Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Технология Token Ring.
Список ключевых слов: активный монитор, время удержания токена, алгоритм раннего освобождения токена, устройство многостанционного доступа, пассивный концентратор, активный концентратор.
Технология Token Ring была разработана компанией IBM в 1984 году, а затем передана в качестве проекта стандарта в комитет IEEE 802, который на ее основе принял в 1985 году стандарт 802.5. Компания JBM в течение долгого времени использовала технологию Token Ring как свою основную сетевую технологию построения локальных сетей на основе компьютеров различных классов — мэйн фреймов, мини-компьютеров и персональных компьютеров. Однако в последнее время даже в продукции компании IBM доминируют представители семейства Ethernet.
Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями — 4 и 16 Мбит/с. Сме шение в одном кольце станций, работающих на разных скоростях, не допускается. Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мбит/с, имеют некоторые усо вершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мбит/с.
Технология Token Ring сложнее, чем Ethernet. Она обладает некоторыми началь ными свойствами отказоустойчивости. В сети Token Ring определены процеду ры контроля работы сети, которые опираются на свойство обратной связи, изна чально присущее кольцеобразной структуре — посланный кадр всегда возвра щается к станции-отправителю. В некоторых случаях обнаруженные ошибки в работе сети устраняются автоматически, например, может быть восстановлен по терянный токен. В других случаях ошибки только фиксируются, а их устранение выполняется вручную обслуживающим персоналом.
Для контроля сети одна из станций исполняет роль так называемого активного монитора. Активный монитор выбирается во время инициализации кольца, кри терием выбора служит максимальное значение МАС-адреса. Если активный мо нитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выби рается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний в работоспособном состоянии каждые 3 секунды генериру ет специальный кадр, обозначающий его присутствие. Если этот кадр не появля ется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру вы боров нового активного монитора.
Доступ с передачей токена
Сети Token Ring пользуются разделяемой средой путем передачи токена, прин ципы которого были рассмотрены в главе 12 при описании функций уровня MAC. Давайте остановимся более детально на некоторых особенностях этого метода, присущих технологии Token Ring 4 Мбит/с, описанной в стандарте 802.5.
В сети Token Ring любая станция всегда непосредственно получает данные толь ко от одной станции — той, которая является предыдущей в кольце. А передает данные своему ближайшему соседу вниз по потоку данных.
Получив токен, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для пе редачи продвигает токен к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении токена изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде для передачи своих данных. Затем эта станция вы дает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Кадр снабжается адресами приемника и источника.
Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой. Все станции кольца ретранслируют кадр побитно, как повто рители. 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, получив его с подтверждением приема, изымает свой кадр из кольца и передает в сеть новый токен, давая другим станциям сети возможность передавать данные.
На рис. 14.1 описанный алгоритм доступа к среде иллюстрируется временной диаграммой. Здесь показана передача пакета А в кольце, состоящем из 6 стан ций, от станции 1 к станции 3. После прохождения станции назначения 3 в паке те А устанавливаются два признака — признак А распознавания адреса и при знак С копирования пакета в буфер (что на рисунке отмечено звездочкой внутри пакета). После возвращения пакета в станцию 1 отправитель распознает свой па кет по адресу источника и удаляет пакет из кольца. Установленные станцией 3 признаки говорят станции-отправителю о том, что пакет дошел до адресата и был успешно скопирован в его буфер.
Время владения разделяемой средой в сети Token Ring ограничивается фикси рованной величиной, называемой временем удержания токена. После исте чения этого времени станция обязана прекратить передачу собственных данных (текущий кадр разрешается завершить) и передать токен далее по кольцу. Стан ция может успеть передать за время удержания токена один или несколько кад ров в зависимости от размера кадров и величины времени удержания токена.
Обычно время удержания токена по умолчанию равно 10 мс, а максимальный размер кадра в стандарте 802.5 не определен. Для сетей 4 Мбит/с он, как прави ло, равен 4 Кбайт, а для сетей 16 Мбит/с — 16 Кбайт. Это связано с тем, что за время удержания токена станция должна успеть передать хотя бы один кадр. При скорости 4 Мбит/с за время 10 мс можно передать 5000 байт, а при скоро сти 16 Мбит/с — 20 000 байт. Максимальные размеры кадра выбраны с некото рым запасом.
В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется модернизированный вариант алго ритма доступа к кольцу, называемый алгоритмом раннего освобождения токе на. В соответствии с ним станция передает токен доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвра щения по кольцу этого кадра с установленными битами А и С. В этом случае пропускная способность кольца используется более эффективно, так как по кольцу одновременно продвигаются кадры нескольких станций. Тем не менее свои кадры в каждый момент времени может генерировать только одна стан ция — та, которая в данный момент владеет токеном. Остальные станции в это время только повторяют чужие кадры, так что принцип разделения кольца во времени сохраняется, ускоряется только процедура передачи владения кольцом.
Для различных видов сообщений, передаваемых кадрами, могут назначаться раз личные приоритеты: от 0 (низший) до 7 (высший). Решение о приоритете кон кретного кадра принимает передающая станция (протокол Token Ring получает этот параметр через межуровневые интерфейсы от протоколов верхнего уровня, например прикладного). Токен также всегда имеет некоторый уровень текущего приоритета. Станция имеет право захватить переданный ей токен только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать, выше приоритета то кена (или равен ему). В противном случае станция обязана передать токен сле дующей по кольцу станции.
За наличие в сети токена, причем единственной его копии, отвечает активный монитор. Если активный монитор не получает токен в течение длительного вре мени (например, 2,6 с), то он порождает новый токен.
Приоритетный доступ в технологии Token Ring предназначен для поддержки требований QoS приложений. Однако разработчики приложений для локальных сетей практически им не пользовались.
Физический уровень технологии Token Ring
Стандарт Token Ring фирмы IBM изначально предусматривал построение свя зей в сети с помощью концентраторов (рис. 14.2), называемых устройствами многостанционного доступа (Multi-station Access Unit, MAU, или MSAU). Сеть Token Ring может включать до 260 узлов. Использование концентраторов при водит к тому, что сети Token Ring имеют физическую топологию звезда, а логи ческую — кольцо.
Рис. 14.2. Физическая конфигурация сети Token Ring
Концентратор Token Ring может быть активным или пассивным. Пассивный кон центратор просто соединяет порты внутренними связями так, чтобы станции, подключаемые к этим портам, образовали кольцо. Ни усиление сигналов, ни их ресинхронизацию пассивный концентратор не выполняет. Такое MSAU-устрой-ство можно считать простым кроссовым блоком за одним исключением — MSAU обеспечивает обход какого-либо порта, когда присоединенный к этому порту компьютер выключают. Такая функция необходима для обеспечения связности кольца вне зависимости от состояния подключенных компьютеров. Обычно об ход порта выполняется за счет релейных схем, которые питаются постоянным током от сетевого адаптера, а при выключении сетевого адаптера нормально замкнутые контакты реле соединяют вход порта с его выходом.
Активный концентратор выполняет функции регенерации сигналов и поэтому его можно назвать повторителем.
Возникает вопрос — если концентратор является пассивным устройством, то ка ким образом обеспечивается качественная передача сигналов на большие расстоя ния, 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 синхронизирующего блока — сетевой адаптер активного монитора кольца. Каждый сетевой адаптер Token Ring имеет блок повторения, который умеет регенерировать и синхронизировать сигналы, однако последнюю функцию выполняет в кольце только блок повторения активного мо нитора.
В общем случае сеть Token Ring имеет комбинированную звездно-кольцевую кон фигурацию. Конечные узлы подключаются к MSAU-устройствам по топологии звезды, а сами концентраторы объединяются через специальные порты Ring In (RI) и Ring Out (RO), образуя магистральное физическое кольцо.
Технология Token Ring позволяет использовать для соединения конечных стан ций и концентраторов различные типы кабеля: STP типа 1, UTP типа 3, UTP типа 6, а также волоконно-оптический кабель. При использовании экранирован ной витой пары STP типа 1 из номенклатуры кабельной системы IBM в кольцо допускается объединять до 260 станций при длине ответвительных кабелей до 100 метров, а при использовании неэкранированной витой пары максимальное количество станций сокращается до 72 при длине ответвительных кабелей до 45 метров. Расстояние между пассивными концентраторами может достигать 100 м при использовании кабеля STP типа 1 и 45 м при использовании кабеля UTP типа 3. Между активными концентраторами максимальное расстояние увеличи вается соответственно до 730 или 365 м в зависимости от типа кабеля.
Максимальная длина кольца Token Ring составляет 4000 м.
ПРИМЕЧАНИЕ
Ограничения на максимальную длину кольца и количество станций в кольце в технологии Token Ring не являются такими жесткими, как в технологии Ethernet. Здесь эти ограниче ния во многом связаны со временем оборота токена по кольцу. Есть и другие соображения, диктующие выбор ограничений. Так, если кольцо состоит из 260 станций, то при времени удержания токена в 10 мс токен вернется в активный монитор в худшем случае через 2,6 с, а это время как раз составляет тайм-аут контроля оборота токена. В принципе, все значе ния 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.