13. Классификация и особенности моделей «клиент-сервер».

Можно предложить различные схемы разделения приложений на части. В следующей достаточно детальной модели предлагается разделить приложение на шесть функциональных частей:

•  средства представления данных на экране, например средства графического пользовательского интерфейса;

•  логика представления данных на экране описывает правила и возможные сценарии взаимодействия пользователя с приложением: выбор из системы меню, выбор элемента из списка и т. п.;

•  прикладная логика — набор правил для принятия решений, вычислительные процедуры и операции;

•  логика данных — операции с данными, хранящимися в некоторой базе, которые нужно выполнить для реализации прикладной логики;

•  внутренние операции базы данных — действия СУБД, вызываемые в ответ на выполнение запросов логики данных, такие как поиск записи по определенным признакам;

•  файловые операции — стандартные операции над файлами и файловой системой, которые обычно являются функциями операционной системы.

На основе этой модели можно построить несколько схем распределения частей приложения между компьютерами сети:

1. Двухзвенные схемы

Наиболее распространенной является двухзвенная схема, распределяющая приложение между двумя компьютерами.

В централизованной схеме (рис. а) компьютер пользователя работает как терминал, выполняющий лишь функции представления данных, тогда как все остальные функции передаются центральному компьютеру. Ресурсы компьютера пользователя используются в этой схеме в незначительной степени, загруженными оказываются только графические средства подсистемы ввода-вывода ОС, отображающие на экране окна и другие графические примитивы по командам центрального компьютера, а также сетевые средства ОС, принимающие из сети команды центрального компьютера и возвращающие данные о нажатии клавиш и координатах мыши.

Главным и очень серьезным недостатком централизованной схемы является ее недостаточная масштабируемость и отсутствие отказоустойчивости. Производительность центрального компьютера всегда будет ограничителем количества пользователей, работающих с данным приложением, а отказ центрального компьютера приводит к прекращению работы всех пользователей.

В схеме «файловый сервер» (рис. б) на клиентской машине выполняются все части приложения, кроме файловых операций. В сети имеется достаточно мощный компьютер, имеющий дисковую подсистему большого объема, который хранит файлы, доступ к которым необходим большому числу пользователей. Этот компьютер играет роль файлового сервера, представляя собой централизованное хранилище данных, находящихся в разделяемом доступе. Распределенное приложение в этой схеме мало отличается от полностью локального приложения. Единственным отличием является обращение к удаленным файлам вместо локальных.

Другие варианты двухзвенной модели более равномерно распределяют функции между клиентской и серверной частями системы. Наиболее часто используется схема, в которой на серверный компьютер возлагаются функции проведения внутренних операций базы данных и файловых операций (рис. в). Клиентский компьютер при этом выполняет все функции, специфические для данного приложения, а сервер — функции, реализация которых не зависит от специфики приложения, из-за чего эти функции могут быть оформлены в виде сетевых служб.

2. Трехзвенные схемы

Трехзвенная архитектура позволяет еще лучше сбалансировать нагрузку на различные компьютеры в сети, а также способствует дальнейшей специализации серверов и средств разработки распределенных приложений. Примером трехзвенной архитектуры может служить такая организация приложения, при которой на клиентской машине выполняются средства представления и логика представления, а также поддерживается программный интерфейс для вызова частей приложения второго звена — промежуточного сервера (рис.).

Промежуточный сервер называют в этом варианте сервером приложений, так как на нем выполняются прикладная логика и логика обработки данных, представляющих собой наиболее специфические и важные части большинства приложений. Слой логики обработки данных вызывает внутренние операции базы данных, которые реализуются третьим звеном схемы — сервером баз данных.

Сервер баз данных, как и в двухзвенной модели, выполняет функции двух последних слоев — операции внутри базы данных и файловые операции.

Централизованная реализация логики приложения решает проблему недостаточной вычислительной мощности клиентских компьютеров для сложных приложений, а также упрощает администрирование и сопровождение. В том случае когда сервер приложений сам становится узким местом, в сети можно применить несколько серверов приложений, распределив каким-то образом запросы пользователей между ними. Упрощается и разработка крупных приложений, так как в этом случае четко разделяются платформы и инструменты для реализации интерфейса и прикладной логики, что позволяет с наибольшей эффективностью реализовывать их силами специалистов узкого профиля.

15 . Коммутация каналов, пакетов и сообщений. Постоянная и динамическая коммутация.

Среди множества возможных подходов к решению задачи коммутации абонен­тов в сетях выделяют два основополагающих: – коммутация каналов (circuit switching); – коммутация пакетов (packet switching).

Коммутация каналов

В случае коммутации каналов между конечны­ми узлами образуется непрерывный составной физический капал из последовательно соеди­ненных коммутаторами промежуточных канальных участков. Условием образования единого физического канала, является равенство скоростей передачи данных в ка­ждом из его составляющих. То есть коммутаторы не должны буферизовать передаваемые данные.

В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда выполняется процедура установления соединения.

Например, узел 1, чтобы передать данные узлу 7, прежде всего передает специальный запрос на установление соединения коммутатору А, указав адрес назначения 7. Коммутатор А выбирает маршрут образования со­ставного канала, а затем передает запрос следующему коммутатору Е. Коммутатор Е передает запрос коммутатору F, а тот – узлу 7. Если узел 7 принимает запрос на установление соединения, он направляет по уже установленному каналу ответ исходному узлу, после чего составной канал считается скоммутированным.

Основные достоинства техники коммутации каналов: – Постоянная и известная скорость передачи данных. – Низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть.

Недостатки: – Возможность отказа сети в обслуживании запроса на установление соединения, если на некотором участке составного канала уже проходит максимальное количество информационных потоков. Отказ может случиться и на конечном участке составного канала, например, если абонент может поддерживать только одно соединение. – Нерациональное использование пропускной способности физических каналов. После установления соединения часть пропускной способности отводится со­ставному каналу на все время соединения. Но во многих случаях абонентам не нужна пропускная способность канала на все время соединения (в диалоге встречаются паузы). – Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления со­единения.

Коммутация пакетов

Техника коммутации пакетов была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. Типичные сетевые приложения генерируют трафик очень неравномерно. Коэффициент пульсации трафика отдельного пользователя сети, равный отно­шению средней интенсивности обмена данными к максимально возможной, может достигать 1:50 или даже 1:100.

Коммутация пакетов производится путем разбивки сообщения в исходном узле на пакеты. Сообщением называется логически завершенная порция данных. Сообщения могут иметь произвольную длину. Пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но их максимальный размер всегда ограничен. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом на­значения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются в сети как независимые информационные блоки.

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что име­ют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, когда вы­ходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого па­кета. Такая схема передачи данных позво­ляет сглаживать пульсации трафика и тем самым использовать пропускную способность каналов наиболее эффективным образом. Слова о выгодности для конкретной пары абонентов и сети в целом.

Общий объем передаваемых сетью компьютерных данных в едини­цу времени при коммутации пакетов выше, чем при коммутации каналов, так как пульсации отдельных абонентов в соответствии с зако­ном больших чисел распределяются во времени так, что их пики не совпадают. Аналогия с многозадачными операционными системами.

Достоинства сетей с коммутацией пакетов: – Высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика. – Возможность динамически перераспределять пропускную способность физи­ческих каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потреб­ностями их трафика.

Недостатки: – Неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обу­словленная зависимостью задержек в очередях буферов коммутаторов сети от общей загрузки сети. – Переменная величина задержки пакетов данных, которые могут достигать зна­чительных величин в моменты мгновенных перегрузок сети. – Возможные потери данных из-за переполнения буферов.

В настоящее время активно разрабатываются и внедряются методы, позволяю­щие преодолеть указанные недостатки, которые особенно остро проявляются для чувствительного к задержкам трафика. Эти методы называются методами обеспечения качества об­служивания (Quality of Service, QoS).

Ме­тоды коммутации пакетов сегодня считаются наиболее перспективными для построения конвергентной сети, которая обеспечит комплексные качественные услуги для абонентов любого типа. Методы коммутации каналов широко применяются для образования высо­коскоростных постоянных соединений в первичных (опорных) сетях технологий SDH и DWDM, которые активно используются для созда­ния магистральных каналов между коммутаторами телефонных или компьютерных сетей.

Коммутация сообщений

Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между тран­зитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Сообщение в отличие от пакета имеет про­извольную длину.

Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммута­цией пакетов, так и сетью с коммутацией каналов. Сообщение хранится в тран­зитном компьютере на диске, причем время хранения может быть достаточно большим, если компьютер или сеть временно пере­гружены.

Сегодня коммутация сообщений используется исключительно редко для неоперативных стужб.

Постоянная и динамическая коммутация

Сети с коммутацией пакетов и каналов можно разделить на два класса: сети с динамической коммутацией и сети с постоянной коммутацией.

В первом случае сеть разрешает устанавливать соединение по инициативе пользователя сети. Коммутация выполняется на время сеанса связи, а затем связь разрывается. Период соединения составляет от нескольких секунд до нескольких часов.

Во втором случае сеть обеспечивает паре пользователей заказать соединение на длительный период времени. Соединение устанавливается не пользователями, а персоналом, обслуживающим сеть. Время, на которое устанавливается постоянная коммутация, измеряется обычно несколькими месяцами. Режим постоянной (permanent) коммутации в сетях с коммутацией каналов часто называется сервисом выделенных (dedicated), или арендуемых (leased), каналов.

Пример динамической коммутации – сети общего пользования, локальные сети, сети TCP/IP. Пример постоянной коммутации – SDH. Некоторые типы сетей поддерживают оба режима работы. Например, сети Х.25 и ATM.

16 . Коммутация пакетов и сообщений. Дейтаграммная передача и виртуальные каналы

В сетях с коммутацией пакетов сегодня два класса механизмов продвижения пакетов – дейтаграммная передача и виртуальные каналы. Примеры сетей, реализующих дейтаграммный механизм, Ethernet, IP и IPX; виртуальные каналы – Х.25, frame relay и ATM.

Дейтаграммнъш способ передачи данных основан на том, что все передаваемые пакеты обрабатываются независимо друг от друга, пакет за пакетом. Выбор следующего узла происходит только на основании адреса узла назначения, содержащегося в заголовке пакета. Принадлежность пакета к определенному потоку никак не учитывается. В таблице маршрутизации для одного и того же адреса .назначения может содер­жаться несколько записей, указывающих соответственно на различные адреса следующего маршрутизатора. Пакеты, следующие по одному и тому же адресу назначения, могут добираться до него разными путями и поступать в произвольной очередности. Достоинствами являются простота управления в узлах связи, большая надежность и производительность. Но такая размытость путей следования является недостатком в смысле обеспечения заданного качества обслуживания.

Механизм виртуальных каналов (virtual circuit, или virtual channel) создает в сети устойчивые пути следования трафика через сеть с коммутацией пакетов Этот механизм учитывает существование в сети потоков данных. Признаком такого потока должно быть наличие для всех его пакетов общих точек входа в узлы сети и выхода из них.

Важной особенностью сетей с виртуальными каналами является использование локальных адресов пакетов при принятии решения о продвижении. Вместо дос­таточно длинного адреса узла назначения применяется локальная метка – идентификатор виртуального канала. Промежуточный узел читает значение метки из заголовка пришедшего пакета и просматривает свою таблицу коммутации, где указывается выходной порт для этого пакета. Таблица коммутации содержит записи только о проходящих через данный коммутатор виртуальных каналах, поэтому размер таблицы коммутации намного меньше таблицы маршрутизации, а, следовательно, просмотр ее занимает гораздо меньше времени и не требует от коммутатора большой вычислительной мощности.

17 . Многоуровневый подход к стандартизации сетевого взаимодействия.

Декомпозиция задачи сетевого взаимодействия

В компьютерных сетях основой стандартизации является мно­гоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной за­дачей. Для решения сложных задач используется универсальный прием – декомпозиция, то есть разбиение одной сложной задачи на несколько более простых задач-модулей. Декомпозиция состоит в четком опре­делении функций каждого модуля, а также порядка их взаимодействия (интер­фейсов). В результате достигается логическое упрощение задачи, а кроме того, появляется возможность модификации отдельных модулей без изменения ос­тальной части системы.

При декомпозиции часто используют многоуровневый подход. Все множество модулей, решающих частные задачи, разбивают на группы и упорядочивают по уровням, образующим иерархию. Группа модулей, составляющих каждый уровень, должна для выполнения своих задач обращаться с запросами только к модулям соседнего нижележащего уровня. Результаты работы всех модулей одного уровня могут быть переданы только модулям вышележаще­го уровня. Интерфейс определяет набор функций, которые нижележащий уровень предоставляет вы­шележащему.

Например, модули нижнего уровня могут обеспечивать надежную передачу информации между двумя соседними узлами, а модули следующего уровня – транспортировку сообщений в пределах всей сети. Последняя задача является более общей и ее решение мо­жет быть получено путем многократных обращений к нижележащему уровню.

Процесс

Функционирование ВС представляется в терминах процессов. Процесс – это динамический объект, реализующий собой целенаправленный акт обработки данных. Процесс порождается программой или пользователем и связан с данными, поступающими извне в качестве исходных и формируемыми процессом для внешнего пользования. Ввод данных, необходимых процессу, и вывод данных производится в форме сообщений – последовательности данных, имеющих законченное смысловое значение. Взаимодействие процессов сводится к обмену сообщениями, которые передаются по каналам, создаваемым средствами сети. Промежуток времени, в течение которого взаимодействуют процессы, называется сеансом (сессией).

Протокол, интерфейс стек протоколов

На рис. 3.4 показана модель взаимодействия двух узлов (четыре уровня выбраны для простоты). Процедура взаимодей­ствия этих двух узлов может быть описана в виде набора правил взаимодействия каждой пары соответствующих уровней обоих узлов. Формализо­ванные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, кото­рыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в раз­ных узлах, называются протоколом.

При описании протокола принято выделять его логическую и процедурную характеристики. Логическая характеристика протокола – структура (формат) и содержание (семантика) сообщений. Логическая характеристика задается перечислением типов сообщений и их смысла. Правила выполнения действий, предписанных протоколом взаимодействия, называются процедурной характеристикой протокола. Процедурная характеристика протокола может представляться в различной математической форме: операторными схемами алгоритмов, автоматными моделями, сетями Петри и др.

Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предо­ставляемый данным уровнем соседнему уровню.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией про­граммных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней – как правило, чисто программными средствами.

Программный модуль, реализующий некоторый протокол, часто для краткости также называют «протоколом». При этом соотношение между протоколом и программным модулем, реализующим этот протокол, аналогично соотношению между алгоритмом ре­шения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу.

Структура сообщений

Многоуровневая организация управления процессами в сети порождает необходимость модифицировать на каждом уровне передаваемые сообщения применительно к функциям, реализуемым на этом уровне. Модификация выполняется по схеме, представленной на рис. 3.7.

Данные, передаваемые в форме сообщения, снабжаются заголовком и концевиком, в которых содержится информация, необходимая для обработки сообщения на соответствующем уровне: указатели типа сообщения, адреса отправителя, получателя, канала, порта и т.д. Заголовок и концевик называются обрамлением сообщения (данных). Сообщение, сформированное на уровне (n+1), при обработке на уровне n снабжается дополнительной информацией в виде заголовка и концевика уровня n. При передаче от низших уровней к высшим сообщение освобождается от соответствующего обрамления. Таким образом, каждый уровень оперирует с собственным заголовком и концевиком, а находящееся между ними последовательность символов рассматривается как данные более высокого уровня. За счет этого обеспечивается независимость данных, относящихся к разным уровням управления передачи сообщения.

18 . Модель OSI: общая характеристика и уровни.

Общая характеристика модели OSI

На практике при реализации сетей стремятся использовать стандартные протоколы. В начале 80-х годов ряд международных организаций по стандартизации – ISO, ITU-T и др. – разработали модель, называемую моделью взаимодействия от­крытых систем (Open System Interconnection, OSI). Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем в сетях с коммутацией па­кетов, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выпол­нять каждый уровень.

В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней: при­кладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными сред­ствами, и не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Поэтому необходимо различать уро­вень взаимодействия приложений и прикладной уровень.

Уровни модели OSI

1) Физический уровень (Physical layer) передачу передачей битов по физиче­ским каналам связи. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию (крутизна фронтов импульсов, уровни на­пряжения, тип кодирования, скорость передачи), стандартизуются типы разъемов и назначение каж­дого контакта. Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети.

2) На физическом уровне не решаются задачи проверки доступности среды передачи, обнаружения и кор­рекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames).

Канальный уровень обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, только если сеть имеет типовую топологию связей (именно ту топологию, для которой он был разработан). Примеры протоколов канального уровня – Ethernet, Token Ring, FDDI. В глобальных сетях каналь­ный уровень часто обеспечивает обмен сообщениями только между двумя сосед­ними узлами, соединенными индивидуальной линией связи.

Обеспечение качественной транспортировки сообщений в се­тях любых топологий и технологий возлагается на два сле­дующих уровня – сетевой и транспортный.

3) Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей.

На сетевом уровне сам термин сеть наделяют специфическим значением. Под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использую­щих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии.

Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уров­нем. Доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень, который поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообще­ния (маршрутизации). Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми мар­шрутизаторами.

Сетевой уровень решает также задачи согласования разных технологий, упрощения адресации в крупных се­тях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.

Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packet).

На сетевом уровне чаще всего определяются три вида протоколов. Первый вид – сетевые протоколы (routed protocols') – реализуют продвижение пакетов через сеть. Второй вид – протоколы обмена маршрутной информацией или просто протоко­лами маршрутизации (routingprotocols). С помощью этих протоколов маршрути­заторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений. Третий вид – протоколы, которые отвечают за отображение адреса узла, используемого на сетевом уровне, в локальный адрес сети. Это протоколы разрешения адресов (Address Resolution Protocol, ARP).

Примеры протоколов сетевого уровня – протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX сте­ка Novell.

4) Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложени­ям или верхним уровням стека передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса от­личаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восста­новления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования несколь­ких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, способностью к обнаружению и исправле­нию ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Выбор класса сервиса транспортного уровня определяется уровнем обеспечения надежности приложения­ми и протоколами более высоких уровней и надежностью системы транспортировки данных в сети на сетевом, канальном и физическом уровнях.

Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализу­ются программными средствами конечных узлов сети (компонентами их сете­вых операционных систем). Примеры транспортных протоколов – TCP и UDP стека TCP/IP и SPX стека Novell.

Протоколы нижних четырех уровней называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой, так как они полностью решают задачу транспор­тировки сообщений. Оставшиеся верхние уровни решают задачи предоставления прикладных сервисов на основании имеющейся транспортной подсистемы.

5) Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление взаимодействием: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предостав­ляет средства синхронизации. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, он редко реализуется в виде от­дельных протоколов. Функции этого уровня часто объединяют с функция­ми прикладного уровня.

6) Представительный уровень (Presentation layer) работает с формой представле­ния передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть син­таксические различия в представлении данных или различия в кодах символов. На этом уровне может выполняться шифро­вание и дешифрование данных, благодаря которым обеспечивается секретность обмена данными для всех прикладных служб. Примеры – протокол Secure Socket Layer (SSL) – обеспечивает секретный обмен сообщениями в стеке TCP/IP.

7) Прикладной уровень (Application layer) – это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам (файлы, принтеры или гипертексто­вые web-страницы), а также организуют свою совместную работу (например, по протоколу электронной почты). Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Например, файловые службы: NCP в операционной системе Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP и TFTP, входящие в стек TCP/IP.

Сетезависимые и сетенезависимые уровни

Три нижних уровня модели OSI – физический, канальный и сетевой – являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализа­цией сети и используемым коммуникационным оборудованием.

Три верхних уровня – прикладной, представительный и сеансовый – ориенти­рованы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют какие бы то ни было изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую техноло­гию.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает детали функциони­рования нижних уровней от верхних. Это позволяет разрабатывать приложения, не зависящие от технических средств непосредственной транспортировки сообщений.

Конечные узлы сети взаимодействуют по протоколам всех семи уровней. Это взаимодейст­вие компьютеры осуществляют опосредовано через различные коммуникаци­онные устройства. В зависимости от типа коммуникационное устройство может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физи­ческом и канальном (мост) и т.д. На рис. 3.10 показано соот­ветствие функций различных коммуникационных устройств уровням модели OSI.

19 . Общая характеристика протоколов локальных сетей. Развитие технологии Ethernet.

Структура стандартов IEEE 802.x

Стандарты се­мейства IEEE 802.x охватывают два нижних уровня семиуровневой моде­ли. Специфика локальных сетей обусловила разделение каналь­ного уровня на два подуровня: – управление логическим каналом (Logical Link Control, LLC); – управление доступом к среде (Media Access Control, MAC).

Уровень MAC обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным ал­горитмом в распоряжение того или иного узла сети. Протоколы уровня МАС полно­стью определяют специфику технологий локальных сетей.

Уровень LLC отвечает за передачу с различной степенью надежности кадров дан­ных между узлами, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Структуру стандартов IEEE 802 иллюстрирует рис. 7.1.

802.1 — Internetworking — объединение сетей;

802.2 — Logical Link Control, LLC — управление логической передачей данных;

802.3 — Ethernet с методом доступа CSMA/CD;

802.4 — Token Bus LAN — локальные сети с методом доступа Token Bus;

802.5 — Token Ring LAN — локальные сети с методом доступа Token Ring;

802.6 — Metropolitan Area Network, MAN — сети мегаполисов;

802.7 — Broadband Technical Advisory Group — техническая консультацион­ная группа по широкополосной передаче;

802.8 — Fiber Optic Technical Advisory Group — техническая консультацион­ная группа по волоконно-оптическим сетям;

802.9 — Integrated Voice and data Networks — интегрированные сети передачи голоса и данных;

802.10 — Network Security — сетевая безопасность; Q 802.11 — Wireless Networks — беспроводные сети;

802.12 — Demand Priority Access LAN, lOOVG-AnyLAN — локальные сети с методом доступа по требованию с приоритетами.

Протокол LLC

Протоколы сетевого уровня передают через межуровневый интерфейс данные для протокола LLC (свой па­кет, например, пакет IP). Протокол LLC помещает пакет в свой кадр, который дополняется необходимыми служебными полями. Далее протокол LLC передает свой кадр вместе с адресной информацией об узле назначения соответствующему протоколу уров­ня MAC, который упаковывает кадр LLC в свой кадр (например, кадр Ethernet).

LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур: – LLC1 — процедура без установления соединения и без подтверждения полу­чения данных; – LLC2 — процедура с установлением соединения и с подтверждением получе­ния данных; – LLC3 — процедура без установления соединения, но с подтверждением полу­чения данных (системы реального времени).

По назначению кадры уровня LLC делятся на три типа – ин­формационные, управляющие (передача команд и от­ветов в процедурах LLC2) и ненумерованные (передача ненумеро­ванных команд и ответов в процедурах LLC1; в процедурах LLC2 – установление и разъединение логического соединения и ин­формирование об ошибках).

Все типы кадров уровня LLC имеют единый формат.

Поле данных предназначено для передачи по сети пакетов протоколов вышележащих уровней. Поле данных может отсутствовать в управляющих кадрах и некоторых ненумерованных кадрах. Адресные поля DSAP и SSAP занимают по одному байту. Указывают, какая служба верхнего уровня пересылает данные с помощью этого кадра. Поле управления (один или два байта) содержит поля: тип кадра, номер отправлен­ного кадра, номера кадра, который приемник ожидает получить от передатчика следующим.

Развитие технологии Ethernet

Fast Ethernet

Отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Используются три варианта кабельных систем. Сети Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах. Диаметра сети ограничен 200 м. Однако это ограничение снимается с развитием локальных сетей на основе коммутаторов.

Для всех трех стандартов физической среды справедливо: – Форматы кадров технологии Fast Ethernet не отличаются от технологий 10Base. – Межкадровый интервал равен 0,96 мкс, а битовый интервал – 10 нс. – Признаком свободного состояния среды является передача по ней символа Idle.

1) Физический уровень 100Base-FX

Спецификация 100Base-FX (многомодовое оптоволокно, два волокна) определя­ет работу протокола Fast Ethernet на основе схемы ко­дирования FDDI. Метод логического кодирования – 4В/5В. Для отделения кадра Ethernet 100Base-FX/TX от символов Idle используется комбинация симво­лов – пара символов J и К кода 4В/5В, а после завершения кадра перед первым символом Idle вставляется символ Т.

Спецификации 100Base-FX и 100Base-TX используют различные методы физического кодирова­ния – NRZI и MLT-3 соответственно.

2) Физический уровень 100Base-TX

Среда передачи данных – витая пара UTP Cat 5 или STP Туре 1, две пары. Максимальная длина кабеля – 100 м. Основные отличия от 100Base-FX – использование метода MLT-3 и на­личие функции автопереговоров для выбора режима работы порта (договоренность о скорости работы).

3) Физический уровень 100Base-T4

Спецификация 100Base-T4 (витая пара UTP Cat 3, четыре пары) была разрабо­тана для использования имеющейся проводки UTP категории 3 (за счет одновременной передачи потоков битов по всем 4 парам кабеля). Вместо кодирования 4В/5В используется кодирование 8В/6Т, ко­торое обладает более узким спектром сигнала. Группа из шести троичных цифр передается на одну из трех передающих витых пар, независимо и последовательно. Четвертая пара всегда используется для прослушивания несущей частоты в це­лях обнаружения коллизий. Скорость передачи данных по каждой из трех пере­дающих пар равна 33,3 Мбит/с. В то же время ско­рость изменения сигнала на каждой паре равна 25 Мбод (время передачи одной цифры 40 нс), что позволяет использовать витую пару категории 3.

Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают: – ограничения на максимальную длину сегментов, соединяющих DTE с DTE; – ограничения на максимальную длину сегментов, соединяющих DTE с портом повторителя; – ограничения на максимальный диаметр сети; – ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.

В качестве DTE может выступать любой источник кад­ров данных для сети: сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора (кадр новый для сети). Порт повторителя не является устройством DTE.

Стандарт	Максимальная длина сегмента
100Base-TX	100м
100Base-FX	412 м (полудуплекс) 2 км (полный дуплекс)
100Base-T4	100м

Повторители Fast Ethernet делятся на два класса. Повторители класса I поддер­живают все типы логического кодирования данных: как 4В/5В, так и 8В/6Т. По­вторители класса II поддерживают только какой-либо один тип логического ко­дирования. Поэтому повторители класса I могут иметь порты всех трех типов физического уровня. Повторители класса II имеют либо все порты 100Вазе-Т4, либо порты 100Base-TX и 100Base-FX. В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя клас­са I, так как он вносит большую задержку – 70 bt. Повторители класса II вносят меньшую задержку. Поэтому максимальное число повто­рителей класса II в домене коллизий – 2, причем они должны быть соединены между собой кабелем не длиннее 5 м.

При определении корректности конфигурации сети можно не руководствовать­ся правилами одного или двух хабов, а рассчитывать время двойного оборота сети.

Gigabit Ethernet

Общие черты технологии Gigabit Ethernet с техноло­гиями Ethernet и Fast Ethernet: – форматы кадров Ethernet; – метод доступа CSMA/CD; – все основные виды кабелей: волоконно-оптический, витая пара категории 5, коаксиал.

Для обеспечения диаметра сети 200 м минимальный размер кадра был увеличен (без учета преамбулы) с 64 до 512 байт. Т.е. время двойного оборота < 4096 bt. Для увеличения длины кадра сетевой адаптер должен дополнить поле данных до длины 448 байт так называемым расширением, представляющим со­бой поле, заполненное нулями.

Формально минимальный размер кадра не изменился, он по-прежнему равен 64 байтам или 512 битам, но это объясняется тем, что поле расширения помеща­ется после поля контрольной суммы кадра FCS, его значение не включается в контрольную сумму и не учитывается значением поля Length/Type (в том слу­чае, когда это поле переносит значения именно длины кадра). Поле Extention яв­ляется просто расширением несущей, необходимым для корректного обнаруже­ния коллизий.

Для передачи по витой паре данных со скоростью 1000 Мбит/с организуется параллельная передачу одновременно по 4 парам кабеля. Для кодирования данных был применен код РАМ5, использующий 5 уровней потенциала: -2, -1, 0, +1, +2.

Для распознавания коллизий и организации полнодуплексного режима применяются два одновременно работаю­щих навстречу друг другу передатчика в одном и том же диапазоне частот. Для отделения принимаемого сигнала от своего приемник вычита­ет из результирующего сигнала известный ему свой сигнал. Для ее выполнения используются специальные цифровые сигнальные процессоры – DSP (Digital Signal Processor).

При полудуплексном режиме работы получение встречного потока данных считает­ся коллизией, а для полнодуплексного режима работы – нормальной ситуацией.

Основная область применения протокола Gigabit Ethernet – магистрали локаль­ных (LAN) и городских (MAN) сетей. Наиболее часто используемый режим – полнодуплексный, обеспечивающий максимальные пропускную способность и расстояние между узлами.

В июне 2002 года был принят стандарт 10GE.

20 . Общая характеристика протоколов локальных сетей. Технология Ethernet.

В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации. Для передачи двоичной информации по всем видам кабелей, с пропускной способностью 10 Мбит/с, используется манчестерский код. Все виды стандартов Ethernet (в том числе Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) используют один и тот же метод разделения среды передачи данных – метод CSMA/CD.

Метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнару­жением коллизий CSMA/CD

Метод применяется только в сетях с логической общей шиной. Все узлы сети имеют доступ к среде. На МАС-уровне для идентификации сетевых интерфейсов узлов сети исполь­зуются регламентированные стандартом IEEE 802.3 уникальные 6-байтовые ад­реса, называемые МАС-адресами. Например 11-A0-17-3D-BC-01.

МАС-адрес может быть индивидуальным или групповым адрес. Если сетевой интерфейс включен в группу, то наряду с уникальным МАС-адресом с ним ассоциируется еще один адрес – групповой. Например, если групповой адрес состоит из всех единиц – 0xFFFFFFFFFFFF, он идентифицирует все узлы сети и называется широковещательным адресом.

Алгоритм доступа к разделяемой среде и передачи данных. 1) Прослушивание линии. Признак незанятости среды – отсутствие на ней несу­щей частоты (манчестерского кода 5-10 МГц). 2) Если среда свободна, то перейти к пункту 3, иначе ожидать. 3) Задержка на межкадровый интервал 9,6 мкс для приведения сетевых адаптеров в исходное состоя­ние. 4) Передача кадра. Кадр данных сопровождается преамбулой (7 байт 10101010, и 8-й байт – начальный ограничитель 10101011) для побитовой и побайтовой синхронизации. 5) Если коллизия (возникает при одновременной передаче данных двумя узлами, выражается в искажении сигналов), то: – прервать передачу своего кадра и усилить си­туацию коллизии посылкой в сеть специальной последовательности из 32 бит (jam-последовательность). – сделать паузу в течение короткого случайного интервала времени и перейти к пункту 1.

Алгоритм приема: 1) Ожидание появления преамбулы в линии. 2) Получение начального ограничителя. 3) Получение и анализ заголовка. Если адрес назначения и собственный адрес совпадают, то прием.

Случайная пауза при коллизии Пауза = L * (интервал отсрочки). Интервал отсрочки равен 512 битовым интервалам. Битовый интервал, bt соответствует времени между появлением двух последова­тельных бит данных на кабеле. Для скорости 10 Мбит/с битовый ин­тервал равен 0,1 мкс. L – целое число, выбранное с равной вероятностью из диапазона [0, 2^N], где N – номер повторной попытки передачи данного кадра: 1, 2,..., 10. Таким образом, случайная пауза может принимать значения от 0 до 52,4 мс. Если 16 последовательных попыток вызывают коллизию, то пе­редатчик отбрасывает этот кадр.

Таким образом, метод доступа CSMA/CD не гарантирует получение доступа к среде. При неболь­шой загрузке сети вероятность такой ситуации невелика.

Необходимым условием корректной работы сети Ethernet является четкое распознавание коллизий всеми станциями. Если передающая стан­ция не распознает коллизию (решит, что кадр передан ею верно), то этот кадр будет утерян. Из-за наложения сигналов информа­ция кадра исказится, и он будет отбракован принимающей станцией. (Протоколы верхних уровней…).

Для надежного распознавания коллизий должно выполняться соот­ношение: Т_min >= PDV

Здесь Т_min – время передачи кадра минимальной длины, a PDV – время, за кото­рое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети. В худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удален­ными друг от друга станциями сети (в одну сторону – неискаженный сигнал, в другую – искаженный коллизией). Это время называется временем двойного оборота (Path Delay Value, PDV). То есть, передающая станция должна успеть обнаружить коллизию, которую вызвал ее кадр, до того, как она закончит его передачу.

Выполнение условия зависит от: длины минимального кадра, пропускной способности сети, дли­ны кабельной системы сети и скорости распространения сигнала в кабеле.

В стандарте Ethernet минимальная длина поля данных кадра – 46 байт, со служебными полями – 64 байт, вместе с преамбулой – 72 байт или 576 бит.

Время двойного оборота в сети 10 Мбит/с должно быть меньше 57,5 мкс. Сигнал может пройти за это время расстояние (для толстого коаксиального кабеля) при­мерно 13 280 м. Отсюда расстояние между двумя узлами не должно быть больше 6635 м. В стандарте величина этого расстояния выбрана существенно меньше 2500 м, с учетом других ограничений (затухание, 500 метров, 5 сегментов, повторители и их задержки). Это расстояние называют также максимальным диаметром сети.

Максимальное число станций в сети Ethernet – 1024.

Форматы кадров технологии Ethernet

На практике в сетях Ethernet на канальном уровне используются кадры 4 различных форматов: – кадр 802.3/LLC (или кадр 802.3/802.2, или кадр Novell 802.2); – кадр Raw 802.3 (или кадр Novell 802.3); – кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II); – кадр Ethernet SNAP.

Для устранения разнобоя в кодировках типов протоколов был разработан формат кадра Ethernet SNAP, приведенный на рис. 7.6. Поле преамбулы. Начальный ограничитель кадра. Адрес назначения (Destination Address, DA). На практике всегда используются МАС-адреса из 6 байт. Адрес источника (Source Address, SA). Длина поля данных в кадре (Length, L). Поле данных (Data), от 46 до 1492 байт. Если длина поля меньше 46 байт, то используется следующее поле – поле заполнения, дополняющее кадр. Поле контрольной суммы. (Frame Check Sequence, FCS) вычисляется по алгоритму CRC-32. Туре предназначено для тех же целей, что и поля DSAP и SSAP кадра LLC – для ука­зания типа протокола верхнего уровня, вложившего свой пакет в поле данных этого кадра. OUI (Organizationally Unique Identifier) опре­деляет идентификатор организации, которая контролирует коды протоколов в поле Туре.

Так как SNAP представляет собой протокол, вложенный в протокол LLC, то в полях DSAP и SSAP записывается код 0хАА, отведенный для протокола SNAP. Поле Control заголовка LLC устанавливается в 0x03, что соответствует исполь­зованию ненумерованных кадров.

Спецификации физической среды Ethernet

Названия стандартов имеют формат 10Base-ХХ. 10 – битовая скорость передачи данных (10 Мбит/с), «Base» – метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц (Baseboard). ХХ – тип кабеля.

1) Стандарт 10Base-5

Кабель – коаксиальный с волновым сопро­тивлением 50 Ом, диаметром центрального медного провода 2,17 мм и внешним диаметром около 10 мм (RG-8 и RG-11). Кабель используется как моноканал для всех станций. Макси­мальная длина сегмента кабеля 500 м. Компоненты сети показаны на рис. 7.7.

Терминаторы («заглушки») сопротивлением 50 Ом поглощают сигналы и препятствующие возникновению отраженных сигналов.

Трансивер (transmitter + receiver = transceiver) устанавливается на кабеле и соединяется с сетевым адаптером интерфейсным кабелем AUI (Attachment Unit Interface) длиной до 50 м, состоящим из 4 витых пар. Трансивер — это часть сетевого адаптера, которая выполняет следующие функции: – прием и передача данных с кабеля на кабель; – определение коллизий на кабеле; – электрическая развязка между кабелем и остальной частью адаптера; – защита кабеля от некорректной работы адаптера (контроль «болтливости»).

К одному сегменту допускается подключение не более 100 трансиверов. Расстояние между трансиверами >= 2,5 м.

Повторитель служит для объединения в одну сеть нескольких сегментов кабеля и увеличения тем самым общей длины сети. Повторитель принимает сигналы и повторяет их в другом сегменте, улучшая форму, мощность и синхронизацию импульсов. Повторитель состоит из двух трансиверов и блока повторения со своим тактовым генератором.

Максимальное количество сегментов – 5, повторителей – 4. Максимальная длина сети – 2500 м. Только 3 сегмента из 5 могут быть нагруженными. Между нагруженными сегментами должны быть ненагруженные сег­менты. Это правило носит название 5-4-3: 5 сегментов, 4 повторителя, 3 нагруженных сегмента.

2) Стандарт 10Base-2

Кабель – коаксиальный с диаметром центрального медного провода 0,89 мм и внешним диаметром около 5 мм («тонкий» Ethernet). Волновое сопротивление 50 Ом (RG-58 /U, RG-58 A/U, RG-58 C/U).

Максимальная длина сегмента без повторителей – 185 м. Сегмент дол­жен иметь на концах терминаторы 50 Ом. Станции подключаются к кабелю с помощью высокочастотного (BNC) Т-коннектора, трансиверы объ­единены с сетевыми адаптерами. Мак­симальное количество станций на одном сегменте – 30. Мини­мальное расстояние между станциями – 1м. Повторители также используются по «пра­вилу 5-4-3». Максимальная длина сети 5 х 185 = 925 м.

3) Стандарт 10Base-T

Кабель – многопарный (две пары) кабель на основе неэкранирован­ной витой пары категории 3. Конечные узлы соединяются с помощью двух витых пар по топологии «точка-точка» с повторителем (концентратором). На рис. 7.10 показан пример трехпортового повто­рителя.

Функции повторителя: повторение сигналов на всех портах, кроме исходного; обнаружение коллизии и подача jam-последовательность на все свои Т_х-выходы. Максимальная длина отрезка витой пары – не более 100 м

Концентраторы можно соединять друг с другом. Максимальное число концентраторов между любыми двумя станциями сети – 4 (правила 4 хабов). Концентраторы можно соединять друг с другом иерар­хическим способом, образуя древовидную структуру. Общее количество станций в сети не должно превышать 1024.

Максимальная длина сети 5 х 100 = 500 м. Главное преимущество – повышение надежности системы.

4) Оптоволоконная сеть Ethernet

Среда передачи – опти­ческое волокно (дешевое многомодовое оптическое волокно с полосой пропускания 500-800 МГц при длине кабеля 1 км). Сеть Ethernet на оптическом кабеле состоит из тех же элемен­тов, что и сеть 10Base-T. Для соединения адаптера с повторителем используется два оптоволокна.

Стандарт FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) – первый стандарт 802.3 для использования оптоволокна в сетях Ethernet. Он обеспечивает длину оптоволоконной связи между повторителями до 1 км при об­щей длине сети не более 2500 м. Максимальное число повторителей между лю­быми узлами сети – 4.

Стандарт 10Base-FL – незначительное улучшение стандарта FOIRL. Увеличена мощность передатчиков, поэтому максимальное расстояние между узлом и концентратором – 2000 м.

Стандарт 10Base-FB предназначен только для соединения повторителей. Между узлами сети можно установить до 5 повторителей 10Base-FB при максимальной длине одного сегмента 2000 м и максимальной длине сети 2740 м. Повторители при отсутствии кадров для передачи обмениваются специальными последовательностями сигна­лов для поддержания синхрони­зации. Поэтому они вносят меньшие задержки при передаче данных и число повторителей увеличено до 5.

Домен коллизий – это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия воз­никла. Сеть Ethernet, построенная на повторителях, всегда образует один домен коллизий. Домен коллизий соответствует одной разделяемой среде. Мосты, ком­мутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов кол­лизий.

21 . Общая характеристика протоколов локальных сетей. Технология Token Ring.

Раз­деляемая среда передачи данных состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Для доступа к нему используется детерминированный алгоритм, основанный на передаче стан­циям права на использование кольца в определенном порядке. Это право пере­дается с помощью кадра специального формата, называемого маркером, или токеном (token). Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями – 4 и 16 Мбит/с. Отличия заключаются в алгоритме доступа Сме­шение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допус­кается.

Маркерный метод доступа к разделяемой среде

В сети Token Ring любая станция всегда непосредственно получает данные только от одной станции – той, которая является предыдущей в кольце. Такая станция называет­ся ближайшим активным соседом, расположенным выше по потоку. Передачу данных станция всегда осу­ществляет своему ближайшему соседу вниз по потоку данных.

Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для пе­редачи обеспечивает его продвижение к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде. Эта станция выдает в кольцо кадр данных. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника. Все станции кольца ретранслируют кадр побитно, как повторители. Если кадр проходит через станцию назначения, то, распознав свой адрес, эта станция копи­рует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением изымает этот кадр из кольца и передает в сеть новый маркер. Такой ал­горитм применяется в сетях со скоростью 4 Мбит/с.

Время владения разделяемой средой ограничивается временем удержания маркера, после истечения которого станция обяза­на прекратить передачу собственных данных (текущий кадр разрешается завер­шить) и передать маркер далее по кольцу. Количество кадров, которые можно непрерывно передать, зависит от времени удержания (по умолчанию 10 мс), максимального размера кадра (в стандарте 802.5 не определен, чаще всего 4 или 16 Кбайт) и битовой скорости.

В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется алгоритм раннего освобождения маркера (Early Token Release). В соответствии с ним станция передает маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожида­ясь возвращения этого кадра с подтверждением. В этом случае пропускная способность кольца используется более эффективно.

За наличие в сети маркера, причем единственной его копии, отвечает активный монитор. Если активный монитор не получает маркер в течение длительного времени, то он порождает новый маркер.

Форматы кадров Token Ring

В Token Ring существуют три различных формата кадров: маркер; кадр данных; прерывающая последовательность.

Кадр маркера состоит из трех полей, каждое длиной в один байт:

– поле начального ограничителя(SD) появляется в начале мар­кера и любого другого кадра: JK0JK000 (манчестерский код).

– поле управления доступом (AC) состоит из четырех подполей: РРР, Т, М и RRR, где РРР – биты приоритета (от 0 до 7), Т – бит маркера (1 – маркер доступа), М – бит монито­ра (устанавливается в 1 монитором для контроль обхода кольца), RRR – резервные биты приоритета.

– поле конечного ограничителя (ED) – содержит последовательность JK1JK1, а также два однобитовых признака: I и Е. I показывает, является ли кадр по­следним в серии кадров (I = 0). Признак Е – это признак ошибки, устанавливается в 0 станцией-отправителем, в 1 – в случае обнаружения ошибки лю­бой станцией, через которую проходит кадр.

Кадр данных включает те же три поля, что и маркер, и еще не­сколько полей: – поля начального ограничителя (Start Delimiter, SD); – поля управления кадром (Frame Control, FC); – поля адреса назначения (Destination Address, DA); – поля адреса источника (Source Address, SA); – поля данных (INFO); – поля контрольной суммы (Frame Check Sequence, FCS); – поля конечного ограничителя (End Delimeter, ED); – поля статуса кадра (Frame Status, FS).

Кадр данных может переносить либо служебные данные (данные МАС-уровня), либо пользовательские данные (LLC-уровня). Поле FC определяет тип кадра (MAC или LLC), и если он определен как MAC, то поле также указывает, какой из шести типов управляющих кадров представлен данным кадром. Например, назначение типов кадров: Тест дублирования адреса, Существует активный монитор, Очистка и др.

Поле статуса FS имеет длину 1 байт и служит для обнаружения ошибок.

Прерывающая последовательность состоит из двух байтов, содержащих началь­ный и конечный ограничители. Прерывающая последовательность может по­явиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая переда­ча кадра или маркера отменяется.

Приоритетный доступ к кольцу

Каждый кадр данных или маркер имеет приоритет. Станция мо­жет воспользоваться маркером, только если у нее есть кадры для передачи с при­оритетом >=, чем приоритет маркера. Стан­ция с кадрами, у которых приоритет ниже, может поместить наибольший приоритет своих кадров в резервные биты маркера, если за­писанный в резервных битах приоритет ниже. Т.о. в резервных битах устанавливается наивысший приоритет станции, которая ожидает доступа.

Станция, передавшая кадры создает новый маркер и переписывает значение резервного приоритета в поле приоритета маркера, а резервный приоритет обнуляется. Поэтому при следующем проходе маркера по кольцу его захватит станция, имеющая наивысший приоритет.

При инициализации кольца основной и резервный приоритеты маркера устанав­ливаются в 0.

Механизм приоритетов начинает работать только в том случае, когда приложение или прикладной протокол ре­шает его использовать. Приоритеты кад­ров поддерживаются не во всех технологиях, поэтому этот механизм используется редко.

Физический уровень технологии Token Ring

Стандарт Token Ring изначально предусматривал построение свя­зей в сети с помощью концентраторов, называемых MAU (Multistation Access Unit), или MSAU (Multi-Station Access Unit) (рис. 7.15). Сеть Token Ring может включать до 260 узлов. Сети Token Ring имеют физи­ческую топологию звезда, а логическую — кольцо.

Концентратор Token Ring может быть активным или пассивным. Активный концентратор выполняет функции регенерации сигналов и поэтому иногда называется повторителем. В случае пассивного концентратора роль усилителя сигналов берет на себя каждый сетевой адаптер, а роль ресинхронизирующего блока выполняет се­тевой адаптер активного монитора кольца.

В общем случае сеть Token Ring имеет комбинированную звездно-кольцевую конфигурацию. Конечные узлы подключаются к MSAU по топологии звезды, а сами концентраторы MSAU объединяются через специальные порты Ring In (RI) и Ring Out (RO) для образования магистрального физического кольца. Кабели, соединяющие станцию с концентратором, называются ответвительными (lobe cable), а кабели, соединяющие концентраторы, – магистраль­ными (trunk cable).

Технология Token Ring позволяет использовать для соединения конечных стан­ций и концентраторов различные типы кабеля: STP, UTP, а также волоконно-оптический кабель.

Кабели	Кол. станций	Длина ответв. каб.	Расст. между пасс. MSAU	Расст. между акт. MSAU
STP	260	100	100	730
UTP	72	45	45	365

Максимальная длина кольца Token Ring составляет 4000 м. Ограничения на мак­симальную длину кольца и количество станций не являются такими жесткими. Ограниче­ния во многом связаны со временем оборота маркера по кольцу.