Топологии локальных сетей. Среды передачи.

Топологии локальных сетей. Среды передачи.

ЛВС. Главная задача – обеспечить совместное использование ресурсов. Кроме того, это возможность выхода всех комп. ЛВС в глобальную сеть через один, подключенный к ней комп. Отличие ЛВС от глобальных сетей:

· Требуется более высокая скорость более(1Мбит/с)

· Выше требования к безошибочности (вероятность ошибки не более 10^-8)

· Желательно минимальное время ожидания установления связи

В ЛВС 2 типа абонентов:

ü Сервер – абонент сети, отдающий в сеть свой ресурс

ü Клиент(рабочая станция) – абон. Имеющий доступ к рес. сети

Топологии локальных сетей

Сейчас преимущественно используются 3 топологии: «звезда», «кольцо» и «шина».

В принципе были предложены также топологии «дерево» и «разомкнутое кольцо», но они не получили широкого распространения.

Сеть с топологией «звезда» может иметь 2 разновидности:

· «активная звезда» – в центре также имеется абонент;

· «пассивная звезда» – в центре просто соединение кабелей и нет никакой обработки информации.

Преимущество топологии «звезда» – конфигурация нечувствительна к выходу из строя кабеля (нарушается связь только с одним абонентом). Недостатками данной топологии являются:

· Высокие требования к надежности центрального узла (его выход из строя ведет к отказу всей сети);

· Ограниченное число абонентов (редко превышает 16), для увеличения их количества используется соединение нескольких «звезд».

К преимуществам топологии «кольцо» относятся:

· Топология допускает большое число абонентов (1024 и более)

· Топология нечувствительна к изменению числа абонентов;

· Наличие усиления сигналов в кольце позволяет сделать его достаточно большим (до десятков км.)

Недостатком этого типа сетей является то, что выход из строя любого адаптера или разрыв кабеля приводит к выходу ЛВС из строя.

Логически топология «шина» может работать и как «звезда» и как «кольцо». Преимущества «шины» – это большое допустимое число абонентов – до 1024, а также то, что она нечувствительна к выходу из строя компьютеров. Недостаток «шины» – чувствительность к повреждению кабеля.

Среды передачи информации

Практически всегда используется последовательная передача, хотя имелись попытки параллельной передачи. Например, кабель Cluster-bus ЛВС Cluster One содержал 11 проводников: 8 – для передачи данных, 2 – для протокола «рукопожатия» и 1 использовался для индикации активности шины.

Витая пара

Это, в основном, неэкранированные витые пары UTP (Unshielded Twisted-pair cable). UTP выпускаются пяти категорий (1 ÷ 5). В ЛВС допускается применение категорий 3...5. Кабели категории 5 могут работать до частот в 100 Мгц. Волновое сопротивление UTP составляет 100 Ом. Для кабеля категории 5 установлено, к примеру, и минимальное число скручиваний на 1 фут длины – 8 скручиваний. Применяются (но значительно реже из-за стоимости) и экранированные витые пары STP.

Коаксиальный кабель

Это толстый и тонкий коаксиальный кабель с сопротивлением 50 Ом. Пропускная способность кабеля достигает 500 Мбит/с в режиме модуляции высокочастотного сигнала и 100 Мбит/с – в немодулированном режиме.

Согласование электрической линии связи

Чтобы сохранить форму сигналов в кабеле (исключить отражения) применяют концевые согласователи – терминаторы. Нужно также произвести заземление кабеля в одной точке для предотвращения образования выравнивающего тока.

Волоконно-оптический кабель

Используется, в основном, тонкое (10 мкм) оптоволокно с длиной световой волны 0, 85 мкм или 1, 2 мкм. Скорость передачи достигает 3 Гбит/с. Длина – десятки километров. Кроме скорости имеются и такие преимущества, как высокая помехозащищенность и секретность (отсутствие излучения). Недостатками же являются малая механическая прочность и высокая сложность монтажа.

Радиоканал

Преимущества данной среды:

· Большие расстояния до объекта (до сотен км.);

· Высокие скорости передачи (до десятков Мбит/с);

· Простота смены расположения объектов;

· Не требуется кабель.

К недостаткам же относятся:

· Высокая стоимость аппаратуры;

· Низкая помехозащищенность и секретность передачи.

Инфракрасный канал

Преимущества этой среды:

· Не требуется кабель;

· Отсутствие чувствительности к электромагнитным помехам

Данная среда, однако, обладает такими недостатками, как:

· Высокая стоимость передатчиков и приемников;

· Невысокие скорости передачи (до 5 Мбит/с);

· Не обеспечивается секретность передачи.

Этот способ удобен для связи компьютеров в одной комнате. Наиболее естественный тип топологии при этом – " шина".

Методы кодирования информации

Чаще всего в ЛВС применяют 4 кода: NRZ, RZ, Манчестер II и 4В/5В.

Код NRZ

Этот код предъявляет минимальные требования к пропускной способности линии связи. Наиболее частое изменение сигнала в линии будет при непрерывном чередовании...01010101... Если скорость передачи составляет 10 Мбит/с (т.е. длительность одного бита 100 нс), частота изменения сигнала и, соответственно, требуемая пропускная способность линии связи составит 5 Мгц (период равен двум битам информации).

Самый большой недостаток кода – это отсутствие синхросигнала позволяющего приемнику согласовать свою работу с передатчиком. При длине блока в 1 – 2 Кбайта не помогает и кварцевый генератор.

Код NRZ нашел применение только для передачи коротких пакетов (до 1 Кбайта). Для синхронизации обычно вводится служебный стартовый бит. Самое известное применение кода – это последовательный порт ПК RS-232C (передача ведется байтами со стартовым и стоповым битами).

Код RZ (Return to Zero) представляет собой трехуровневый код

В первой половине битового интервала передается значащий уровень, а затем во второй половине – сигнал принимает нулевой уровень. Таким образом, особенностью кода является наличие перехода сигнала в каждом битовом интервале, что позволяет выделить строб (синхросигнал). Такой код определяется как самосинхронизирующийся. Не происходит потери синхронизации даже при больших длинах пакетов.

К недостатку этого кода относится необходимость вдвое большей полосы пропускания линии, чем для кода NRZ. Для скорости 10 Мбит/с требуется полоса в 10 Мгц.

Чаще всего этот код применяется в оптоволоконных сетях. Там используется следующая интерпретация: уровень 1 – «сильный свет», уровень 0 – «слабый свет», а уровень -1 – «отсутствие света». При таком кодировании даже при отсутствии передачи в канале есть свет, что указывает на его работоспособность.

Код Манчестер II

Этот код получил очень широкое распространение в ЛВС. Является самосинхронизирующимся кодом, Логическому нулю соответствует переход от «0» к «1» в середине битового интервала, а логической единице – такой же переход от «1» к «0». Наличие перехода позволяет легко выделить синхросигнал. Код требует пропускной способности в линии 10 Мгц при скорости передачи 10 Мбит/с (аналогично коду RZ).

Положительные особенности данного кода:

· Отсутствие постоянной составляющей в сигнале. Это позволяет применять для гальванической развязки импульсные трансформаторы;

· Легко детектировать занятость линии – достаточно контролировать, есть ли изменение сигнала в течение битового интервала.

Код4В/5В

Используется в оптоволоконной сети FDDI. Каждые 4 последовательных бита информации заменяются на 5-битовую комбинацию, которая выбрана таким образом, чтобы в коде можно было обязательно выделить синхросигнал. Символы синхронизации, следовательно, можно выделить в 5 раз реже, чем в кодах RZ и Манчестер II, но зато требуемая в линии полоса пропускания только на 25% больше, чем для кода NRZ. Таким образом, для скорости 100 Мбит/с требуется полоса пропускания 62, 5 Мгц.

В сети типа шина

Й алгоритм

CSMA– множественный доступ с контролем несущей (МДКН).

Абонент, желающий передать данные, следит за состоянием сети и в случае ее занятости ждет освобождения. Этот этап определяется как контроль несущей частоты, т.к. применяется код Манчестер II и, следовательно, можно говорить о несущей частоте. После освобождения канала абонент начинает передачу и отсылает свой пакет данных.

Столкновения пакетов от нескольких абонентов обнаруживаются только на этапе проверки контрольной суммы у получателя. Отправитель информируется об ошибке и искаженные пакеты передаются повторно. Такой метод применяется, например, в сети PC NET.

Й алгоритм

CSMA/CD – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (МДКН/ОК). Начало этого алгоритма аналогично CSMA, т.е. производится прослушивание канала и передача пакета после его освобождения. Однако, начав передачу пакета, абонент продолжает анализировать сигнал в канале. Обнаружив столкновение пакетов (по искажению передаваемой им информации), абонент передает еще некоторое время (усиливает столкновение, чтобы гарантировать его обнаружение другими абонентами), а затем отключается.

После этого абонент выдерживает случайно выбираемый интервал времени, повторяет попытку передачи, контролируя столкновения. Время задержки определяется как: Тзад = N*to, где N – случайное число; to – равняется 2L/V, где L – длина сети, V – скорость распространения сигнала в используемом канале.

Если возникает повторное столкновение, то существует достаточно много алгоритмов задания последующего Тзад. При одном из вариантов это время каждый раз увеличивается в 2 раза.

Сеть Ethernet использует этот метод с to = 51, 2 мкс.

Недостатками метода CSMA/CD являются: 1.Негарантированное время доступа; 2.Метод плохо реагирует на высокую загрузку (выше 30%).

Й алгоритм

CSMA/CA – множественный доступ с контролем несущей и избежанием конфликтов.После освобождения сети всеми ожидавшими абонентами передаются не пакеты, а специальный сигнал, контролируя который они обнаруживают конфликты в канале. Таким образом, здесь сталкиваются не пакеты, а только эти сигналы. Примером сети с таким алгоритмом является Omninet.

Методы доступа в кольце.

Маркерный метод управления.

При таком алгоритме исключены конфликты, т.к. применяется метод временного распределения сети между абонентами. Этот метод можно также определить как метод опроса или детерминированный и централизованный.

По кольцу запускается специальный пакет, называемый маркером (token).

маркер регистры

(a) Абонент (у которого есть что передавать) ждет " свободный маркер" (со специальной отметкой). Получив маркер, абонент помечает его как " занятый" и добавляет к нему свой пакет. Полученная связка (маркер +пакет) отправляется далее по кольцу.

(b) Абонент, распознавший свой адрес, принимает пакет, устанавливает в маркере специальный бит подтверждения и отправляет связку (метка +пакет) далее.

(c) Абонент-отправитель получает обратно свою посылку, освобождает маркер (помечает его как «свободный») и отправляет маркер далее по кольцу. Из анализа бита подтверждения (в маркере) отправитель выясняет, был ли пакет принят адресатом.

При таком методе один из абонентов в кольце должен следить за сохранностью маркера. Метод характерен гарантированным временем доступа, которое равно N*tпк, где N –число абонентов в кольце; tпк – время прохождения пакета по кольцу.

Этот метод применяется в кольцевых сетях Token Ring, а также в шинных сетях (Arcnet-Bus) и в «звезде» (Arcnet Star). В последних случаях организуется «логическое кольцо», т.е. все абоненты передают друг другу пакеты по замкнутой цепочке.

Метод кольцевых сегментов (слотов)

Примером такой сети может служить одна из первых ЛВС – Cambridge Ring.

В отличие от предыдущего метода здесь могут передавать одновременно несколько абонентов. Вместо одного маркера в сети используется несколько слотов (от 2 до 8), которые выполняют функцию, близкую к маркеру – функцию временных меток. В интервале между слотами может поместиться от 8 до 32 байт информации. Алгоритм обмена следующий:

a) Абонент разбивает подготовленную к передаче информацию на маленькие пакеты – слоты.

b) Абонент дожидается свободного слота в кольце и загружает туда свой пакет. В каждом слоте имеются: признак занятости, поля сетевых адресов приемника и передатчика, а также бит признака конца передачи.

c) Абонент-получатель выбирает информацию из слота и устанавливает в нем бит подтверждения.

d) Передавший слот абонент получает его обратно после полною оборота по кольцу, анализирует бит подтверждения и помечает слот как свободный.

Передачу по этому методу могут вести сразу несколько абонентов, причем они не обязательно занимают соседние слоты.

В данном методе необходим монитор или центральный узел, который бы следил за сохранностью слотов и восстанавливал их в случае утери.

Метод вставки регистров

Абонент подготавливает информацию для передачи, размещая ее в специальном буфере передачи. Абонент дожидается появления промежутка в потоке данных в кольце и вставляет туда свой передающий регистр. Приходящие из кольца данные записываются вовремя передачи в специальный буфер, из которого затем посылаются в кольцо.

Функции Сетевых адаптеров

Уровни 1 и 2 модели OSI (Open System Interconnection) реализуются обычно аппаратно. Именно к этим уровням относятся названия конкретных аппаратных средств, такие как Ethernet, Arcnet, Token Ring и т.д. Уровни же 3, 4 и 5 обеспечивают взаимодействие передающего и принимающего абонентов, формируя виртуальный канал связи. Эти уровни реализуются в основном средствами сетевой ОС или сетевой оболочки (иногда отдельные функции возлагаются на аппаратуру).

Сетевые адаптеры

Сетевые адаптеры (контроллеры, карты) – являются основной частью аппаратуры ЛВС. Часто минимальный набор аппаратуры для создания ЛВС – это адаптеры и соединительные кабели.

Задача сетевого адаптера – сопряжение компьютера и среды передачи с учетом принятых в данной сети правил обмена информацией.

Двумя важнейшими группами функций сетевого адаптера являются:

· Магистральные (сопряжения с компьютером);

· Сетевые (организации обмена в сети)

Магистральные функции

Это организация сопряжения с системной магистралью ПК. Сопряжение возможно и через принтерный порт Centronics и через последовательный интерфейс RS-232C. Однако эти способы применяются чрезвычайно редко из-за низкой скорости обмена.

Наибольшее же распространение получил обмен через шину ISA. Чаще всего используется байтовый или пословный обмен. Иногда применяется прямой доступ к памяти (ПДП – DMA).

Сетевые функции

1) Гальваническая развязка ПК и локальной сети (для оптоволокна она не нужна). Чаще всего применяются импульсные трансформаторы.

2) Иногда используются оптроны. В сети Ethernet производится анализ постоянной составляющей в сети (для обнаружения конфликта). Тогда гальванически развязывается приемопередатчик.

3) Функция преобразования в сетевой код и обратное преобразование.

Чаще всего используется код Манчестер II (но могут быть и коды RZ, 4В/5В).

4) Преобразование параллельного кода в последовательный при передаче и обратное преобразование на приеме.

Используются различные виды сдвиговых параллельно-последовательных регистров.

Буферирование

Арбитраж сети.

Эта функция зависит от топологии сети и протоколов обмена. При топологии «кольцо» функция сводится только к распознаванию свободного маркера.

Наиболее сложно реализуется в сетях типа «шина» со случайным доступом. Там это связано с выполнением метода CSMA/CD или аналогичного алгоритма. Возможна программная реализация этой функции или значительной ее части.

Подсчет контрольной суммы.

Обычно применяют аппаратное вычисление. Используют сдвиговые регистры с обратными связями. Производится аппаратное деление на образующий полином используемого циклического кода, например g(x) = x¹⁶+x¹²+x⁵+1.

Пример реализации сетевого адаптера Ethernet С труктура адаптера на базе ИС фирмы National Semiconductor (см. рис. 1.16.).

DP8390 — Контроллер сетевого интерфейса. Реализует протокол по стандарту ШЕЕ 802.3. • Выполняется преобразование параллельный код последовательный код.• Вычисляется контрольная сумма пакета.• Распознается сетевой адрес в принимаемом пакете.• Имеется внутренний 16-байтовый буфер типа FIFO.• Реализуется управление внешним буферным ОЗУ объемом 64 Кбайт. DP8391 — выполняет функции последовательного сетевого интерфейса. Производится кодирование и декодирование кода Манчестер II и преобразует уровни входных и выходных сигналов. DP8392 — Выполняет функции приемопередатчика коаксиального кабеля. Основное назначение - прием сигналов из кабеля сети и передача сигналов в сеть, выполненную на тонком коаксиальном кабеле (тонкий Ethernet или Cheapemet).

Эти три ИС выполняют все перечисленные ранее сетевые функции. Coax -> DP8392 -> Трансф. развязка -> DP8391 -> DP8390 -> Комп

Аппаратура сети Ethernet

Данная сеть получила наибольшее распространение. Разработчик – фирма Xerox (1972 г.). В 1980 г. эту сеть поддержали фирмы DEC и Intel. Объединение трех фирм получило название DIX. В 1985 году стараниями DIX сеть стала международным стандартом IEEE 802.3.

В сети используется метод CSMA/CD. У сети имеется свыше 100 млн пользователей и она занимает 80% рынка ЛВС.

Основные характеристики стандарта 802.3 следующие:

топология «шина»;

· среда передачи – коаксиальный кабель;

· скорость передачи – 10 Мбит/с;

· максимальная длина – 5 км;

· максимальное число абонентов – 1024;

· длина сегмента сети – до 500 м;

· количество абонентов на одном сегменте – до 100;

· передача узкополосная (моноканал).

В «классической» сети Ethernet применяется толстый и тонкий 50-омный коаксиальный кабель. В последнее время определены версии для таких сетей с витой парой и с оптоволоконном кабелем. Передача по сети ведется пакетами переменной длины. Возможны: индивидуальная, групповая и широковещательная адресация. Помимо стандартной «шины» применяются также топологии «пассивная звезда» и «дерево». При этом используются репитеры и пассивные (репитерные) концентраторы, соединяющие различные сегменты сети.

В качестве сегмента может выступать и единичный абонент. Логически, несмотря на такую топологию, сеть остается «шиной», т.к. сигнал от каждого абонента распространяется сразу во все стороны и не возвращается назад. Обязательное требование – отсутствие в топологии замкнутых путей (петель).

Расчет максимальной длины сети. Дискрет временных задержек в Ethernet составляет 51, 2 мкс. Это максимальное время двойного (кругового) прохождения сигнала по кабелю («шине»). Если исходить из соотношения 2L/V < 51, 2 мкс, то при задержке сигнала в кабеле 4нс/м получаем максимальную длину кабеля 6, 4 км. Но для метода доступа CSMA/CD есть еще одно ограничение – минимальная длительность пакета тоже должна быть больше двойного времени прохождения сигнала 2L/V, с тем чтобы пакет не закончился раньше, чем все абоненты обнаружат столкновение. То есть минимальная длина пакета должна составлять 51, 2 мкс. При длительности одного бита в 100 не (при скорости передачи 10 Мбит/с) получаем, что пакет должен содержать не менее 512 бит, т.е. 64 байта. На рисунке показан формат пакета Ethernet. Минимальная длина такого пакета – 72 байта, но без учета преамбулы (8 байт) минимальная длина составит 64 байта. Стандарт предполагает, что преамбула пакета может уменьшаться при прохождении через репитеры, концентраторы и трансиверы.

9. Типы ЛВС Ethernet.мСтандарт определяет 4 основных типа сети Ethernet в зависимости от используемой среды передачи:

10BASE 5 (толстый коаксиальный кабель)10BASE 2 (тонкий коаксиальный кабель) 10BASE-T (витая пара) 10BASE-F (опт кабель)

В этих наименованиях: «10» – это скорость передачи (10 Мбит/с); BASE – указывает на то, что передача ведется в основной полосе частот (без модуляции высокочастотного сигнала); «5» – длина сегмента до 500 м; «2» – длина сегмента до 200 м (точнее она составляет 185 м); «Т» – витая пара; «F» – оптоволоконный кабель. Аппаратура 10BASE 5 В настоящее время этот тип сети уже мало распространен из-за сложности работы с толстым коаксиальным кабелем (диаметром примерно 1 см). Для соединения кусков кабеля и подключения терминаторов применяются специальные разъемы N-типа. Для подключения к кабелю предусмотрены АМР-соединители. Непосредственно на кабеле располагается специальный трансивер MAU (Medium Attachment Unit). От него к адаптеру компьютера идет трансиверный кабель (длиной до 50 м). Максимальная длина сегмента – 500 м. Число компьютеров на сегменте– до 100. Максимальное число сегментов – 5. Максимальная длина сети – 2, 5 км.Расстояние между компьютерами на сегменте – не менее 2, 5 м. Таким образом, сеть может иметь до 500 абонентов. Аппаратура 10BASE 2 Диаметр тонкого кабеля составляет около 5 мм. Такой кабель более гибкий, легче монтируется, в 3 раза дешевле толстого. Максимальная длина сегмента – 185 м. Максимальное число сегментов – 5. Таким образом максимальная длина сети – 925 м. На одном сегменте допускается не более 30 абонентов. Минимальное расстояние между абонентами – 0, 5 м. В сети может быть до 150 абонентов. Аппаратура 10BASE-T Такой тип сети развивается с 1990 года и становится все более популярным. Передача сигналов осуществляется по двум парам проводов, каждая из которых передает только в одну сторону. Каждый из абонентов подключается с помощью такого кабеля к концентратору, использование которого здесь обязательно. Концентратор производит смешение сигналов от абонентов для обеспечения метода CSMA/CD. Таким образом, используется конфигурация «пассивная звезда», которая работает как «шина». Кабель для подключения к концентратору имеет диаметр примерно 6 мм, длина – до 100 м, должен быть UTP-кабель категории не менее 3. Такой тип сети имеет встроенный контроль правильности соединений. При отсутствии передаваемой информации абоненты непрерывно посылают сигнал NLP (Normal Link Pulse), по наличию которого определяется целостность кабеля. Аппаратура 10BASE-F

Передача сигналов ведется по двум оптоволоконным кабелям, передающим сигналы в разные стороны. Длина волны в кабеле – 850 нм. Используется топология с концентратором типа «пассивная звезда», реализующая «шину». Применяются внешние трансиверы FOMAU (Fiber Optic Medium Attachment Unit). Кроме функций обычного трансивера такое устройство осуществляет также преобразование электрического сигнала в оптический и наоборот. Длина трансиверного кабеля (AUI-кабеля) не должна превышать 25 м. Длина оптоволоконного кабеля от FOMAU до концентратора не должна быть больше 2 км.

Концентраторы: Коммутирующие концентраторы передают информацию между сегментами, но не передают конфликты с сегмента на сегмент. Репиторные же устройства представляют собой набор повторителей и никак логически не разделяют подключенные к ним сегменты.

Аппаратура сети FDDI

Стандарт этой сети, предложенный ANSI (Американский институт стандартов) был изначально ориентирован на скорость 100 Мбит/с и применение оптоволокна с длиной волны 850 нм.

За основу стандарта FDDI взят маркерный метод доступа IEEE 802.5 сети Token Ring. Есть только небольшие отличия, цель которых обеспечить высокую скорость передачи на большие расстояния. Использование оптоволокна дает такие преимущества как:

· высокие помехозащищенность и секретность передачи;

· прекрасную гальваническую развязку.

Топология сети – «кольцо», причем применяются две разновидности оптоволоконного кабеля. Оптоволокно позволяет выполнять полнодуплексную передачу со скоростью в 200 Мбит/с (каждый из двух каналов работает на скорости 100 Мбит/с).

Характеристики сети следующие:

· Максимальное количество абонентов – 100;

· Максимальная протяженность кольца сети – 20 км;

· Максимальное расстояние между абонентами – 2 км;

· Метод доступа – маркерный.

Маркерный метод доступа обеспечивает (в отличие от CSMA/CD) гарантированное время доступа и отсутствие конфликтов.

Ограничение в 20 км связано не с затуханием сигнала, а с необходимостью ограничения времени полного прохождения сигналов по кольцу для обеспечения предельно допустимого времени доступа.

Максимальное же расстояние в 2 км между абонентами определяется как раз затуханием сигналов в кабеле.

Для передачи применяется специально разработанный для этого стандарта код 4В/5В, обеспечивающий скорость 100 Мбит/с при пропускной способности кабеля – 125 Мбод.

Структура системы:

Здесь могут применяться два класса адаптеров:

· Адаптеры класса А могут подключаться и к внешнему и к внутреннему кольцам сети. При этом обеспечивается скорость обмена до 200 Мбит/с или возможность резервирования.

· Адаптеры класса В подключаются только к внешнему кольцу.

Кроме абонентов (с адаптерами) в сети могут использоваться связные концентраторы. Их включение в топологию позволяет собрать в одно место все точки подключения с целью контроля за работой сети, диагностики неисправностей, упрощения реконфигурации.

Маркерный метод доступа в этой сети несколько отличается от используемого в Token Ring. Здесь применяется множественная передача маркера. В Token Ring свободный маркер передается абонентом только после возвращения к нему пакета. В FDDI новый маркер посылается сразу вслед за завершением передачи пакета. Последовательность действий следующая:

1) Абонент, желающий передать, ждет маркер, который идет вслед за каждым пакетом.

2) Когда маркер пришел, абонент удаляет его из Сети и передает свой пакет.

3) Сразу после передачи пакета абонент посылает новый маркер.

Используется следующий гибкий механизм реакции на загрузку сети:

· Абонент ведет отсчет времени обращения по сети маркера, сравнивая реальное время обращения (TRT) с заранее установленным контрольным временем его прибытия (PTT),

· Если маркер возвращается раньше, чем истечет РТT – абонент может передавать информацию.

· Если же значение TRT оказывается больше, чем РТТ – это означает, что сеть сильно загружена, и абонент может передавать только самую необходимую информацию.

Величины контрольного времени РТТ могут устанавливаться различными для разных абонентов. Такой механизм позволяет поддерживать загрузку сети на оптимальном уровне. В стандарте FDDI, в отличие от Token Ring, не предусмотрена возможность установки приоритетов и резервирования. Вместо этого все абоненты разделяются на две группы:

· Асинхронные абоненты, для которых время доступа к сети не слишком критично;

· Синхронные абоненты, для которых время доступа жестко ограничено.

В стандарте предусмотрен специальный алгоритм обслуживания для каждой из групп.В сети могут применяться как 16-разрядные, так и 48-разрядные сетевые адреса (режим задается специальным битом в поле управления). Размер поля данных может быть переменным, но суммарная длина пакета не должна превышать 4500 байт. Поле преамбулы служит для начальной синхронизации пакета.

Уровни эталонной модели.

ЭМ ВОС выделяет 7 представленных уровней, но оставляет открытым вопрос их наполнения.

Функции уровней.

Произвольный (N)-уровень в общем случае включает в себя следующие функции.

1. Выбор протокола. На уровне может использоваться несколько протоколов, поэтому для организации (N) – соединения необходимо, чтобы (N) – объекты выбрали единый (N) протокол – иначе они просто не поймут друг друга.

2. Установление и расторжение соединения. Для установления соединения должны быть выполнены условия: должно иметься (N-1)-соединение; оба (N)-объекта должны быть готовы к выполнению обмена данными по протоколу.

Т.о, для соединения объектов 7-го уровня необходимо представление соединения представительским, сеансовым, и т.д. уровнями, вплоть до физического.

Расторжение (N)-соединения может быть: нормальным – по инициативе одного из связанных с ним (N+1)-объектов; аварийным – при возникновении ошибок в (N) или одном из нижележащих уровней.

3. Мультиплексирование и расщепление соединений. Мультиплексирование означает, что несколько (N)-соединений пользуются (N-1)-соединением. При этом возникают след. проблемы:

- необходима идентификация данных, относящихся к каждому (N)-соединению;

- управление каждым (N)-соединением должно учитывать пропускную способность (N-1)-соединения, с учетом работы других N-партнеров.

При расщеплении – одно (N)-соединение использует несколько (N-1)-соединений.

При этом возникают след. проблемы:

- управление применяемыми (N-1)-соединениями;

- дробление данных для их передачи по разным (N-1)-соединениям, контроль и восстановление последовательности на приемной стороне.

4. Передача нормальных данных. Это процедуры обмена (N)-объектами (N)-ПБД, каждый из которых содержит (N)-УИП и (N)-ДП.

5. Передача срочных данных. (Срочные данные используются для целей синхронизации, экстренного уведомления о сбоях). Передача этих данных производится по особому подканалу, т.к. она не зависит от состояния потока нормальных данных.

6. Управление потоком данных. (протокольное/интерфейсное).

Протокольное – регулирует скорость передачи (N)-ПБД между (N)-объектами. Интерфейсное – регулирует скорость передачи между (N+1) и (N)-объектами.

Прикладной уровень

Задача уровня – обеспечение взаимодействия между прикладными процессами, расположенными в разных вычислительных системах. Этот уровень содержит все функции, отсутствующие на более низких уровнях, но необходимые для взаимодействия открытых систем.

Прикладной уровень – это самый близкий к пользователю уровень OSI. Он отличается от остальных уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из других уровней OSI; однако он обслуживает ими прикладные процессы, лежащие за пределами модели OSI. Примерами таких прикладных процессов могут служить программы обработки электронных таблиц, текстовые процессоры, программы банковских терминалов и т.д.

Прикладной уровень определяет наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные программы, а также устанавливает соглашения по процедурам устранения ошибок и управления целостностью передаваемой информации. Этот уровень принимает также решение о наличии достаточных ресурсов для предполагаемой связи.

Прикладные протоколы – это соглашения по процедурам обслуживания прикладных процессов и пользователей сети, которые:

• имеют стандартную форму для задач одного класса приложений;

• нейтрализуют для пользователей различия хост-систем.

Прикладные протоколы подразделяются на 2 класса:

Системно-ориентированные (базовые). Это, например:

• Протокол обмена управляющей информацией СМIР;

• протокол услуг каталогов DS, разработанный на базе рекомендации Х.500 МККТТ.

Проблемно-ориентированные. К ним относятся, например:

• удаленный ввод, передача и обработка заданий JTM;

• обработка сообщений MHS;

• передача и управление файлами FTAM (File Transfer, Access and Management);

• распределенная обработка документов ODIA; и т.д.

Нa рис показана обобщенная структурная схема прикладного уровня, включающая:

- SASЕ – специальный прикладные сервисные элементы;

- CASE – стандартные прикладные сервисные элементы;

- UE-элемент пользователя;

- SAP – точка доступа к услугам.

В этой схеме UE – это та часть прикладного процесса, которая непосредственно связана с его работой с сетью. Стандартные прикладные сервисные элементы необходимы для обращения к точкам доступа и выполнения административных функций уровня. Примерами CASE являются:

- сервисный элемент управления ассоциацией – ACSE);

- сервисный элемент получения доступа к операциям отдаленного устройства – ROSE);

- сервисный элемент надежной передачи– RTSE). Прикладные протоколы могут взаимодействовать в рамках прикладного уровня по иерархической схеме, как это показано на рис.

18. Уровень представления Преобразование из кодов в коды сети.

Главные задачи уровня – преобразование данных (их форматов, кодов, структур), передаваемых между сеансовым уровнем и прикладным процессом, а также выполнение при необходимости шифрования и сжатия данных.

Основная же функция уровня представления – согласование синтаксиса данных. (На прикладном уровне согласуется семантика, т.е. смысловое представление). К синтаксису относятся: применяемый набор символов, кодировка данных, способы представления данных на экранах дисплеев, при печати и т.д.

В каждом соединении между открытыми системами выделяются 3 синтаксиса

Уровень представления содержит средства для преобразования между синтаксисом передачи и двумя другими синтаксисами.

В первых реализациях этого уровня делалась попытка преодолеть открытыми системами кодов – ASCII и EBCDIC. Такого рода подсистемы применяются сейчас, например, в рамках протокола электронной почты MIME. Там применяются специальная система кодирования BASE 64.

Затем была предложена концепция виртуального устройства (процесса), т.е. условного, гипотетического, имеющего стандартный набор характеристик и правил функционирования. Такой подход позволяет прикладному процессу взаимодействовать только с одним типом (виртуальным) устройства либо процесса, а не с десятками и сотнями типов, используемых в современных сетях. Были введены три основных типа виртуальных устройств:

• виртуальный терминал;

• виртуальный файл;

• виртуальное задание. Примером протокола виртуального терминала является протокол Telnet стека TCP/IP.

Современная реализация данного уровня базируется на спецификации абстрактного синтаксиса ASN.I, различия только в кодировке данных.

Пользователи представительской службы на этапе установления соединения согласовывают между собой допустимое при передаче множество абстрактных синтаксисов. В процессе передачи возможно изменение этого согласованного множества. Объект-отправитель, описывает передаваемые данные, пользуясь, правилами ASN.1. На приемной стороне производится обратное преобразование данных к тому виду, который принят в данной открытой системе.

Передаваемые между абонентами элементы данных предваряются специальным ярлыком, который содержит следующие поля.

• Идентификатор класса (значения: универсальный, прикладной, контекстно-зависимый, личный).

• Признак формы (примитивный или комбинированный).

• Значение (имеется 27 типов, среди них: Boolean, Integer, NumberString, VideoTextString, GraphicString и т.д.).

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒