Конспект лекций по дисциплине «Сетевые технологии»

В таком виде маркер передается ближайшему соседу (то есть станции №1), которая не может его захватить, т.к. теперь у маркера с приоритет 3, его захватывает станция №2. Она передаст свой кадр и перепишет в поле приоритета маркера приоритет резервных бит - 0, резервные биты обнуляются. Поскольку станция №3 имеет приоритет выше чем ноль, то она сначала передаст свои данные, но потом опять же перепишет в поле приоритета значение резервных бит, то есть в данном случае 0. Поэтому сейчас, наконец-то, и станция №1 также получит доступ к кольцу.

Таким образом, после передачи кадров в кольце маркер захватывает та станция, у которой приоритет резервных бит был выше всех, то есть следующая по приоритету станция. И при этом обеспечивается, что все в свое время все равно смогут получить возможность передать кадр со своим приоритетом. При инициализации кольца основной и резервный приоритет маркера устанавливаются в 0.

Следует отметить, что хотя механизм приоритетов в технологии Token Ring существует, но он начинает работать только в том случае, когда приложение или прикладной протокол решают его использовать. Иначе все станции будут иметь равные права доступа к кольцу, что в основном и происходит на практике, так как большая часть приложений этим механизмом не пользуется.

В современных сетях приоритетность обработки кадров обычно обеспечивается коммутаторами или маршрутизаторами, которые поддерживают их независимо от используемых протоколов канального уровня.

Основа маркерного доступа – постоянное наличие маркера в кольце, которое контролирует специально выделенная станция - активный монитор. Активный монитор выбирается в начале работы сети (во время инициализации кольца) как станция с максимальным значением МАС-адреса.

Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, он каждые 3 секунды генерирует специальный кадр, который подтверждает его присутствие в кольце.

Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выборов нового активного монитора.

Таким образом, в сети Token Ring станции сами могут определить возникшие неполадки.

Активный монитор полностью отвечает за наличие в сети маркера, и, причем, единственной его копии. Если он не получает маркер в течение длительного времени (например, 2.6 с), то он порождает новый маркер. Кроме этого, активный монитор должен осуществлять текущий контроль за работой всей сети. Он должен проверять корректность отправки и получения кадров, отслеживать кадры, проходящие по кольцу более одного раза.

В заключении следует отметить, что маркерный метод доступа используется не только в сетях Token Ring, но и с некоторыми отличиями и в сетях построенных по технологии FDDI и 100-VG AnyLAN

 

7.6.3 Форматы кадров Token Ring

В Token Ring существуют три различных формата кадров:

• маркер - специальный кадр, который определяет право доступа станций к общему разделяемому ресурсу;
• кадр данных - собственно сами данные;
• прерывающая последовательность - последовательность, которая прерывает всякую передачу в кольце, как маркера, так и кадра.

Рассмотрим каждый из перечисленных форматов.

Маркер. Кадр маркера состоит из трех полей, каждое поле имеет длину в один байт.

SD	AC	ED
J K O J K O O O	P P P T M R R R	J K 1 J K 1 I E

Рис. 7.10

1. Поле - начальный ограничитель (Start Delimiter, SD)

SD является начальным ограничителем не только маркера, но и любого кадра данных проходящего по сети. Поле SD представляет собой следующую уникальную последовательность символов манчестерского кода: J K O J K O O O. Поэтому начальный ограничитель нельзя спутать ни с какой битовой последовательностью внутри кадра. Его функция - сообщить, что это начало (маркера или кадра).

2. Поле AC - управление доступом (Access Control)

AC состоит из четырех подполей:

РРР - биты приоритета

Т - бит маркера

М - бит монитора

RRR -резервные биты приоритета

Мы с вами уже рассматривали приоритетность маркерного метода доступа.

В поле РРР заносятся биты основного приоритета маркера,

а поле RRR - это резервные биты приоритета, эти биты заполняет станция, когда обнаруживает что ее приоритет выше, чем тот, который был там уже указан, и тем самым она обеспечивает себе возможность претендовать на доступ к среде в следующий раз.

Бит Т - указывает, что этот кадр - это маркер. Если Т установлен в 1, то данный кадр является маркером доступа.

Бит М - устанавливается в 1 только активным монитором, а в 0 устанавливается любой другой станцией, которая передала маркер или кадр.

Таким образом, если активный монитор видит маркер или кадр, содержащий бит монитора М = 1, то он знает, что этот кадр или маркер уже однажды обошел кольцо и не был ни разу обработан станциями (потому что станция устанавливает М = 0). Если это кадр, то он удаляется из кольца. Если это маркер, то активный монитор передает его дальше по кольцу. Этот бит помогает активному монитору выполнять свои обязанности по обеспечению контроля передачи в кольце.

3. Поле - конечный ограничитель (End Delimeter, ED)

ED - последнее поле маркера - признак окончания маркера. Так же как и поле начального ограничителя, это поле содержит уникальную последовательность манчестерских кодов J K 1 J K 1, кроме этого, поле ED также содержит еще два специфических однобитовых признака: I и Е. Признак I (Intermediate) нужен, чтобы показать, является ли кадр последним в серии кадров (1-0) или промежуточным (1-1).

Признак Е (Error) - это признак ошибки. Он изначально устанавливается в 0 станцией-отправителем. Любая станция кольца, через которую проходит кадр, должна установить этот признак в 1, если она обнаружит ошибку по контрольной сумме или другую некорректность кадра. Даже, если признак ошибки установлен в 1, кадр все равно продолжает свой путь до станции-отправителя, поэтому она сможет узнать,что при передаче кадра в какой-то момент возникла ошибка.

Кадр данных Кадр данных включает те же три поля, что и маркер и еще несколько дополнительных полей. В результате, кадр данных состоит из следующих полей:

SD	АC	FC	DA	SA	данные (INFO)	FCS	ED	FS
JKOJKOOO	PPP0MTTT	1	6	6	4 -до 4202		JK1JK1I E	ACxxACxx

1. Начальный ограничитель (Start Delimiter, SD). Это специальная последовательность JKOJKOOO - сообщает, что начинается кадр (маркер).

2. Управление доступом (Access Control) В поле AC бит Т для кадра всегда установлен в 0. Остальные биты имеют те же функциональные назначения.

2. Управление кадром (Frame Control, 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 (Duplicate Address Test, DAT). Этот тип кадра посылает станция, когда впервые присоединяется к кольцу, чтобы удостовериться, что ее адрес уникальный в сети.
• Существует активный монитор (Active Monitor Present, AMP) Этот тип периодически посылает кадра активный монитор, чтобы сообщить другим станциям, что он работоспособен.
• Существует резервный монитор (Standby Monitor Present, 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 (Claim Token, 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 (Beacon, 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 (Purge, 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 (Destination Address, 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 (Source Address, 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 (Frame Check Sequence, FCS). Это поле контрольной суммы кадра (CRC32).

7. Конечный ограничитель (End Delimeter, 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 (Frame 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 (Multistation Access 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 замыка