Лекции 2010-го года (1130544), страница 47
Текст из файла (страница 47)
В этом случае запускается новая процедура посылкой кадраSOLICIT_SUCCESSOR_2. В ней участвует процедура разрешения конфликтов. При этомвсе, кто хочет подключиться к кольцу, могут это сделать. Фактически кольцопереустанавливается.Другой вид проблем возникает, когда останавливается держатель маркера и маркерисчезает из кольца. Эта проблема решается запуском процедуры инициализации кольца. Укаждой станции есть таймер, который сбрасывается каждый раз, когда маркер появляется.Если значение этого таймера превысит некоторой заранее установленное значение, тостанция генерирует кадр CLAIM_TOKEN. При этом запускается алгоритм обратногодвоичного счетчика.31Если оказалось два и более маркера на шине, станция, владеющая маркером, увидевпередачу маркера на шине, сбрасывает свой маркер.
Так повторяется до тех пор, пока неостанется ровно один маркер в системе.4.3.3. Стандарт IEEE 802.5: кольцо с маркеромСети с кольцевой топологией известны давно и используются широко. Среди ихмногочисленных достоинств есть одно особенно важное - это не среда с множественнымдоступом, а последовательность соединений точка-точка, образующих кольцо.Соединения точка-точка хорошо изучены, могут работать на разных физических средах:витая пара, коаксиал или оптоволокно. Способ передачи в основном цифровой, в то времякак у 802.3 есть значительный аналоговый компонент. Кольцо также представляетсправедливую среду с известной верхней границей доступа к каналу. В силу этих причинIBM выбрало кольцо как основу своего стандарта, а IEEE включило его как стандарт 802.5- кольцо с маркером.Важной проблемой при создании кольцевой сети является «физическая длина» бита.Пусть данные передаются со скоростью R Mбит/сек.
Это значит, что через каждые 1/Rмксек. на линии появляется бит. Учитывая, что сигнал распространяется со скоростью 200м/мксек., то один бит занимает 200/R метров кольца. Отсюда, при скорости 1 Мбит/сек. идлине окружности 1 км кольцо вмещает не более 5 бит одновременно. Значение этогофакта станет ясно позднее.Как уже отмечалось, кольцо - это последовательность соединений точка - точка. Бит,поступая на интерфейс, копируется во внутренний буфер интерфейса и передается покольцу дальше (см.
рисунок 4-25). В буфере бит может быть проанализирован и,возможно, изменен. Эти операции вносят задержку на один бит в каждом интерфейсе.Рисунок 4-25. Устройство кольцаПока станциям нечего передавать, в кольце циркулирует маркер - особаяпоследовательность бит. Если станции нужно передать данные, она должна захватитьмаркер и удалить его из кольца. Это достигается изменением одного бита в 3-х байтноммаркере, в результате чего маркер тут же превращается в заголовок обычного кадра.32Поскольку в кольце может быть только один маркер, то только одна станция можетпередавать данные.
Так в сети «кольцо с маркером» решается вопрос доступа.Как следствие конструкции кольца с маркером, сеть должна иметь достаточнуюпротяженность, чтобы маркер мог уместиться в ней целиком, даже когда все станциинаходятся в ожидании. Задержки складываются из двух компонентов: 1 бит - задержка наинтерфейсе станции и задержка на распространение сигнала. Учитывая, что станциимогут выключаться, например, на ночь, следует, что на кольце должна бытьискусственная задержка, если оно недостаточно длинное.Интерфейс станций может работать в двух режимах: прослушивания и передачи. Врежиме прослушивания он лишь копирует бит в свой буфер и передает этот бит дальше покольцу.
В режиме передачи, предварительно захватив маркер, интерфейс разрывает связьмежду входом и выходом и начинает передачу. Чтобы быть способным за однобитовуюзадержку переключиться из одного режима в другой, интерфейс должен предварительнозабуферизовать данные для передачи.По мере распространения передаваемых битов по кольцу они будут возвращаться кпередающей станции. Она должна убирать их либо с линии, либо в буфер дляпоследующего анализа с целью повышения надежности передачи, либо просто сбрасывая.Поскольку кадр целиком никогда не появляется на линии, то архитектура сети кольца смаркером не накладывает никаких ограничений на длину кадра.
Как только станциязакончила передачу и удалила последний переданный бит с линии, она должнасгенерировать маркер и переключиться в режим прослушивания.В такой сети просто уведомлять о получении кадра. В каждом кадре есть битуведомления. Станция-получатель устанавливает этот бит при получении кадра.
Станцияотправитель при возвращении кадра анализирует этот бит и может определить, был лиэтот кадр получен. Так же можно поступать и с проверкой контрольной суммы, главное,чтобы эта проверка могла быть выполнена за однобитовую задержку.При малой загрузке станции в кольце сразу могут передавать свои сообщения. По мерероста загрузки у станций будут расти очереди на передачу и они в соответствии скольцевым алгоритмом будут захватывать маркер и вести передачу.
Постепенно загрузкакольца будет расти, пока не достигнет 100%.Теперь обратимся непосредственно к стандарту IEEE 802.5. На физическом уровне ониспользует витую пару со скоростью 1 или 4 Mбит/сек., хотя IBM позднее ввела 16Mбит/сек. Сигнал на линии кодируется с помощью дифференциального манчестерскогокода, используя запрещенные комбинации low-low и high-high для управляющих байтов.С кольцом связана одна серьезная проблема - если связь в кольце где-то нарушается, товся конфигурация становится неработоспособной. Проблема решается с помощью такназываемого кабельного центра.
Это решение показано на рисунке 4-26. В случае, есликакая-то станция выходит из строя, реле замыкается и станция исключается из кольца.Реле может управляться и программно, выводя временно станцию из кольца, например,для тестирования. Хотя стандарт 802.5 непосредственно не предписывает использованиекабельного центра, на практике он часто используется с целью повышения надежности иудобства обслуживания сети.Рисунок 4-26.
4 станции, соединенные через кабельный центр33Вместо станции к кабельному центру может присоединяться другой кабельный центр.Таким образом, кабельные центры могут объединяться в структуры, подобно тому какхабы соединяются в 802.3. Однако форматы и протоколы у них разные.4.3.3.1. Кольцо с маркером: протокол МАС-подуровняОсновные операции МАС-протокола довольно просты. При отсутствии данных по кольцуциркулирует 3-байтный маркер. Как только какой-то станции надо передать данные, онаинвертирует специальный бит в маркере с 0 на 1, превращая маркер в стартовуюпоследовательность байтов для передачи кадров и добавляя данные для передачи, как этопоказано на рисунке 4-27.Рисунок 4-27. Устройство маркера и кадра передачи данных34В нормальных условиях станция-отправитель должна постоянно забирать с линии биты,которые возвращаются к ней, обойдя кольцо.
Даже очень длинное кольцо вряд ли будетспособно вместить короткий кадр. Поэтому ранее посланные биты начнут возвращатьсяпрежде, чем станция закончит передавать кадр.Станция может держать маркер не более 10 мсек., если при инсталляции не былоустановлено иного значения. Если после отправки кадра остается достаточно времени, топосылаются следующие. После того как посланы все кадры или истекло время владениямаркером, станция обязана сгенерировать маркер и вернуть его на линию.Байты Starting delimiter и Ending delimiter отмечают начало и конец кадра соответственно.Они содержат запрещенные в дифференциальных манчестерских кодахпоследовательности. Байт Access control 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. Заними следует поле данных, которое может быть сколь угодно длинное, лишь бы егопередача уместилась во время 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 успешноскопирован, то инвертируется и бит С.
Кадр может быть не скопирован в силу разныхпричин: задержки, отсутствия места в буфере и т.п.Когда станция-получатель снимает ранее посланные биты с линии, она анализирует битыА и С. По их комбинации она может определить, успешно ли прошла передача. Возможнытри комбинации значений этих 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 кадрпочему-то не был принят, то у станции есть несколько попыток передать его. Биты А и Сдублируются в байте Frame status с целью повысить надежность, так как этот байт неподпадает под контрольную сумму.Ending delimiter содержит специальный бит, который устанавливает интерфейс любойстанции, если он обнаруживает ошибку. Там также есть бит, которым можно помечатьпоследний кадр в логической последовательности кадров.В 802.5 есть тщательно проработанная схема работы с приоритетами.
В среднем байте 3байтного маркера есть поле, отведенное для приоритета. Если станции надо передать кадрс приоритетом n, то ей придется ждать, пока появится маркер с приоритетом, меньшимили равным n. Кроме того, когда кадр с данными проходит по кольцу, станция можетуказать значение приоритета, который ей нужен. Для этого она записывает нужноезначение в поле Reservation bits. Однако если в нем уже записан более высокий приоритет,станция не может этого делать. После завершения передачи кадра генерируется маркер сприоритетом, зарезервированном в этом кадре.35Описанный механизм приоритетов имеет один недостаток: приоритет все время растет.Поэтому 802.5 предусматривает довольно сложные правила понижения приоритета. Сутьэтих правил сводится к тому, что станция, установившая наивысший приоритет, обязанаего понизить после передачи кадра.Заметим, что работа с приоритетами в кольце с маркером и шине с маркером организованапо-разному.
В шине с маркером каждая станция получает свою долю пропускнойспособности канала. В кольце с маркером станция с низким приоритетом может ждатьсколь угодно долго маркера с надлежащим приоритетом. Это различие отражает различиеподходов двух стандартов: что важнее - высокоприоритетный трафик или равномерноеобслуживание всех станций.4.3.3.2. Поддержка кольцаВ стандарте 802.5 поддержка кольца организована иначе, чем это сделано в 802.4. Тамбыл создан довольно длинный протокол для полностью децентрализованной поддержки.В 802.5 предусмотрено, что в кольце всегда есть станция-монитор, контролирующаякольцо. Если станция-монитор по какой-либо причине потеряет работоспособность, естьпротокол выбора и объявления другой станции-монитора на кольце.
Любая станцияспособна быть монитором.При включении или если какая-то станция заметит отсутствие монитора, она посылаеткадр CLAIM_TOKEN. Если она первая, кто послал такой кадр, то она и становитсямонитором. В таблице 4-28 показаны 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 presentЗаявление о наличии потенциальных мониторовСреди задач, которые должен решать монитор, есть следующие: слежение за наличиеммаркера, выполнение определенных действий, если нарушено, устранение грязи илибеспризорных кадров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
