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
Занятие 11. Передача данных по кабелю
(Продолжительность занятия 55 минут)
Тема занятия
Основные методы доступа:
множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий;
доступ с передачей маркера;
доступ по приоритету запроса.
Метод доступа – набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю.
В сети несколько компьютеров должны иметь совместный доступ к кабелю. Однако, если два компьютера попытаются одновременно передавать данные, их пакеты «столкнуться» друг с другом и будут испорчены. Это так называемая коллизия.
Рис. 3.23. Одновременная передача данных двумя компьютерами приводит к коллизии.
Чтобы передавать данные по сети от одного пользователя к другому или получить их с сервера, должно быть несколько способов:
Все сетевые компьютеры должны использовать один и тот же
метод доступа, иначе произойдет сбой в сети. Отдельные компьютеры чьи методы будут доминировать, не дадут остальным осуществить передачу.
Методы доступа служат для предотвращения одновременного доступа к кабелю нескольких компьютеров, упорядочивая передачу и прием данных по сети и гарантируя, что в каждый момент времени только один компьютер может работать на передачу.
Основные методы доступа
Существует три способа предотвратить одновременную попытку использовать кабель. Другими словами, три основных метода доступа к нему.
Только компьютер, получивший маркер, может передавать данные.
Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий
При множественном доступе с контролем несущей и обнаружением коллизий (сокращенно CSMA/CD) все компьютеры в сети – и клиенты, и серверы – «прослушивают» кабель, стремясь обнаружить передаваемые данные (т.е. трафик).
Рис. 3.24. Компьютер может начать передачу лишь в том случае, когда кабель свободен.
Вы, вероятно, помните: если два (или более) компьютера попытаются вести передачу данных одновременно, это приведет к коллизии. Тогда эти компьютеры приостанавливают передачу на случайный интервал времени, а затем вновь стараются «наладить» связь.
Вдумайтесь в название этого доступа (хотя оно и немного длинновато). Компьютеры как бы «прослушивают» кабель, отсюда – контроль несущей. Чаще всего сразу несколько компьютеров в сети «хотят» передавать данные, отсюда – множественный доступ. Передавая данные, компьютеры «прослушивают» кабель, чтобы, обнаружив коллизии, некоторое время переждать, а затем возобновить передачу, отсюда – обнаружение коллизий.
В то же время способность обнаружить коллизии – причина, которая ограничивает область действия самого CSMA/CD. Из-за ослабления сигнала при расстояниях свыше 2500 м (1,5 мили) механизм обнаружения коллизий не эффективен. Если расстояние до передающего компьютера превышает это ограничение, некоторые компьютеры могут не «услышать» его и начать передачу данных, что приведет к коллизии и разрушению пакетов данных.
Состязательный метод
CSMA/CD известен как состязательный метод, поскольку сетевые компьютеры «состязаются» (конкурируют) между собой за право передавать данные. Он кажется достаточно громоздким, но современные реализации CSMA/CD настолько быстры, что пользователи даже не задумываются над тем, что применяют состязательный метод доступа.
Некоторые соображения
Чем больше компьютеров в сети, тем интенсивнее сетевой трафик. При интенсивном трафике число коллизий возрастает, а это приводит к замедлению сети (уменьшению ее пропускной способности). Поэтому в некоторых ситуациях метод CSMA/CD может оказаться недостаточно быстрым.
После каждой коллизии обоим компьютерам приходится возобновлять передачу. Если сеть очень загружена, повторные попытки опять могут привести к коллизиям, но уже с другими компьютерами. Теперь уже четыре компьютера (два – от первой неудачной попытки и два – от второй неудачной попытки) будут возобновлять передачу. Результат может оказаться тем же, что и в предыдущем случае, только пострадавших компьютеров станет еще больше. Такое лавинообразное нарастание повторных передач может парализовать работу всей сети.
Вероятность возникновения подобной ситуации зависит от числа пользователей пытающихся получить доступ к сети, и приложений, с которыми они работают. Базы данных, например, сеть используют интенсивнее, чем текстовые процессоры.
Сеть с методом доступа CSMA/CD, обслуживающая многих пользователей, которые работают с несколькими системами управления базами данных (критическое число пользователей зависит от аппаратных компонентов, кабельной системы и сетевого программного обеспечения), может практически «зависнуть» из-за чрезмерного сетевого трафика.
Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий
Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (сокращенно CSMA/CА) не так популярен, как CSMA/CD или передача маркера. Используя CSMA/CА, каждый компьютер перед передачей данных в сеть сигнализирует о своем намерении, поэтому остальные компьютеры «узнают» о готовящейся передаче и могут избежать коллизий.
Однако широковещательное оповещение увеличивает общий трафик сети и уменьшает ее пропускную способность. Отсюда - CSMA/CА работает медленнее, чем CSMA/CD.
Доступ с передачей маркера
Суть доступа с передачей маркера заключается в следующем: пакет особого типа, маркер (token), циркулируют по кольцу от компьютера к компьютеру. Чтобы послать данные в сеть, любой из компьютеров сначала должен дождаться прихода свободного маркера и захватить его.
На рис. 3.25 данные передает сервер. Он захватывает свободный маркер и отправляет данные компьютеру с адресом 400080865402.
Рис. 3.25. Метод доступа с передачей маркера.
Когда какой-либо компьютер «наполнит» маркер своей информацией и пошлет ее по сетевому кабелю, другие компьютеры уже не могут передавать данные, так как в каждый момент времени только один компьютер будет использовать маркер, то в сети не возникнет ни состязания, ни коллизий, ни временных пауз.
Доступ по приоритету запроса
Доступ по приоритету запроса – относительно новый метод доступа разработанный для стандарта сети Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с – 100VG-AnyLAN. Он стандартизирован IEEE в категории 802.12.
Этот метод доступа основан на том, что все сети 100VG-AnyLAN строятся только из концентраторов и оконечных узлов. Концентраторы управляют доступом к кабелю последовательно опрашивая все узлы в сети и выявляя запросы на передачу. Концентратор, должен знать все адреса, связи и узлы и проверять их работоспособность. Оконечным узлом, в соответствии с определением 100VG-AnyLAN, может быть компьютер мост, маршрутизатор или коммутатор.
Рис. 3. 26. Сеть 100VG-AnyLAN топологии «звезда-шина» использует метод доступа по приоритету запроса.
Состязания приоритетов запроса
Сети при CSMA/CD, при доступе по приоритету запроса два компьютера могут бороться за право передать данные. Однако только последний метод реализует схему, по которой определенные типы данных – если возникло состязание, - имеют соответствующий приоритет. Получив одновременно два запроса, концентратор вначале отдает предпочтение запросу с более высоким приоритетом. Если запросы имеют одинаковый приоритет, они будут обслужены в произвольном порядке.
В сетях с использованием доступа по приоритету запроса каждый компьютер может одновременно передавать и принимать данные, поскольку для этих сетей разработана специальная схема кабеля. В них применяется восьми проводной кабель, по каждой паре проводов сигналы предаются с частотой 25 МГц.
Некоторые соображения
В сетях, где реализован доступ по приоритету запроса, связь устанавливается только между компьютером-отправителем, концентратором и компьютером-получателем. Такой вариант более эффективен, чем CSMA/CD, где передача осуществляется для всей сети. Конечные узлы и репитеры, которые непосредственно подключены к нему, тогда как в сети с CSMA/CD каждый концентратор «знает» адреса всех узлов сети.
К преимуществам метода доступа по приоритету запроса (в сравнении с CSMA/CD) относятся:
Четыре пары проводов позволяют компьютеру одновременно передавать и принимать данные.
Передача не вещается на все компьютеры в сети. Компьютеры, централизованные управляемые концентратором, не соревнуются за право доступа к кабелю.
Резюме
В таблице представлены основные особенности различных методов доступа.
|
Свойство или функция |
CSMA/CD |
CSMA/CА |
Доступ с передачей маркера |
Доступ по приоритету запроса |
|
Тип связи |
Широковещательный |
Широковещательный |
Передача маркера |
Через концентратор |
|
Тип доступа |
Состяза- тельный |
Состяза- тельный |
Не состяза- тельный |
Состязатель- ный |
|
Тип сети |
Ethernet |
Local TalkR |
Token Ring ArcNet |
100VG-AnyLAN |