом и начинает передачу. Чтобыбыть способным за однобитовую задержку переключиться из одногорежима в другой, интерфейс должен предварительно забуферизоватьданные для передачи.Померераспространенияпередаваемыхбитовпокольцуонибудут возвращаться к передающей станции. Она должна убирать ихлибо с линии, либо в буфер для последующего анализа с цельюповышения надежности передачи, либо просто сбрасывая. Посколькукадр целиком никогда не появляется на линии, то архитектура сетикольца с маркером не накладывает никаких ограничений на длинукадра.
Как только станция закончила передачу и удалила последнийпереданныйбитслинии,онадолжнасгенерироватьмаркерипереключиться в режим прослушивания.В такой сети просто уведомлять о получении кадра. В каждомкадре есть бит уведомления. Станция-получатель устанавливает этотбитприполучениикадра.Станция-отправительпривозвращениикадра анализирует этот бит и может определить, был ли этот кадрполучен.
Так же можно поступать и с проверкой контрольной суммы,главное, чтобы эта проверка могла быть выполнена за однобитовуюзадержку.При малой загрузке станции в кольце сразу могут передаватьсвоисообщения.Помереростазагрузкиустанцийбудутрастиочереди на передачу и они в соответствии с кольцевым алгоритмомбудут захватывать маркер и вести передачу. Постепенно загрузкакольца будет расти, пока не достигнет 100%.Теперь обратимся непосредственно к стандарту IEEE 802.5. Нафизическом уровне он использует витую пару со скоростью 1 или 4Mбит/сек., хотя IBM позднее ввела 16 Mбит/сек. Сигнал на линиикодируетсяспомощьюдифференциальногоманчестерскогокода,используязапрещенныекомбинацииlow-lowиhigh-highдляуправляющих байтов.Скольцомсвязанаоднасерьезнаяпроблемаеслисвязьвкольцегде-тонарушается,товсяконфигурациястановитсянеработоспособной.
Проблема решается с помощью так называемогок а б е л ь н о г о ц е н т р а . Э т о р е ш е н и е п о к а з а н о н а рисунке 4-26. В с л у ч а е ,если какая-то станция выходит из строя, реле замыкается и станцияисключаетсяизкольца.Релеможетуправлятьсяипрограммно,выводя временно станцию из кольца, например, для тестирования.Хотя стандарт 802.5 непосредственно не предписывает использованиекабельногоцентра,напрактикеончастоиспользуетсясцельюповышения надежности и удобства обслуживания сети.Рисунок 4-26. 4 станции, соединенные через кабельный центрВместо станции к кабельному центру может присоединяться другой кабельный центр.
Таким образом,кабельные центры могут объединяться в структуры, подобно тому как хабы соединяются в 802.3. Однакоформаты и протоколы у них разные.4.3.3.1. Кольцо с маркером: протокол МАС-подуровняОсновные операции МАС-протокола довольно просты. При отсутствии данных по кольцу циркулирует3-байтный маркер. Как только какой-то станции надо передать данные, она инвертирует специальный битв маркере с 0 на 1, превращая маркер в стартовую последовательность байтов для передачи кадров идобавляя данные для передачи, как это показано на рисунке 4-27.Рисунок 4-27. Устройство маркера и кадра передачи данныхВ нормальных условиях станция-отправитель должна постоянно забирать с линии биты, которыевозвращаются к ней, обойдя кольцо. Даже очень длинное кольцо вряд ли будет способно вместитькороткий кадр. Поэтому ранее посланные биты начнут возвращаться прежде, чем станция закончитпередавать кадр.Станция может держать маркер не более 10 мсек., если при инсталляции не было установлено иногозначения.
Если после отправки кадра остается достаточно времени, то посылаются следующие. После тогокак посланы все кадры или истекло время владения маркером, станция обязана сгенерировать маркер ивернуть его на линию.Байты Starting delimiter и Ending delimiter отмечают начало и конец кадра соответственно.
Онисодержат запрещенные в дифференциальных манчестерских кодах последовательности. Байт Accesscontrol содержит маркерный бит, Monitor bit, Priority bits, Reservations bits (они будут описаны позднее).Поля Destination address и Source address такие же, как и в стандартах 802.3 и 802.4. За нимиследует поле данных, которое может быть сколь угодно длинное, лишь бы его передача уместилась вовремя владения маркером. Поле контрольной суммы такое же, как и в 802.3 и 802.4.Байт, которого нет ни в 802.3 ни в 802.4 - Frame status.
В нем есть биты А и С. Когда кадрпоступает к станции-получателю, ее интерфейс инвертирует бит А. Если кадр успешно скопирован, тоинвертируется и бит С. Кадр может быть не скопирован в силу разных причин: задержки, отсутствия местав буфере и т.п.Когда станция-получатель снимает ранее посланные биты с линии, она анализирует биты А и С. Поих комбинации она может определить, успешно ли прошла передача. Возможны три комбинации значенийэтих битов:1.А=0, С=0 - получатель отсутствует2.А=1, С=0 - получатель есть, но кадр не принят3.А=1, С=1 - получатель есть и кадр принятБиты А и С обеспечивают автоматическое уведомление о получении кадра. Если кадр почему-то небыл принят, то у станции есть несколько попыток передать его.
Биты А и С дублируются в байте Framestatus с целью повысить надежность, так как этот байт не подпадает под контрольную сумму.Ending delimiter содержит специальный бит, который устанавливает интерфейс любой станции,если он обнаруживает ошибку. Там также есть бит, которым можно помечать последний кадр в логическойпоследовательности кадров.В 802.5 есть тщательно проработанная схема работы с приоритетами.
В среднем байте 3-байтногомаркера есть поле, отведенное для приоритета. Если станции надо передать кадр с приоритетом n, то ейпридется ждать, пока появится маркер с приоритетом, меньшим или равным n. Кроме того, когда кадр сданными проходит по кольцу, станция может указать значение приоритета, который ей нужен. Для этогоона записывает нужное значение в поле Reservation bits.
Однако если в нем уже записан более высокийприоритет, станция не может этого делать. После завершения передачи кадра генерируется маркер сприоритетом, зарезервированном в этом кадре.Описанный механизм приоритетов имеет один недостаток: приоритет все время растет. Поэтому802.5 предусматривает довольно сложные правила понижения приоритета. Суть этих правил сводится ктому, что станция, установившая наивысший приоритет, обязана его понизить после передачи кадра.Заметим, что работа с приоритетами в кольце с маркером и шине с маркером организована поразному. В шине с маркером каждая станция получает свою долю пропускной способности канала.
Вкольце с маркером станция с низким приоритетом может ждать сколь угодно долго маркера с надлежащимприоритетом. Это различие отражает различие подходов двух стандартов:высокоприоритетный трафик или равномерное обслуживание всех станций.чтоважнее-4.3.3.2. Поддержка кольцаВ стандарте 802.5 поддержка кольца организована иначе, чем это сделано в 802.4. Там был создандовольно длинный протокол для полностью децентрализованной поддержки. В 802.5 предусмотрено, что вкольце всегда есть станция-монитор, контролирующая кольцо. Если станция-монитор по какой-либопричине потеряет работоспособность, есть протокол выбора и объявления другой станции-монитора накольце.
Любая станция способна быть монитором.При включении или если какая-то станция заметит отсутствие монитора, она посылает кадрCLAIM_TOKEN. Если она первая, кто послал такой кадр, то она и становится монитором. В таблице 4-28показаны кадры для поддержки кольца.Таблица 4-28. Кадры поддержки кольцаКонтрольное полеНазваниеЗначение кадра00000000Duplicate address testПроверка, имеют ли 2 станции одинаковый адрес00000010BeaconЛокализация разрыва кольца00000011Claim tokenПопытка стать монитором00000100PurgeРеинициализация кольца00000101Active monitor presentПериодически рассылается монитором00000101Standby monitor present Заявление о наличии потенциальных мониторовСреди задач, которые должен решать монитор, есть следующие: слежение за наличием маркера,выполнение определенных действий, если нарушено, устранение грязи или беспризорных кадров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
