Глава 12.Кольцевые сети

Сети с

маркерным методом доступа (стандарт IEEE 802.5)

Наиболее распространенной среди кольцевых локальных сетей с маркер­ным методом доступа является сеть Token Ring, разработанная фирмой ШМ. По своей популярности Token Ring, пожалуй, не уступает сети Ethernet. Фирма ШМ провела большую работу по стандартизации сети Token Ring, в результате чего она была принята сначала в качестве стандарта ШЕЕ 802.5, а затем и международного стандарта ISO/DIS 8802/5. Стандартом определена скорость передачи 4Мбит/с. В настоящее время используются сети со скоростью 16 Мбит/с. Наряду с более высо­кой скоростью передачи в этих сетях используются кадры длиной 18000 байт, что в четыре раза больше стандартной длины.

Являясь одной из первых кольцевых сетей с маркерным методом доступа, сеть Token Ring оказала существенное влияние на идеологию построения локальных компьютерных сетей, и с первую очередь — кольцевых сетей. Следует заметить, что сеть Token Ring является кольцевой по способу организации передающей среды, но не в коей мере по своей топологии, которая может быть дос­таточно сложной и больше напоминает звездообразную структуру, чем кольцевую. Внешне ее бывает трудно отличить от таких сетей как Ethernet, Arcnet и им подоб­ных. Два момента определяют отличие от ШЕЕ 802.4 — это передача кадров только в одном направлении и полный цикл вращения кадра данных. Конечно, существуют и некоторые отличия в средствах и устройствах подключения станций к передаю­щей среде. Но все-таки основные отличия связаны с методом и протоколами управ­ления доступом к передающей среде. Сравнивая маркерный метод доступа в сетях с шинной и кольцевой топологией, необходимо отметить два основных отличия. Во первых, в кольцевых сетях кадры данных, как и кадр маркера, передаются в одном направлении по кольцу не зависимо от месторасположения станций. Во вторых, протокол ШЕЕ 802. 5 предусматривает полный цикл вращения кадра данных, то есть кадр должен возвращаться его отправителю. При этом получатель дополняет кадр информацией о результате его приема. Только после этого маркер "освобожда­ется" и передается дальше по кольцу. Стандартом определено три типа кадров, это: 4 кадр данных; 4 кадр маркера; 4 кадр прерывания.

По принципу построения кадр данных (рис. 12.1) стандарта ШЕЕ 802.5 аналогичен кадру данных стандарта ШЕЕ 802.4. Различие заключается в отсутствии преамбулы и наличии полей управления доступом к передающей среде (УД) и состояния кадра (СК).

Байты: 1

2(6) 2(6) n

 

НО

уд РРР Т М RRR

УК

АП

АО

Данные

КПК

ко

ск

 

У1	с	z z z z z z
		Управление доступом к среде
		Данные подуровня управления логическим звеном
		Зарезервированные
		Зарезервированные

Рис. 12.1 Структура кадра стандарта IEEE 802.5, где: НО - начальный ограничитель;

УД - управление доступом; Р - бит приоритета кадра;

Т - бит маркера; М - бит монитора;

R - бит резервирования приоритета;

УК - указатель кадра; АП - адрес получателя;

АО - адрес отправителя; КПК - контрольная

последовательность кадра; z - бит типа кадра;

КО - конечный ограничитель; СК - состояние кадра

Начальный ограничитель служит для указания начала кадра и представляет собой следующую комбинацию бит JKOJKOOO, где J и К — символы "не данные". Для представления данных используется манчестерское кодирование, характерной осо­бенностью которого является то, что в середине временного интервала каждого раз­ряда осуществляется изменение уровня сигнала на противоположное. Отсутствие этого изменения говорит о том, что символ не принадлежит манчестерскому коду и не может встретиться ни в какой последовательности данных. Это свойство и ис­пользуется для определения начала и, соответственно, конца кадра. В начальный и конечный ограничитель специально вводятся символы, не соответствующие манче­стерскому кодированию, которые поэтому и называются "не данные". При переда­че разряда J или К полярность сигнала не меняется в течение всей его длительно­сти. Полярность сигнала разряда J выбирается равной полярности второй половины предыдущего разряда, а полярность сигнала разряда К — противоположной поляр­ности второй половине предыдущего разряда.

Попарная передача сигналов J и К используется для устранения длительной переда­чи сигналов одной полярности.

В сети используется приоритетный метод доступа, для организации которого введе­но поле управления доступом (см. рис. 12.1). Три бита (РРР) этого поля определяют текущий приоритет кадр и могут принимать значения от 111 до 000, причем значе­ние 111 соответствует высшему, а значение 000 — низшему приоритету.

Бит Т называется битом маркера и позволяет отличить кадр маркера от кадра дан­ных. Значение бита Т равное нулю указывает на кадр маркера, а его единичное зна­чение — на кадр данных.

Бит М называется битом монитора и служит для предотвращения постоянной цир­куляции кадра данных или маркера по кольцу. При формировании кадра биту М присваивается значение 0. Когда кадр проходит через управляющую (мониторную) подсистему, нулевое значение бита М меняется на 1. При повторном прохождении кадра или кадра маркера с нулевым приоритетом через мониторную подсистему, о чем свидетельствует Т=1, этот кадр удаляется из кольца.

Биты резервирования приоритета (RKR) используются с целью предварительного запроса станцией требуемого приоритета.

Поле указателя кадра определяет тип кадра данных, а также его функции. Первый и второй (слева направо) разряды этого поля определяют тип кадра. Для кадра управ­ления доступом к среде оба разряда равны нулю (00). Значение 01 определено для кадров подуровня управления логическим каналом. Остальные значения (10 и 11) не используются и зарезервированы для будущих применений. Назначение осталь­ных разряд, с третьего по восьмой зависит от типа кадра. Так для кадров управле­ния доступом к среде эти разряды определят тип управляющего кадра. Всего опре­делено 25 типов кадров управления доступом к передающей среде. В процессе ра­боты локальной сети все станции, подключенные к кольцу, должны интерпретиро­вать эти кадры независимо от содержания полей адреса и, в зависимости от своего состояния, выполнять соответствующие процедуры. Для кадров управления логиче­ским каналом разряды 2, 3 и 4 являются резервными и должны устанавливаться в 0. Остальные разряды (5, 6 и 7) могут использоваться для переноса приоритета прото­кольного блока данных одного логического объекта подуровня управления логиче­ским объектом другому объекту.

Следующие два поля имеют одинаковую структуру и используются для задания ад­ресов получателя и отправителя, которые могут состоять из двух или шести байт каждый. Стандартом предусмотрена иерархическая организация адресов, форматы которых представлены на рис. 12.2. Управление доступом к передающей среде не­разрывно связано с интенсивным обменом управляющих кадров между станциями. При этом преобладает так называемый групповой режим передачи, когда один и тот же кадр должны получить все или, по крайней мере, часть станций. С этой це­лью в адрес получателя вводится признак способа адресации. Первый разряд (И/Г) первого байта адреса содержит признак способа адресации: индивидуальный (И/Г =0) или групповой (И/Г =1). В первом случае адресуется один логический объект или станция, во втором — несколько логических объектов или станций. Сам же ад­рес состоит из номера кольца и адреса станции внутри его. В случае многокольце­вой топологии это позволяет существенно упростить процесс адресации объектов других колец. В 48 разрядный адрес (рис. 12.26) дополнительно вводится разряд указателя (У/Л) способа назначения адресов. Значение У/Л = 0 определяет универ­сальный способ назначения адресов. При У/Л = 1 назначение адресов осуществля­ется локальным образом в рамках каждой подсети.

Число бит

 

и/г

Номер кольца

Адрес станции

а) двухбайтный адрес

 

И/Г

У/Л

Номер кольца

Адрес станции

1 1 14

б) шестибайтный адрес

Рис. 12.2. Структура поля адреса получателя

Кроме того, групповая адресация с помощью первого разряда (О/Ф) номера адреса подразделяется на обычную и функциональную. Значение О/Ф =0 соответствует ре­жиму групповой адресации, при котором адресуется группа логических объектов в соответствии с их номерами. При функциональной групповой адресации (О/Ф =1) выбор объекта осуществляется по функциональному признаку. В этом случае в по­ле адреса содержится относительный адрес логического объекта. Для каждой стан­ции значение адресов соответствующих процессов одинаково, что позволяет одно­временно обращаться к одинаковым логическим объектам, расположенным в раз­личных станциях.

Поле данных может иметь любую длину, кратную байту с учетом ограничения на время вращения маркера. Формат поля данных зависит от типа кадра. Для кадров управления логическим каналом структура этого поля определяется стандартом ШЕЕ 802.2

Структура поля данных кадра управления доступом к передающей среде приведена на рис. 12.3. Поле данных рассматривается как некоторый вектор, длина которого задается в поле идентификатора длины (ИД). За этим полем следует поле иденти­фикатора основного вектора, указывающее основную функцию и класс информа­ции соответствующего кадра, которая следует далее. Следующие поля содержат значения подвекторов, представляющих собой отдельные операции подуровня управления доступом к передающей среде.

 

 

Длина в байтах				((
ид	ИОВ	Субвектор 1	1) ((	Субвектор п
		J J переменная	переменная

Рис. 12.3 Формат поля данных кадра управления доступом, где: ИД - идентификатор длины;

ИОВ - идентификатор основного вектора

Поле контрольной последовательности кадра содержит остаток, полученный в ре­зультате деления содержимого кадра на образующий полином. Конечный ограничитель имеет следующую структуру Ж1Ж1Ш, где: I — разряд признака промежуточного кадра; Е — разряд признака ошибки. Значение разряда I равное единице указывает, что кадр является первым или промежуточным в после­довательности кадров. Нулевое значение разряда указывает, что данный кадр един­ственный или последний в последовательности кадров. Разряд Е используется для индикации ошибки. Первоначально, станция, передающая кадр данных, устанавли­вает нулевое значение разряда Е. Принимающая станция в случае обнаружения ошибки передачи устанавливает единицу в этом разряде, сообщая тем самым пере­дающей станции о наличие ошибки в принятом кадре.

Поле состояния кадра (СК) имеет вид АСггАСгг, где А — бит опознавания адреса; С — индикация копирования кадра; г — резервные разряды. Значение разряда А уста­навливается в единицу станцией, опознавшей в кадре свой собственный адрес. В случае если станция копирует кадр, то она устанавливает в единицу бит С. Резерв­ные разряды устанавливаются в ноль и не должны меняться в процессе передачи. Функционирования сети обеспечивается с помощью управляющих кадров и рас­сматривается как выполнение ряда взаимосвязанных процессов. Управление рабо­той сети осуществляется централизованным способом с помощью так называемого активного монитора, являющегося главным менеджером связи в кольце. Следует заметить, что активным монитором может быть любая, но в каждый конкретный момент только одна станция. Активный монитор отвечает за передачу управляю­щей информации и данных всеми станциями кольца. В том числе он отвечает за поддержку главного тактового генератора, осуществляет требуемую задержку пе­редачи, следит за потерянными кадрами и маркером. Однако активный монитор не берет на себя абсолютно все функции управления кольцом, часть их выполняется другими станциями сети, которые в этом случае называются пассивными монито­рами.

Для организации приоритетного доступа к передающей среде в каждой станции имеются регистры для хранения уровня приоритета (Рт) очередного кадра, а также значений битов приоритета (Рг) и битов резервирования (Rr). Значение Рт исполь­зуется для управления доступом к передающей среде. Регистры Рг и Rr использу­ются для восстановления прежнего приоритета кадра после передачи данных стан­цией.

Как уже отмечалось, в сети может циркулировать кадр маркера или кадр данных. При поступлении кадра маркера на вход станции возможны следующие ситуации:

1. станция не готова передавать информацию. В этом случае кадр маркера пе­
редается на выход станции без изменения;

2. станция готова передавать информацию, однако приоритет (Рт) ее очеред­
ного кадра меньше приоритета (РРР) кадра маркера. Станция сравнивает значение
Рт с битами резервирования приоритета (RRR). Если приоритет очередного кадра
больше приоритета резервирования, то устанавливается новое значение RRR рав­
ное Рт. Таким образом, делается заявка на передачу кадра данных с приоритетом
Рт. Если приоритет очередного кадра меньше приоритета резервирования получен­
ного кадра маркера, то последний передается без изменений дальше по кольцу;

3. станция готова передавать кадр данных и его приоритет выше приоритета
поступившего кадра маркера. В этом случае станция запоминает текущие значения
приоритета (РРР) кадра маркера и резервирования приоритета (RRR) соответствен­
но в регистрах Рг и Rr. Эта процедура выполняется с целью последующего восста­
новления текущего значения управляющего поля кадра маркера. После чего стан­
ция передает кадр данных со значениями RRR = Pm и RRR = 0. Начальное нулевое
значение резервирования приоритета позволяет другим станциям включиться в
спор за заявку передачи своего кадра.

При поступлении на вход станции кадра данных возможна одна из следующих си­туаций:

1. адрес получателя в кадре данных не совпал с адресом станции и приоритет
Рт кадра, стоящего на очереди для передачи меньше зарезервированного приорите­
та (RRR). В этом случае кадр данных без каких-либо изменений передается на вы­
ход станции;

2. адрес получателя в кадре данных не совпал с адресом станции, а приоритет
Рт кадра, стоящего на очереди для передачи больше зарезервированного приорите­
та (RRR). В этом случае устанавливается новое значение RRR равное приоритету
Рт кадра, ожидающего передачу. Модифицированный таким образом кадр данных
поступает обратно в передающую среду к следующей станции.

В качестве примера рассмотрим компьютерную сеть (рис. 12.4), состоящую из шес­ти станций. Предположим, что станция Ст1 формирует заявку с приоритетом Рт=4 на передачу кадра данных станции Ст5. Далее пусть станция Ст2 имеет значение Рт=2, станция Ст4 — Рт=1, станция Ст5 — Рт=3 и Стб — Рт=7. Допустим, что в момент времени Т1 на вход станции Ст1 поступил кадр маркера с приоритетом Р=3 и значением резервирования приоритета R=4. Так как значение приоритета кадра данных станции Ст1 также равно 4, то эта станция получает доступ к передающей среде и в момент времени Т2 начинает передачу своего кадра данных. При этом значение приоритета кадра данных устанавливается равным значению Рт, т.е. Р= 4. Для того, что бы остальные станции могли включиться в процесс заявки приорите­та, значение резервирования приоритета R устанавливается равным 0. Старые зна­чения разрядов Р и R запоминаются в регистрах Рг и Rr станции Ст1 для того, что бы в последствии определить момент передачи маркера следующей станции. Значе­ние бита (М) монитора, а также биты (А) опознавания адреса и (С) копирования данных устанавливаются равным 1.

Ст1 (Отправитель)

Т₂:КД

Т,: KM IQJL, (P=4,R=0) (P=3,R=4)

Т₇:КД =Ф /4- ^СТ2

(P=4;R=5) __ ^—------------ ^_ с^ ^ Р_ш=5

Т₃:КД

Т_б; КД (P=4;R=5)

СтЗ

Р₌₂

Ст5 (Получатель) Т5: КД (P=4;R=5)

-Гт *•

Ст4 Р»=3 Рис. 12.4. Пример компьютерной сети из шести станций

Получив кадр маркера, станция Ст2 определяет, что он принадлежит другой стан­ции, поэтому она только сравнивает значение поля резервирования приоритета R с приоритетом Рт своего заявляемого кадра. В данном случае Рт =2, что больше R=0. Происходит изменение содержимого поля резервирования приоритета на 2, то есть Р становится равным 2.

В момент времени ТЗ модифицированный кадр данных передается дальше, станции СтЗ. Значение Рт у этой станции равно 1, поэтому кадр данных передается без из­менений дальше.

В момент времени Т4 кадр данных достигает мониторнои станции, которая изменя­ет нулевое значение бита М монитора на единицу. Эта операция позволяет исклю­чить постоянное циркулирование одного и того же кадра данных по кольцу, так как при повторном появлении кадра данных значение М=1 и он удаляется мониторнои станцией из кольца.

В момент времени Т5 станция Ст5, которая является получателем, копирует кадр данных. Одновременно модифицируется кадр данных, а именно: биты опознавания адреса и копирования данных устанавливаются в единицу. Значение поля резерви­рования приоритета остается прежним (R=5), так как станция Ст5 имеет меньшее значение уровня приоритета очередного кадра (Рт=2).

В момент времени Т6 кадр данных поступает на вход станции Стб. Уровень при­оритета Рт очередного кадра станции Стб выше значения поля резервирования приоритета кадра, поступившего на вход станции. Это приводит к изменению зна-

чения поля резервирования, которое становится равным 7. При поступлении кадра данных обратно на станцию Ст1 содержимое его поля данных удаляется, а значение поля R (резервирования приоритета) сравнивается со значениями Рт и значением регистров Рг и Rr. Максимальной среди этих величин является R, поэтому вместо кадра данных формируется кадр маркера, который передается дальше по кольцу. Приоритет кадра маркера устанавливается равным значению поля R, в данном слу­чае — 7. В соответствие с протоколом управления доступом, кадр маркера "захва­тывается" станцией Стб, так как среди всех станций только у нее значение Рт=7. В результате этого станция начинает передачу кадров данных. Этот процесс продол­жается до тех пор, пока приоритет очередного подлежащего передачи кадра данных не окажется ниже приоритета, заявленного какой-либо другой станцией. Наряду с процессом передачи данных в сети предусмотрен ряд управляющих про­цессов. С помощью этих процессов обеспечивается контроль и управление функ­ционированием сети. Сюда относятся такие процессы как: 4 очистка кольца; 4 определение соседних станций; 4 подключение новых станций; 4 соревнование за право быть активным монитором; 4 управления кадрами и маркером; 4 сигнализация о неисправностях.

Процесс очистки кольца осуществляет установку рабочих станций в начальное со­стояние. Для этого активный монитор посылает всем станциям широковещатель­ный "Кадр очистки". Получив этот кадр, станция устанавливает все протокольные таймеры в исходное (нулевое) состояние.

Процедура определения соседних станций предназначена для определения адресов активных (работающих) станций, составляющих логическое кольцо. В процессе ра­боты станции могут подключаться либо отключаться от сети. В этом случае для станций необходимо переопределить их предшественников. Эта процедура иниции­руется активным монитором, с этой целью он передает "Кадр активного монитора". Как обычно, в кадре начальные значения бита распознавания адреса и бита копиро­вания равны нулю. Этот управляющий кадр является широковещательным и может приниматься любой станцией. Первая по порядку станция, принявшая данный кадр проверяет значение этих бит. Убедившись, что они нулевые, станция запоминает адрес отправителя в качестве адреса своего предшественника. Затем станция уста­навливает значения бита распознавания адреса и бита копирования равные единице и передает кадр дальше. После этого она передает собственный "Кадр неактивного монитора". Следующая по порядку станция принимает этот кадр и по содержимому поля адреса отправителя определяет своего предшественника. Процесс повторяется до тех пор, пока активный монитор не получит "Кадр неактивного монитора" с ну­левыми значениями битов распознавания адреса и бита копирования. Отправитель этого кадра рассматривается в качестве предшественника активного монитора. Та­ким образом, данный процесс позволяет всем работающим станциям определить адреса своих предшественников.

Подключение новой станции начинается с самотестирования и если отказов не об­наружено, то происходит физическое подключение станции. На следующем этапе

осуществляется проверка уникальности номера подключаемой станции, то есть проверяется отсутствие станции с аналогичным адресом. Для этого подключаемая станция посылает кадр "Тест на дублирование" со своим адресом в поле адреса по­лучателя. Если подключаемая станции по истечении определенного времени полу­чит свой кадр обратно с единичными значениями полей бита распознавания адреса и бита копирования, то это говорит ей о присутствии другой станции с таким же ад­ресом. Нулевые значения разрядов подтверждают уникальность адреса подключае­мой станции. После этого станция ожидает ближайшей процедуры определения со­седней станции, чтобы сообщить приемнику свой адрес. Если станция не получила свой кадр обратно, то она отключает себя от кольца.

Соревнование за право быть активным монитором представляет собой про­цесс, в ходе которого станция вступает в состязание за право быть активным мони­тором. С этой целью она передает широковещательный кадр "Заявка маркера". Станция, получившая этот кадр, сравнивает свой адрес с адресом отправителя, и ес­ли ее адрес меньше, то станция ретранслирует полученный кадр без изменения. В противном случае станция формирует свой кадр "Заявка маркера". Процесс продол­жается до тех пор, пока какая-либо станция получит кадр "Заявка маркера" с собст­венным адресом отправителя. Это означает, что данная станция выиграла соревно­вание за право стать активным монитором. Затем она инициирует процесс очистки кольца и генерирует новый маркер.

Во время работы сети могут возникнуть определенные ситуации, которые могут привести к постоянному циркулированию одних и тех же кадров данных или мар­кера с приоритетом больше нуля. Например, при искажении адреса отправителя или его физического отключения посланный им кадр данных не будет удален из кольца. Исключение подобных ситуаций осуществляется с помощью процесса управления кадрами и маркером. Для этой цели используется бит монитора, кото­рый первоначально устанавливается в ноль станцией-отправителем. Затем, при про­хождении кадра данных или маркера через активный монитор этот разряд устанав­ливается в единицу. При повторном прохождении этого кадра данных или маркера через активный монитор предполагается зацикливание, в этом случае запускается процесс очистки кольца с последующей генерацией нового маркера. Дополнительно процесс управления кадрами и маркером контролирует наличие маркера в сети. С этой целью активный монитор отслеживает время с момента по­ступления предыдущего маркера и если оно оказывается больше допустимого, то предполагается потеря маркера. В этом случае активный монитор инициирует про­цесс очистки кольца и генерирует новый маркер.

Процесс сигнализации о неисправностях инициируется при обнаружении аппарат­ного отказа в сети. Станция, обнаружившая отказ, передает всем станциям широко­вещательный кадр "Сигнальный кадр". При приеме данного кадра станция отклю­чается от кольца и самотестируется. В случае обнаружения аппаратного отказа об­ратного подключения не происходит. При отсутствии отказа станция снова подклю­чается к кольцу.

Станция, пославшая сигнальный кадр, следит за состоянием сети и если через опре­деленный промежуток времени не обнаружена отказавшая станция, то данная стан­ция также отключается от сети и производит самотестирование. При обнаружении неисправности станция не подключается к сети. Возможна ситуация, при которой

отказ автоматически не обнаружен, в этом случае требуется вмешательство опера­тора.

В качестве дополнительных (факультативных) возможностей обеспечивается меха­низм приоритетного доступа к передающей среде. Определено четыре класса об­служивания с номерами 6, 4, 2, 0 и приоритетом в порядке убывания номера класса. Возможность передачи кадров данных определяется с помощью следующих вели­чин:

4 ТНТ — время удержания маркера, задающее максимальное время, которое станция может удерживать маркер при передаче кадров класса 6. Этот класс обеспечивает абсолютный приоритет, позволяя передавать кадры данных с ми­нимально возможной задержкой, поэтому он получил название класса синхрон­ных данных;

4 TRTn — заданное для класса п время вращения маркера, где п=0,2,4. Определя­ет максимальное время, за которое должен быть получен маркер для передачи данных класса п.

4 TRT — реальное время вращения маркера, определяемое по специальному тай­меру, отслеживающему интервал между двумя приходами маркера.

При этом реализуются следующие условия передачи кадров данных:

1. При появлении маркера первыми, в течение времени ТНТ, передаются син­
хронные данные (класс 6), независимо от времени его прихода;

2. После передачи синхронных данных определяется возможность передачи
данные класса 4. Передача разрешается если TRT плюс время передачи класса 6
меньше или равно TRT4;

3. Условия передачи для классов 2 и 0 аналогичны условию для класса 4, с
учетом времени передачи предыдущих классов.

Таким образом, с помощью соотношения величин TRT, ТНТ и TRTn определяется возможность передачи данных класса п. Обратим внимание, что данный режим ра­боты относится к классу "раннего освобождения маркера", то есть маркер передает­ся следующей системе, не дожидаясь возвращения переданного кадра. Этот режим позволяет одновременно передавать несколько кадров данных различными стан­циями, тем самым повышается эффективность использования передающей среды и всей сети в целом. Заметим также, что отпадает необходимость в процедуре резер­вирования приоритетов, так как маркер сразу же передается следующей системе, которая сама определяет возможность передачи кадров данных. Подключение станции к передающей среде осуществляется с помощью кабеля со­пряжения со средой и специального блока подключения к среде (рис. 12.5). Кабель сопряжения со средой представляет собой две витых пары проводников, одна из кото­рых служит для передачи, а вторая — для приема данных. Категория используемого кабеля может быть различной, что в основном влияет на его длину. Со стороны блока подключения используется нормально замкнутый разъем данных IBM. При рассоединении этого разъема контакты его ответной части замыкают соответствую­щие линии магистрального канала (рис. 12.6а), а в случае подключения кабеля со­пряжения магистральный канал коммутируется на принимающую и передающую пары проводников (рис 12.66). Со стороны сетевого адаптера может использоваться

штекерный разъем типа DB9 или телефонный разъем RJ45. Современные сетевые адаптеры являются достаточно интеллектуальными устройствами, автоматически распознающими среду и скорость передачи (4 или 16 Мбит/с.). Эти адаптеры позво­ляют осуществлять удаленную загрузку программ и поддерживают большинство современных сетевых операционных систем, в том числе Novell NetWare 4.0 и Windows NT.

Уровни

эталонной

модели

3-7

Станция

Верхние уровни

 

Управление логическим каналом Управление доступом к среде

Сетевой адаптер станции

 

Рис. 12.5Схема подключения станции к передающей среде В настоящее время существует достаточно большое количество типов блоков под­ключения к среде. В простейшем случае блок подключения представляет собой пассивное устройство, позволяющее подключать одну станцию к магистральному кабелю. Однако наиболее часто используются устройства многостанционного дос­тупа (MAU — Multistation Access Unit), обеспечивающие подключение нескольких станций к магистральному кабелю. Подключение осуществляется радиальным спо­собом, то есть к одной точке подключения подсоединяется несколько станций. При­мером пассивных многостанционных устройств служит устройство IBM 8228, обла­дающее достаточно высокой степенью надежности. Наряду с пассивными устройст-

Магистральный кабель

Физический уровень

Блок подключения к среде

Кабель сопряжения со средой

вами для подключения станций широко используются активные управляющие уст­ройства, в том числе контроллеры и концентраторы. Наиболее известным среди них является высокоинтеллектуальный контроллер управления доступом IBM 8230, различные модификации которого позволяют подключать от 2 до 20 станций.

Станция

Пара приема

Пара

> передачи

 

Магистральный кабель

Магистральный кабель

5

а) режим ретрансляции

Станция

б) режим связи со станцией Рис. 12.6.Режимы работы блока подключения Допускается последовательное соединение до четырех подобных устройств, что обеспечивает подключение 80 станций. С помощью данного контроллера осуществ­ляется управление доступом станций к кольцу и сетью в целом. В качестве примера концентратора можно привести устройство ШМ 8238, позволяющее подключать до 16 станций. Допускается последовательное соединение 8 подобных устройств, что

Пара приема

Магистральный кабель

17 Л^

•*г_

^

Пара передачи

Магистральный кабель

позволяет с их помощью подключить к сети до 128 станций. Как правило, активные и пассивные многостанционные устройства размещаются в одной или нескольких стойках кабельных соединений, к которым и подключаются сетевые станции. В этом случае топология сети приобретает явно выраженный звездообразный харак­тер. Существующий набор сетевых средств и устройств позволяет конструировать сети различной, достаточно сложной топологии, которая может максимально отра­жать реальное расположение компьютеров. На рис. 12.7 представлен один из воз­можных вариантов построения сети Token Ring.

Пассивный блок подключения \

Стойка кабельных соединений 2 устройства \ IBM 8238 I

 

Рис. 12.7. Сеть Token Ring

12.2. Сети с методом тактируемого досту­па (стандарт ISO/DIS 8802/7)

В основу стандарта на сети с методом тактируемого доступа к кольцу положены протоколы доступа локальной сети Cambridge Ring. Физическая среда данной сети представляет собой коаксиальный кабель с набором активных повторителей, обес­печивающих скорость передачи до 10 Мбит/с. Абонентские системы (компьютеры) к передающей среде подключаются (рис. 12.8) с помощью блока подключения (вил­ки связности), кабеля сопряжения, повторителя и станции.

Оконечное оборудование

данных (компьютер)

Станция

Узел

Повторитель

Магистральный кабель

Кабель сопряжения со средой

Блок подключения к среде (вилка связности)

Вторичное питание

Информационные линии

Рис. 12.8. Схема подключения абонентской системы к передающей среде

Вилка связности представляет собой устройство, замыкающее кольцо при механи­ческом отключении станции. Повторитель — устройство, осуществляющее кодиро­вание, декодирование, регенерацию, прием и передачу сигналов из кольца или стан­ции. Следует заметить, что в рамках стандарта ISO/DIS 8802/7 под станцией пони­мается устройство, реализующее функции подуровня управления доступом к среде. Сюда относятся функции управления передачей по кольцу, обнаружение опшбок и информация об них, параллельно-последовательные и обратные преобразования.

По сути, станция представляет собой сетевой адаптер. Станция в совокупности с повторителем образует узел.

Для обеспечения нормальной работы сети в ее состав должны входить: монитор, регистрирующая станция, ретрансляторы и вторичные источники питания. Монитор представляет собой специализированную станцию, выполняющую функ­ции инициализации и управления кольцом.

Регистрирующая станция представляет собой устройство, осуществляющее учет состояния сети, в том числе регистрирующее ошибки и информирующее о них. Автономный повторитель, выполняющий только функции регенерации сигналов, называется ретранслятором. Основное назначение ретранслятора — увеличение протяженность сети.

Питание повторителей осуществляется с помощью специального вторичного источ­ника питания с напряжением 28В. Для этой цели вводится дополнительная пара проводников. С целью снижения влияния различных помех на передачу информа­ции проводники распределяются следующим образом. Первая пара содержит про­вод положительного постоянного питания и один информационный провод. Вторая пара проводов состоит из провода отрицательного уровня питания и второго ин­формационного провода.

Для одновременного подключения нескольких компьютеров используются различ­ные узлы — мультиплексоры.

С учетом сказанного выше может быть представлена следующая конфигурация се­ти (рис. 12.9).

При рассмотрении основных временных соотношений следует учитывать, что каж­дые 100 метров кабеля вносят задержку длительностью 450 не. При скорости пере­дачи 10Мбит/с позволяет представить такой сегмент в виде памяти емкостью 4,5 бита. В каждом конкретном случае длина кабеля и, следовательно, время циркули­рования данных по кольцу будет различно. Для обеспечения целого числа бит в кольце номинальная частота 10 МГц может несколько изменяться. Для обеспечения целого числа тактов фиксированной длины и минимального числа (двух) межкадро­вых пробелов используются дополнительные биты-заполнители, которые распола­гаются после одного из кадров.

Монитор Абонентские системы

Регистрирующая

станция

—

Узел / з

^л ^ Узел

-^ ^

Вилка связности "^ ~--~- спО

~+—~^ J Ретранслятор
Мультиплексор "*• ^/ -_г-

Вторичное питание

Абонентские системы

Рис. 12.9. Конфигурация сети с тактируемым методом доступа

Длина сегмента выбирается из значений 40, 56, 72 или 88 битовых позиций. Коли­чество бит-заполнителей должно выбираться в пределах от 2 до 255, большее число пробелов рассматривается как разрыв логического кольца. В зависимости от време­ни вращения данных по кольцу и выбранной длины сегмента в сети может цирку­лировать от 1 до 255 кадров фиксированной структуры. На рис. 12.10 представлена структура кадра с входящим в его состав пакетом. Первый бит каждого кадра все­гда равен единицы и определяет начало кадра. Следующий разряд определяет занят или свободен текущий сегмент. Бит монитора, как и в других кольцевых сетях, ис­пользуется для исключения зацикливания кадров. Однако в отличие от других се­тей единица в этом разряде устанавливается передающей станцией, а монитор уста­навливает нулевое значение данного разряда. Если монитор обнаруживает значение бита монитора равное нулю, а бит "занят/ пустой" в этот момент равен единице (сегмент занят), то он предполагает зацикливание кадра. В этом случае монитор об­нуляет кадр данных, уст