В ЛС с кольцевой структурой ограничения на число приемопередатчиков отсутствуют, а ограничивается лишь предельная длина сегмента, соединяющего приемопередатчики и время обслуживания пользователей.

Для расширения ЛС с кольцевой структурой используются многоэтажные соединения, строящиеся по следующему принципу (рис. 58).

Расширенная сеть включает в себя несколько кольцевых сетей, в каждой из которых передача производится обычным образом. Для объединения сетей используется дополнительная локальная сеть, которая, кроме систем, содержит коммутационные узлы (КУ), через которые ЛС более низкого этажа могут взаимодействовать между собой и выходить в ЛС более высокого этажа, и наоборот. При этом КУ принимают пакеты, адресованные другим ЛС, и передают их адресату. Коммутация пакетов производится по таблицам маршрутизации, хранимым в памяти КУ. КУ могут реализовать несколько протоколов обмена (по количеству сетей). При расширении могут объединяться и разнородные локальные сети, например, с магистральной и кольцевой структурами. В последнем случае требуется преобразование протоколов информационных каналов, реализация которых использует специальные шлюзы, содержащие микроЭВМ.

Комплексирование может быть выполнено при любой из рассмотренных схем расширения, с использованием устройств типа интерпретатора.

Некоторые методы и способы обмена данными, используемые в сетях ЭВМ

Методы обмена данными первичный/вторичный

Первичный/вторичный означает главный/подчиненный. При реализации

этих методов в качестве главного узла в канале выделяется одно из устройств оконечного оборудования данных (ООД), аппаратуры канала данных (АКД) или оборудования коммутации данных (ОКД).

Первичный или главный узел управляет всеми остальными узлами, подключенными к каналу, и определяет, когда и какие устройства могут производить обмен данными.

Рассмотрим наиболее характерные способы реализации этих методов.

Система опроса/выбора

При реализации ее методов используются: 1. Двухточечная конфигурация (рис. 59).

Рис. 59

2. Многоточечная конфигурация (рис. 60).

72

Рис. 60

На рис. 59 и 60 ООД1 выступает в качестве первичного или главного узла, а остальные ООД – в качестве подчиненных или вторичных узлов. Система опроса/выбора функционирует с использование двух команд: «опрос» и «выбор». Назначение команды «опрос» состоит в передаче данных от вторичного узла к первичному узлу, т.е. к ООД1, а назначение команды «выбор» – противоположное: передать данные из первичного узла ООД1 во вторичный узел. При использовании этого метода имеет место упорядоченная форма отношений первичных и вторичных узлов. Команды «опрос» и «выбор» являются основными командами, необходимыми при передаче данных в любой узел канала или сети.

Рассмотрим различные случаи реализации этих команд при использовании двухточечной структуры (рис. 59).

Команда «опрос» (рис. 61) посылается из первичного узла ООД1 во вторичный узел. Она означает: «Вторичный узел, если у вас есть данные для меня, то передавайте». Если есть данные готовые к передаче, они пересылаются из вторичного узла в первичный узел. Первичный узел осуществляет контроль

данных на наличие ошибок и выдает во вторичный узел квитанции АСК (если ошибок нет) или NAK (если они есть).

При наличии ошибок вторичный узел повторяет не принятые данные. Передача данных и квитанций может происходить много раз, пока вторичный узел не окончит свою передачу. Окончание передачи данных обозначается протокольным сообщением типа «конец передачи».

1.На команду «опрос» вторичный узел выдает отрицательный ответ NAK (рис. 62). Это означает, что у вторичного узла нет данных для передачи.

2.Команда «выбор» (рис. 63) также передается из первичного узла во вторичный узел и означает: «Вторичный

узел, у меня есть данные для вас, готовы ли вы их принять?». Ответ АСК – означает: «Да, я готов принять ваши данные». После этого из первичного узла во вторичный передаются данные, которые контролируются вторичным узлом

на наличие ошибок и по результатам этого контроля в первичный узел передаются квитанции. АСК – если ошибок нет, NAK – если есть ошибки. При обнаружении ошибок, первичный узел повторяет передачу не принятых данных. Окончание передачи данных обозначается протокольным сообщением типа «конец передачи».

73

3. Этот случай сложнее ранее рассмотренных. Он называется «Последовательностью опроса-выбора». На команду «выбор» (рис. 64) вторичный узел отвечает отрицательно NAK, что означает «Нет, данные принять не могу». Существует несколько причин, по которым вторичный узел не может принять данные. Например, занят другими задачами или имеет свои данные для передачи в первичный узел. При такой ситуации система «Опрос/выбор» производит «опрос» этого вторичного узла, что позволяет ему передать данные и таким образом очистить свою буферную память. Команда «опрос» реализуется по варианту № 1. После его окончания первичный узел имеет возможность повторить команду «выбор», и, если получает АСК, то будет действовать по варианту № 2.

При многоточечной конфигурации использование рассмотренных методов приводит к нерациональному использованию к.с. и большему времени обмена данными. Чтобы как-то улучшить рассматриваемую систему, используются динамические таблицы приоритетов узлов. Каждому узлу назначается свой приоритет и определяется очередь приоритетов. Если узел

связи при неоднократном опросе дает все время или часто отрицательные ответы, его приоритет в таблице автоматически понижается, т.е. он меньше обслуживается и опрашивается меньшее число раз. При этом узлы, которые положительно реагируют на команду «опрос», подвигаются вверх по таблице приоритетов. Таким образом, динамические таблицы несколько ретушируют указанные недостатки метода первичный/вторичный.

5. Рассмотрим еще одну специфику метода первичный/вторичный для многоточечной конфигурации, приведенной на рис. 60. Он называется методом выборочного опроса вторичных узлов. Предположим, что ООД3 имеет данные, которые необходимо передать в ООД2. Чтобы это осуществить ООД3 дожидается команды «опрос» из ООД1 и осуществляет передачу данных в ООД1, используя рассмотренный нами вариант № 1 (рис. 65).

Как видно из диаграммы, данные ООД3 пересылаются не в ООД2, а в первичный узел ООД1, который проверяет их на наличие ошибок. По результатам этих проверок выдаются квитанции АСК или NAK. Заканчивается передача сообщением «конец передачи». В ООД1 полученные данные обрабатываются и по адресу определяется, что они предназначены не для главного узла ООД1 а для узла ООД2. Поэтому главный узел пересылает их в

74

узел ООД2, используя команду «Выбор» (рис. 65). На эту команду ООД2 присылает согласие АСК, после чего главный узел передает в ООД2 полученные перед этим из ООД3 данные. ООД2 анализирует их на наличие ошибок и результаты этого анализа передает в ООД1 в виде квитанции АСК или NAK. Закончив передачу данных главный узел передает в ООД2 сообщение «Конец передачи». Этим завершается передача данных события 2, при этом данные события 7 являются точной их копией.

Рассмотренный случай обмена данными еще раз иллюстрирует иерархический аспект системы первичной/вторичной, а именно данные всегда поступают в первичный узел или выходят из него. Применение системы опрос/выбор, как следует из рассмотрения всех пяти случаев, не таит в себе опасности

перегрузок канала или сети, но создает некоторую проблему надежности: отказ первичного узла ООД1, приводит к отказу сети. Для недопущения этого проводят резервирование аппаратуры главного узла тем или иным способом.

Метод обмена данными «Выборочный и групповой опрос»

Метод разработан для устранения недостатков системы опрос/выбор,

связанных с большим временем обмена данными и не эффективным использованием дорогостоящего канала связи. При этом в качестве выборочных опросов использованы механизмы №№ 1 и 2 системы опрос/выбор, которые изучены в прошлом разделе. Метод группового опроса

применяется только на многоточечной конфигурации или в сетях с кольцевой структурой. Поэтому рассматриваемая разработка проводилась для учета только этой специфики.

При групповом опросе команда «опрос» так же, как и в предыдущем методе выдается первичным узлом ООД1, но только с групповым или циркулярным адресами. Принимается она либо группой вторичных узлов ООД, либо всеми вторичными узлами. При выдаче данных вторичные узлы используют канал в режиме временного разделения, т.е. каждый вторичный узел ООД передает свои данные первичному узлу ООД1, в выделенный для него интервал времени.

При кольцевой конфигурации команда «опрос» с групповым или

циркулярным адресами последовательно передается по всему кольцевому каналу сети, а вслед за этой командой передаются данные тех вторичных узлов, которые опрошены командой. Данные вторичных узлов передаются последовательно друг за другом, как бы тоже в режиме временного разделения.

Метод обмена данными опрос/выбор с остановкой и ожиданием

Следует указать, что не только этот метод, но и рассмотренные нами ранее система опрос/выбор и метод выборочного и группового опроса являются

75

также и методами с остановкой и ожиданием. Действительно, при их использовании любой ООД, передавший команду, ждет ответа, после получения которого, снова передает команду и снова ждет ответа, и т.д. Ответами при этом могут быть данные или квитанции, или некоторые другие сообщения, например «конец передачи».Т.о., все перечисленные методы являются как бы методами полудуплексной передачи, потому что при их использовании передача ведется в обоих направлениях, но только в одном направлении в каждый данный момент. Все вышеперечисленные методы появлялись в результате устранения недостатков предыдущих. Рассматриваемый метод также появился из-за этого. Какой же недостаток он устраняет? Рассмотрим следующий пример.

Пусть в двухточечной конфигурации (рис. 59) обмениваются данными ООД1 и ООД2. Обмен производится следующим образом (рис. 66). ООД1 передает данные, а ООД2 анализирует их на наличие ошибок и по результат этого анализа передает квитанции.

Пусть при таком обмене потерялась вторая квитанция АСК (рис. 66). В этой ситуации ООД1, не получив эту квитанцию, после тайм-аута выдает дубликат предыдущего кадра данных, считая что узел ООД2 его не получил. На самом деле ООД2 его получил и выдал квитанцию, но в результате ее потери ООД2 два раза получает одни и те же данные, не имея возможности этого распознать. Поэтому ООД2 дубликат тоже записывается в базу, что приводит к искажению всего сообщения. Данный недостаток

устраняется путем модификации системы опрос/выбор введением нумерации кадров данных и квитанций, при котором только что рассматриваемый случай уже не принесет неприятностей.

Рассмотрим, как будет функционировать система с учетом проведенной работы. Порядковые номера включаются в каждый кадр данных и квитанции, как правило, в поле управления заголовок кадра. Как и в предыдущем случае, данные передает ООД1, а квитанции ООД2 (рис. 67). При этом квитанции используют тот же порядковый номер, который имел полученный перед этим кадр данных. Пусть (рис. 67) потерялась вторая квитанция №1 (как в предыдущем случае). При этом ООД1, по завершению тайм-аута, повторяет предыдущий кадр №1. ООД2 ожидал кадр данных со следующим порядковым

номером 2, а получив предыдущий номер, понимает, что пришел дубликат тех данных, которые у него уже имеются, и которые уже записаны в его базу. Чтобы не искажать сообщение, полученный дубликат данных ООД2 выбрасывает и в тоже время подтверждает получение кадра-дубликата квитанцией №1, завершая, таким образом, операцию доведения данных.

76