базовый курс лекцийц. Базовый курс лекций ТФУПД (pdf.io). Образовательное учреждениеАкадемия управления городской средой, градостроительства и печати
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
SD АC FC DA SA данные (line)INFO) FCS ED FS JKOJKOOO PPP0MTTT 1 6 6 4 -до 4202 JK1JK1I E ACxxACxx 1. Начальный ограничитель (line)Star)t De)limite)r), SD). Это специальная последовательность JKOJKOOO - сообщает, что начинается кадр (маркер). 2. Управление доступом (line)Acce)ss Contr)ol) В поле AC бит Т для кадра всегда установлен в 0. Остальные биты имеют те же функциональные назначения. 2. Управление кадром (line)Fr)ame) Contr)ol, FC)- определяет тип кадра (MAC или LLC). Для обеспечения корректной работы станций в кольце, нужно обеспечивать передачу определенных служебных команд: либо служебные данные для управления кольцом (данные МАС-уровня), либо пользовательские данные (LLC-уровня). Стандарт Token Ring определяет 6 типов управляющих кадров МАС-уровня: Тест дублирования адреса (line)Duplicate) Addr)e)ss Te)st, DAT). Этот тип кадра посылает станция, когда впервые присоединяется к кольцу, чтобы удостовериться, что ее адрес уникальный в сети. Существует активный монитор (line)Active) Monitor) Pr)e)se)nt, AMP) Этот тип периодически посылает кадра активный монитор, чтобы сообщить другим станциям, что он работоспособен. Существует резервный монитор (line)Standby Monitor) Pr)e)se)nt, SMP)Этот кадр отправляется любой станцией, которая не является активным монитором. (таким образом любая из станций может стать активным монитором, в случае необходимости). Маркер заявки (line)Claim Toke)n, CT)Этот кадр отправляет резервный монитор, когда подозревает, что активный монитор отказал, затем резервные мониторы договариваются между собой, какой из них станет новым активным монитором. Сигнал (line)Be)acon, BCN)Станция отправляет кадр BCN в случае возникновения серьезных сетевых проблем, таких как обрыв кабеля, обнаружение станции, передающей кадры без ожидания маркера, выход станции из строя. Кадр Очистка (line)Pur)ge), PRG). Кадр PRG используется новым активным монитором для того, чтобы перевести все станции в исходное состояние и очистить кольцо от всех ранее посланных кадров. 3. Адрес получателя (line)De)stination Addr)e)ss, DA). Адреса отправителя и получателя могут иметь длину либо 2, либо 6 байт. Первый бит адреса получателя определяет групповой или индивидуальный адрес как для 2- байтовых, так и для 6-байтовых адресов. Второй бит в 6-байтовых адресах говорит о том, назначен адрес локально или глобально. Адрес, состоящий из всех единиц, является широковещательным. 4. Адрес отправителя (line)Sour)ce) Addr)e)ss, SA)Адрес отправителя имеет тот же размер и формат, что и адрес получателя. Так как адрес отправителя, по умолчанию, не может быть групповым, то наличие единицы в этом разряде говорит о том, что в кадре имеется специальное поле, так называемое, маршрутной информации (Routing Information Field, RIF). 5. Поле данных INFO. Как мы уже с вами сказали, данные могут быть как управляющими кадрами уровня MAC, так и обыкновенными пользовательскими данными, упакованными в кадр уровня LLC. Кадр данных в стандарте Token Ring не имеет определенной максимальной длины, хотя существуют на практике ограничения на его размер, основанные на временных соотношениях между временем удержания маркера и временем передачи кадра. 6. Контрольная сумма (line)Fr)ame) Che)ck Se)que)nce), FCS). Это поле контрольной суммы кадра (CRC32). 7. Конечный ограничитель (line)End De)lime)te)r), ED). Поле ED такое же, как и у маркера, с битами I и E. Станция отправитель всегда знает, в каком состоянии кадр был передан станции-получателю: с ошибкой или без. 8. Поле статуса (line)Fr)ame) Status FS) .Поле статуса FS имеет длину 1 байт. FS содержит 4 резервных бита и 2 подполя: бит распознавания адреса А - он показывает, что станция получатель узнал, что этот кадр назначен ей. бит копирования кадра С - этот бит показывает, что кадр был скопирован станцией получателем. Так как это поле не сопровождается вычисляемой суммой CRC, то используемые биты для надежности дублируются. Таким образом, поле статуса FS имеет вид АСххАСхх. Прерывающая последовательность Прерывающая последовательность состоит из 2-х 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. 7.6.4 Физический уровень стандарта 802.5 Стандарт Token Ring фирмы IBM предусматривает построение связей в сети как с помощью непосредственного соединения станций друг с другом, так и образование фактического кольца с помощью концентраторов. Концентраторы, которые используются в технологии Token Ring IBM имеют специфические названия, которые означают - устройство многостанционного доступа MAU (line)Multistation Acce)ss Unit)или MSAU (Multi-Station Access Unit). Концентратор (MAU) позволяет централизовать задание конфигурации, отключение неисправных абонентов, контроль за работой сети и т.д. (рис. 7.11). Рис. 7.11. Соединение абонентов сети Token-Ring в кольцо с помощью концентратора (MAU) . Для присоединения кабеля к концентратору применяются специальные разъемы, которые обеспечивают постоянство замкнутости кольца даже при отключении абонента от сети. Концентратор в сети может быть и единственным, в этом случае в кольцо замыкаются только абоненты, подключенные к нему. Сеть Token Ring может включать до 260 узлов. Концентраторы в технологии Token Ring разделили на два типа: активные и пассивные. Пассивный концентратор просто соединяет порты внутренними связями так, чтобы станции, подключаемые к этим портам, образовали кольцо. Ни усиление сигналов, ни их ресинхронизацию пассивный MSAU не выполняет. Если какая-то станция отключается, то MSAU обеспечивает обход того порта, к которому присоединена эта станция (рис. 7.10). Активные концентраторы именно и выполняют функции повторителя, такие же, как и повторители Ethernet. Они обеспечивают ресинхронизацию сигналов и исправление их амплитуды и формы. Если концентратор является пассивным устройством, то каким образом обеспечивается качественная передача сигналов на большие расстояния, которые возникают при включении в сеть нескольких сот компьютеров? Ответ состоит в том, что роль усилителя сигналов в этом случае берет на себя каждый сетевой адаптер, а роль ресинхронизирующего блока выполняет сетевой адаптер активного монитора кольца. Каждый сетевой адаптер Token Ring имеет блок повторения, который умеет регенерировать и ресинхронизировать сигналы, однако последнюю функцию выполняет в кольце только блок повторения активного монитора. Конечные узлы сети подключаются к MSAU по топологии звезды, а сами MSAU объединяются друг с другом через специальные порты Ring In (line)RI) и Ring Out (line)RO) для образования магистрального физического кольца. Все станции в кольце должны работать на одной скорости - либо 4 Мбит/с, либо 16 Мбит/с. Кабели, соединяющие станцию с концентратором, называются ответвительными (line)lobe) cable)), а кабели, соединяющие концентраторы, - магистральными (line)tr)unk cable)). Кабельная система технологии Toke)n Ring .Технология Token Ring для соединения конечных станций и концентраторов различные типы кабеля: STP Type) I, UTP Type) 3, UTP Type) 6, а также волоконно-оптический кабель. При использовании экранированной витой пары STP Type 1 из номенклатуры кабельной системы IBM в кольцо допускается объединять до 260 станций при длине ответвительных кабелей до 100 метров. При использовании неэкранированной витой пары максимальное количество станций сокращается до 72 при длине ответвительных кабелей до 45 метров. Расстояние между пассивными MSAU может достигать 100 м при использовании кабеля STP Type 1 и 45 м при использовании кабеля UTP Type 3. Между активными MSAU максимальное расстояние увеличивается соответственно до 730 м или 365 м в зависимости от типа кабеля. Максимальная длина кольца Token Ring составляет 4000 м. Ограничения на максимальную длину кольца и количество станций в кольце в технологии Token Ring не являются такими жесткими, как в технологии Ethernet. Просто если придерживаться именно этих значений, то в принципе не должно возникать никаких проблем. Ограничения Token Ring во многом связаны со временем оборота маркера по кольцу. Так, если кольцо состоит из 260 станций, то при времени удержания маркера в 10 мс маркер вернется в активный монитор в худшем случае через 2,6 с, а это время как раз составляет тайм-аут контроля оборота маркера. Все значения тайм-аутов в сетевых адаптерах узлов сети Token Ring можно настраивать, поэтому можно построить сеть Token Ring с большим количеством станций и с большей длиной кольца. Существует большое количество аппаратуры для сетей Token Ring, которая улучшает некоторые стандартные характеристики этих сетей: максимальную длину сети, расстояние между концентраторами, надежность (путем использования двойных колец). И эта аппаратура и сейчас не перестает усовершенствоваться. Совсем недавно компания IBM предложила новый вариант технологии Token Ring, названный High-Spe)e)d Toke)n Ring, HSTR. Эта технология поддерживает битовые скорости в 100 и 155 Мбит/с, сохраняя основные особенности технологии Token Ring 16 Мбит/с. Но на практике, все равно, как правило, стараются использовать надежную и проверенную популярную технологию Token Ring 802.5. Общие характеристики Token Ring: Топология звезда-кольцо метод доступа с передачей маркера Кабельная система экранированная и неэкранированная витая пара (IBM тип 1, 2 или 3) скорость передачи данных 4 и 16 Мбит/с спецификации 802.5 7.7. FDDI - самостоятельный стандарт института ANSI. Технология Fibe)r) Distr)ibute)d Data Inte)r)face) (line)FDDI) - первая технология, которая использовала в качестве среды передачи данных оптоволоконный кабель. Технология FDDI - это не совсем технология локальных сетей, она скорее относится к магистральным сетям, потому как имеет большое значение длины сети. Попытки применения света в качестве среды, несущей информацию, предпринимались давно - еще в 1880 году Александр Белл изобрел устройство, которое передавало речь на расстояние до 200 метров с помощью зеркала, вибрировавшего синхронно со звуковыми волнами и модулировавшего отраженный свет. Работы по использованию света для передачи информации активизировались в 1960-е годы в связи с изобретением лазера, который мог обеспечить модуляцию света на очень высоких частотах, то есть создать широкополосный канал для передачи большого количества информации с высокой скоростью. Примерно в то же время появились оптические волокна, которые могли передавать свет в кабельных системах, подобно тому, как медные провода передают электрические сигналы в традиционных кабелях. Однако потери света в этих волокнах были слишком велики, чтобы они могли быть использованы как альтернатива медным проводам. Недорогие оптические волокна, обеспечивающие низкие потери мощности светового сигнала и широкую полосу пропускания (до нескольких ГГц) появились только в 1970-е годы. В начале 1980-х годов началось применение оптоволоконных каналов связи для территориальных телекоммуникационных систем. Немного позже начались также работы по созданию стандартных технологий и устройств для использования оптоволокнных каналов и в локальных сетях. Работы по обобщению опыта и разработке первого оптоволоконного стандарта для локальных сетей были сосредоточены в Американском Национальном Институте по Стандартизации - ANSI, в рамках специально созданного для этой цели комитета X3T9.5. Начальные версии различных составляющих частей стандарта FDDI были разработаны комитетом Х3Т9.5 в 1986 - 1988 годах, и тогда же появилось первое оборудование - сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и маршрутизаторы, поддерживающие этот стандарт. Стандарт FDDI взял за основу метода доступа к общей разделяемой среде - маркерный метод доступа, который был уже на то время популярен (он уже использовался в технологии Token Ring). Начальные версии технологии FDDI обеспечивали передачу кадров со скоростью 100 Мб/с по двойному волоконно- оптическому кольцу длиной до 100 км. В настоящее время большинство сетевых технологий поддерживают оптоволоконные кабели в качестве одного из вариантов физического уровня, мы с вами в этом не раз убеждались при изучении физических уровней и Ethernet и Token Ring. Стандарты FDDI на данный момент времени прошли проверку временем и устоялись, так что оборудование различных производителей показывает хорошую степень совместимости. Стандарт FDDI во многом взял за основу технологию Token Ring. Рассмотрим отличительные особенности стандарта FDDI. 7.7.1 Канальный уровень технологии FDDI. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой следующие цели: повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с, повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода (повреждения кабеля, некорректной работы узла или концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии), а также, максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Именно наличие двух колец - стало основным способом повышения отказоустойчивости в сети FDDI. Узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности, должны быть подключены к обоим кольцам. Рассмотрим особенность построения сети FDDI, воспользовавшись рисунком 7.12. Рис. 7.12 Транзитный режим сети FDDI В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного (Pr)imar)y) кольца. Этот режим назван режимом Thr)u - "побитное сквозным"побитное или "побитное транзитным"побитное . Вторичное кольцо (Se)condar)y) в этом режиме не используется. В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wr)ap, то есть "побитное свертывание"побитное или "побитное сворачивание"побитное колец. Рис. 7.13 Режим свертывания колец сети FDDI при отказе Операция свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров технологии FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении (на рисунках это направление изображается против часовой стрелки), а по вторичному - в обратном (изображается по часовой стрелке). Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями. Кольца в сетях FDDI, как и в сетях 802.5 рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, для нее определен метод доступа, похожий на метод доступа сетей Token Ring и также называемый методом маркерного кольца - toke)n r)ing. Рассмотрим этот метод подробнее (см. рис. 7.14). Рис. 7.13 Иллюстрация работы по методу маркерного кольца в сети FDDI Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр - маркер (токен) доступа. После этого она может передавать свои кадры, если они у нее имеются, в течение времени, называемого временем удержания токена - Toke)n Holding Time) (line)THT). После истечения времени THT станция обязана завершить передачу своего очередного кадра и передать маркер доступа следующей станции. Если же в момент принятия маркера у станции нет кадров для передачи по сети, то она немедленно транслирует маркер следующей станции. В сети FDDI у каждой станции есть предшествующий сосед (upstream neighbor) и последующий сосед (downstream neighbor), определяемые ее физическими связями и направлением передачи информации. Каждая станция в сети постоянно принимает передаваемые ей предшествующим соседом кадры и анализирует их адрес назначения. Если адрес назначения не совпадает с ее собственным, то она транслирует кадр своему последующему соседу. Нужно отметить, что, если станция захватила маркер и передает свои собственные кадры, то на протяжении этого периода времени она не транслирует приходящие кадры, а удаляет их из сети. Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в свой внутренний буфер, проверяет его корректность (в основном по контрольной сумме), передает его поле данных для последующей обработки протоколу лежащего выше над FDDI уровня (например, IP), а затем передает исходный кадр по сети последующей станции. В передаваемом в сеть кадре (также как и у кадра Token Ring) станция назначения отмечает три признака: распознавания адреса, копирования кадра и отсутствия или наличия в нем ошибок. После этого кадр продолжает путешествовать по сети, транслируясь каждым узлом. Станция, являющаяся источником кадра для сети, ответственна за то, чтобы удалить кадр из сети, после того, как он, совершив полный оборот, вновь дойдет до нее. При этом исходная станция проверяет признаки кадра, дошел ли он до станции назначения и не был ли при этом поврежден. Процесс восстановления информационных кадров не входит в обязанности протокола FDDI, этим должны заниматься протоколы более высоких уровней. В технологии FDDI определен протокол физического уровня и протокол подуровня доступа к среде (MAC) канального уровня. Как и многие другие технологии локальных сетей, технология FDDI использует протокол 802.2 подуровня управления каналом данных (LLC), определенный в стандартах IEEE 802.2. FDDI использует тип процедур LLC, при котором узлы работают в дейтаграммном режиме - без установления соединений и без восстановления потерянных или поврежденных кадров. Отличия метода доступа FDDIот метода доступа Token Ring заключаются в том, что время удержания маркера в сети FDDI не является постоянной величиной. Это время зависит от загрузки кольца - при небольшой загрузке оно увеличивается, а при больших перегрузках может уменьшаться до нуля. Изменения в методе доступа касаются только асинхронного трафика, который не чувствителен к небольшим задержкам передачи кадров. Для синхронного трафика время удержания маркера по- прежнему остается фиксированной величиной. Механизм приоритетов кадров, который присутствовал в технологии Token Ring, в технологии FDDI отсутствует. Разработчики технологии решили, что деление трафика на 8 уровней приоритетов избыточно и достаточно просто разделить трафик на два класса - асинхронный и синхронный. Синхронный трафик обслуживается всегда, даже при перегрузках кольца. Сети FDDI также применяют алгоритм раннего освобождения маркера, как и сети Token Ring со скоростью 16 Мбит/с. Адреса уровня MAC имеют стандартный для технологий IEEE 802 формат. Формат кадра FDDI также близок к формату кадра Token Ring, основные отличия заключаются в отсутствии полей приоритетов. Признаки распознавания адреса, копирования кадра и ошибки позволяют сохранить имеющиеся в сетях Token Ring процедуры обработки кадров станцией- отправителем, промежуточными станциями и станцией-получателем. Рис. 7.14 Структура формата кадра FDDI PA - Преамбула (Preamble): 16 или более пустых символов. SD - начальный разделитель (Starting Delimiter): последовательность 'J' и 'K'. J'J' и 'K'. и 'J' и 'K'. K'J' и 'K'. . FC - Frame Control: 2 символа, отвечающие за тип информации в поле INFO DA - Адрес получателя (Destination Address): 12 символов, показывающие кому адресован кадр. SA - Адрес отправителя (Source Address): 12 символов, показывающие адрес отправителя кадра. INFO - Поле данных (Information Field): 0 до 4478 байтов информации. FCS - Контрольная сумма (Frame Check Sequence): 8 символов CRC. ED - Конечный разделитель (Ending Delimiter) Формат маркера FDDI также близок к формату маркера Token Ring Рис. 7.15 Структура формата маркера FDDI Таким образом, несмотря на то что технология FDDI была разработана и стандартизована институтом ANSI, а не комитетом IEEE, она полностью вписывается в структуру стандартов 802 Отличительной особенностью технологии FDDI является выделение еще один уровня |