84756

Высокоскоростные технологии Etherne. Fast Ethernet

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Структура сети - иерархическая древовидная, построенная на концентраторах, как 10Base-T и 10Base-F. Диаметр сети Fast Ethernet составляет немногим более 200 метров, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз в результате увеличения пропускной способности канала...

Русский

2015-03-21

533.34 KB

3 чел.

Лекция 10

3.6 Высокоскоростные технологии Ethernet

3.6.1 Fast Ethernet

Fast Ethernet (Быстрый Ethernet) - высокоскоростная технология, предложенная фирмой 3Соm для реализации сети Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с. Основной целью при разработке технологии Fast Ethernet было обеспечение преемственности по отношению к 10-мегабитному Ethernet за счёт сохранения формата кадров и метода доступа CSМA/CD, что позволяет использовать прежнее программное обеспечение и средства управления сетями Ethernet. Одним из требований было также использование кабельной системы на основе витой пары категории 3, получившей на момент появления Fast Ethernet широкое распространение в сетях Ethernet- 10. В связи с этим все отличия Fast Ethernet от Ethernet- 10 сосредоточены на физическом уровне.

В Fast Ethernet предусмотрены 3 варианта кабельных систем :

• многомодовый ВОК (используется 2 волокна);

• витая пара категории 5 (используется 2 пары);

• витая пара категории 3 (используется 4 пары).

Структура сети - иерархическая древовидная, построенная на концентраторах, как 10Base-T и 10Base-F. Диаметр сети Fast Ethernet составляет немногим более 200 метров, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз в результате увеличения пропускной способности канала в 10 раз по сравнению с Ethernet-10. На основе технологии Fast Ethernet, возможно построение крупных сетей. При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в полнодуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются только ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства (адаптер - коммутатор или коммутатор - коммутатор).

В стандарте определены 3 спецификации физического уровня Fast Ethernet, несовместимых друг с другом:

• 100Base-ТХ для передачи данных используются две не экранированные пары UTP категории 5 или STP Туре 1;

• 100Base-Т4 для передачи данных используются четыре не экранированных пары UTP категорий 3, 4 или 5;

• 100Base-FX - для передачи данных используются два волокна многомодового ВОК.

Технологии 100Base-TX и 100Base-FX, несмотря на использование разных кабельных систем, имеют много общего с точки зрения построения и функционирования, в том числе, одинаковый метод логического кодирования - 4В/5В при различных методах физического кодирования - MLТ-3 в 100Base-ТХ и NRZI в 100Base-FX.

Кроме того, в технологии 100Base-ТХ имеется функция автопереговоров, обеспечивающая автоматическое определение скорости передачи (10 или 100 Мбит/с) между двумя связанными устройствами (СА, концентратор, коммутатор) путем посылки при подключении пачки специальных импульсов FLP - Fast Link Pulse buгst - со стороны устройства, которое может работать на скорости 100 Мбит/с. Если встречное устройство не откликается на эти импульсы, это означает, что оно может работать только на скорости 10 Мбит/с, и первое устройство устанавливает режим передачи данных 10 Мбит/с.

К моменту появления Fast Ethernet большинство ЛВС Ethernet в качестве кабельной системы использовали неэкранированную витую пару категории 3. Желание сохранить кабельную систему 10-мегабитных ЛВС Ethernet обусловило применение специального метода логического кодирования - 8В/6Т, обеспечившего более узкий спектр сигнала, что при скорости 33 Мбит/с позволило уложиться в полосу 16 МГц витой пары категории 3. При использовании кодировании 8В/6Т для кодирования 8 бит (В) исходного сообщения используется код из 6 троичных (Т) символов, имеющих 3 состояния. Количество избыточных, то есть запрещённых кодов: .

3.6.2 100VG-AnуLAN

100VG-AnуLAN - технология, разработанная фирмами IВM и Неwlеtt-Расkаrd на основе технологии 100Base-VG (Voice Grade) для передачи данных со скоростью 100 Мбит/с с использованием протоколов (кадров) ЛВС Ethenet или Token Ring (AnyLAN).

Предшествующая технология 100Base-VG разрабатывалась для передачи данных в сети Ethernet со скоростью 100 Мбит/с по не экранированной витой паре (UTP) категории 3, широко используемой для передачи речи и называемой по этой причине кабелем VG (Voice Grade). В 100VG-AnуLAN, как и в 100Base-VG, вместо CSМA/CD реализован метод доступа с приоритетами (Demand Priority) и новая схема кодирования данных Quartet Coding (квартетное кодирование), благодаря которому данные передаются со скоростью 25 Мбит/с по 4-м парам UTP одновременно, что в сумме дает 100 Мбит/с.

Метод Demand Priority заключается в следующем. Станция, имеющая кадр для передачи, посылает низкочастотный сигнал концентратору, запрашивая низкий приоритет для обычных данных и высокий для данных, чувствительных к временным задержкам (например, речь и видео). Если сеть свободна, концентратор разрешает передачу кадра. После анализа адреса получателя в принятом кадре концентратор отправляет кадр станции назначения. Это означает, что в отличие от концентратора Ethernet, концентратор 100VG-AnуLAN работает на 2-м уровне ОSI-модели. Если же сеть занята, концентратор ставит полученный запрос в очередь, которая обрабатывается в порядке поступления запросов с учетом приоритетов: запросы с более высоким приоритетом выполняются первыми.

Метод доступа к среде передачи данных — детерминированный. Максимальное число станций в сети - 1 024.

Максимальная протяженность сети - 3 км.

Максимальное расстояние между станциями:

• 100 м - для витой пары (UTP категории 3);

• 180 м - для витой пары (UTP категории 5).

Топология сети 100VG-AnуLAN очень похожа на топологию сетей 10Base-T и Token Ring, а именно логическая общая шина и маркерное кольцо соответственно, в то же время физическая топология обязательно "звезда", при этом петли и ветвления не допускаются.

Связующим элементом сети 100VG-AnуLАN является коммутирующий концентратор, причём допускается три уровня каскадирования (рис.84).

Концентратор сети 1 00VG-AnуLAN имеет два вида портов:

• LAN downlink port (порт связи "вниз") - предназначен для подключения конечных узлов и концентраторов нижнего уровня;

• LAN uрlink port (порт связи "вверх") - предназначен для подключения концентратора верхнего уровня.

Кроме концентраторов в сети 100VG-AnуLAN могут использоваться:

• коммутаторы;

• маршрутизаторы;

• сетевые адаптеры.

В сети поддерживается 3 типа кадров:

Ethernet;

• Token Ring;

• кадры тестирования соединений в 100VG-AnуLAN.

В одном сегменте сети может поддерживаться только один тип кадров передачи данных - либо Ethernet, либо Token Ring.

Рис. 84

Одной из составляющих стандарта, описывающего сеть 100VG-AnуLAN, является протокол приоритетных запросов (Demand Priority Protocol - DPP).

DPP назначает порядок обработки запросов и установления соединений между конечными узлами. Если конечный узел готов отправить кадр, он передает концентратору запрос обычного или высокого приоритета. Если узлу или концентратору нечего передать, он отправляет сигналы режима ожидания (Idle - незанят). Корневой концентратор опрашивает все свои узлы, в том числе концентраторы нижнего уровня, принимая от них сигналы Idle. Если узел не активен (компьютер выключен), он, естественно, не генерирует такие сигналы. Концентратор циклически опрашивает порты, начиная с порта с меньшим номером, выясняя их готовность к передаче. Если одновременно к передаче готовы несколько узлов, то концентратор анализирует их запросы с учетом:

• приоритета запроса;

• физического номера порта, к которому подключен передающий узел.

Высокий приоритет назначается:

• приложениям, критичным ко времени реакции;

• порту концентратора.

При каскадном соединении концентраторов доступ к среде передачи данных реализуется протоколом DPP следующим образом:

1) запрос от узла, подключённого к концентратору нижнего уровня, транслируется на концентратор более высокого уровня;

2) при опросе порта LAN downlink port инициируется опрос всех портов концентратора нижнего уровня, и только после этого возобновляется опрос портов концентратора более высокого уровня.

Основные достоинства технологии 100VG-AnуLAN:

• возможность использования существующей кабельной системы сети 10Base-T;

• отсутствие потерь производительности из-за конфликтов в среде передачи данных;

• возможность построения протяженных (до 4 км) сетей без использования коммутаторов.

3.6.3 Gigabit Ethernet

Высокоскоростная технология Gigabit Ethernet обеспечивает пропускную способность системы телекоммуникации в 1Гбит/с на UTP 5-й категории.

Особенности технологии Gigabit Ethernet:

• сохранены все виды кадров, используемых в предыдущих технологиях Ethernet;

• предусмотрено использование двух версий протокола доступа к среде передачи данных:

- полудуплексная версия протокола с методом доступа CDМA/CD;

- полнодуплексная - с коммутаторами;

• предусмотрено использование следующих типов кабеля:

- ВОК;

- витая пара категории 5;

- коаксиальный кабель.

Для обеспечения диаметра сети до 200 м реализованы следующие решения.

1. Увеличен минимальный размер кадра с 64 до 512 байт, что составляет 4096 битовых интервалов (bt).

2. Для уменьшения накладных расходов конечным узлам разрешено передавать несколько кадров подряд, без освобождения среды передачи для других станций. Такой режим передачи называется «Burst Mode». При этом станция может передать подряд несколько кадров с общей длиной 8192 байта = 65536 бит.

В стандарте определены следующие типы физической среды:

• одномодовый ВОК;

• многомодовый ВОК 62,5/125;

• многомодовый ВОК 50/125;

• двойной коаксиал с волновым сопротивлением 75 Ом;

• многомодовый кабель.

Спецификации кабельных систем технологии Gigabit Ethernet представлены в табл. 3.5.

Gigabit Ethernet может быть реализована на витой паре категории 5 с использованием 4-х пар проводников, по которым одновременно передаются данные со скоростью 1000 Мбит/с. Следовательно, каждая пара должна обеспечить скорость 250 Мбит/с. Используемый метод кодирования - РАМ-5 (5 уровней потенциала).

Максимальная частота спектра несущей при передаче двухбитовых символов кода РАМ-5 составляет 62,5 МГц. С учетом передачи первой гармоники протоколу 1000Base-Т требуется полоса частот до 125 МГц.

3.6.4 10Gigabit Ethernet

Ряд фирм производителей, включая Cisco System, Foundгy Networks и Nortel, разработали оборудование для сетей Ethernet с пропускной способностью 10 Гбит/с. В 2002 году утверждена спецификация IEEE 802.3ае (10GEthernet), предусматривающая использование волоконнооптических кабелей. В 2006 году принят стандарт 1 0GBase-Т (IEEE 802.3аn-2006), использующий для передачи данных на расстояние до 100 метров экранированную витую пару категории 6 или 6а.

Технология 10GEthernet предназначена для передачи данных на значительные расстояния, что позволяет операторам связи предлагать своим клиентам новые услуги по объединению локальных сетей. Технология 10GEthernet увеличивает протяженность сетей Ethernet до нескольких десятков километров (в зависимости от длины волны оптического сигнала и типа используемого кабеля).

Основные особенности ЛВС 10GEthemet:

1) реализован только дуплексный режим на основе коммутаторов (рис. 85);

Рис. 85

2) специфицированы три группы стандартов физического уровня: 10GBase-Х (спецификация 10GBase-LХ4), 10GBase-R, 10GBase-W;

3) передающая среда - волоконно-оптический кабель.

Спецификации кабельных систем технологии Gigabit Ethernet представлены в табл. 3.6.

В группе 10GBase-Х предусмотрена только одна спецификация: 10GBase-LХ4, где L - означает, что используется второй диапазон прозрачности - 1310 нм.

В группах 10GBase-R и 10GBase-W реализованы 3 по спецификации в зависимости от длины волны:

1) 10GBase-RS и 10GBase-WS;

2) 10GBase-RL и 10GBase-WL;

3) 1 0GBase-RE и 1 0GBase-WE,

где S - означает, что используется первый диапазон прозрачности (850 нм); L - второй диапазон прозрачности ( 1310 нм); Е -третий диапазон прозрачности (1550 нм).

Максимальное расстояние между передатчиком и приемником для окна прозрачности Е может достигать 40 КМ, что позволяет строить территориально протяженные транспортные сети.

3.6.5 40Gigabit Ethernet и 100Gigabit Ethernet

В июне 2010 года IEEE принял новый стандарт IEEE 802.3bа в виде дополнения к стандарту IEEE 802.3 Ethernet, в котором предусмотрены две скорости передачи данных по сети Ethernet - 40 Гбит/с и 100 Гбит/с.

Основная цель разработки этого стандарта состояла в том, чтобы распространить протокол 802.3 на сверхвысокие скорости передачи данных, и при этом обеспечить максимальную совместимость интерфейсов со стандартом 802.3 с целью сохранения предыдущих инвестиций в сетевую инфраструктуру. Необходимость появления этого стандарта обусловлена всё возрастающим числом приложений и большими объемами передаваемых данных. Высокие требования к пропускной способности среды передачи данных значительно превышают существующие возможности Ethernet.

Стандарт 40/100 Gigabit Ethernet поддерживает дуплексный режим и ориентирован на различные типы (среды) физического уровня (РНY).

Основными целями разработки стандарта 40/100 Gigabit Ethernet были следующие :

• сохранение формата кадра 802.3, используемого на МАС-уровне;

• сохранение минимального и максимального размера кадра стандартов 802.3;

• обеспечение достоверности передачи данных на МАС-уровне - вероятность битовой ошибки (BER) не должна превышать ;

• обеспечение поддержки открытой транспортной сети (OТN — The Ореn Transport Network) - высоконадежной среды для передачи разнородного трафика;

• обеспечение спецификаций физического уровня (РНY) для передачи по одномодовому оптическому волокну (SМF), многомодовому оптическому волокну (ММF), медным кабелям и объединительной плате (backplane).

Основными пользователями сетей IEEE 802.3bа могут стать производители систем и компонентов для серверов, сетей хранения данных, серверных ферм, высокопроизводительных вычислений, центров обработки данных, телекоммуникационных компаний, а также системных операторов. Использование всё более мощных серверных архитектур, центров обработки данных, сетей провайдеров и конечных пользователей делает, во многих случаях, среду передачи данных узким местом. Сети IEEE 802.3bа позволят устранить узкие места, обеспечивая надежную, масштабируемую архитектуру среды передачи данных для удовлетворения требований к пропускной способности.

Дальнейшие перспективы развития высокоскоростных технологий передачи данных связывают с разработкой сетей Ethernet со скоростью передачи 1 Тбит/с (Terabit Ethernet). Предполагается, что технология будет разработана к 2015 году, для чего придется решить немало проблем. Технологией, которая может обеспечить передачу всё возрастающего трафика, возможно, станет технология DWDM. Для этого, как отмечает один из создателей Ethernet Боб Меткалф, «необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое. Неясно также, какая сетевая архитектура потребуется для ее поддержки. Возможно, оптические сети будущего должны будут использовать волокно с вакуумной сердцевиной или углеродные волокна вместо кремниевых. Операторы должны будут внедрять больше полностью оптических устройств и оптику в свободном пространстве (безволоконную)».

3.7 ЛВС Token Ring

Token Ring (маркерное кольцо) - сетевая технология, в которой станции могут передавать данные только тогда, когда они владеют маркером, непрерывно циркулирующим по кольцу.

Технология Token Ring, предложенная фирмой IВM в 1985 году, описана в стандарте IEEE 802.5. Назначением Token Ring было объединение в сеть всех типов ЭВМ, выпускаемых фирмой - от ПК до больших ЭВМ.

Основные технические характеристики Token Ring:

• максимальное число станций в одном кольце - 256;

• максимальное расстояние между станциями зависит от типа передающей среды и составляет:

- 100 метров - для витой пары (UTP категории 4);

- 150 метров - для витой пары (IВM тип 1 );

- 3000 метров - для оптоволоконного многомодового кабеля;

• до 8 колец могут быть соединены мостами.

Максимальная протяженность сети зависит от конфигурации.

Существуют два варианта технологии Token Ring, обеспечивающие скорость передачи данных 4 и 16 Мбит/с соответственно. Современные адаптеры Token Ring, поддерживают оба варианта.

Физическая топология Token Ring "звезда" (рис.86) реализуется за счёт подключения всех компьютеров (рабочих станций, РС) через сетевые адаптеры (СА) к устройству множественного доступа (MSAU — Multistation Access Unit), которое осуществляет передачу кадров от узла к узлу и представляет собой концентратор Token Ring.

Рис. 86

MSAU имеет 8 портов для подключения компьютеров с помощью адаптерных кабелей и два крайних разъема для подключения к другим концентраторам. При включении компьютера, подсоединённого к MSAU, происходит автоматическое подключение к магистральному кабелю. В случае отказа или отключения станции MSAU организует обход порта этой станции, как это показано на рис.86 для станции РСо, при этом связность кольца сохраняется.

Логическая топология во всех способах - "кольцо". Пакет передается от узла к узлу по кольцу до тех пор, пока он не вернется в узел, где он был порожден.

Несколько MSAU могут конструктивно объединяться в группу (кластер, cluster), внутри которого абоненты соединены в кольцо, что позволяет увеличить количество абонентов, подключенных к одному центру.

Каждый адаптер соединяется с MSAU с помощью двух разнонаправленных линий связи. Такими же двумя разнонаправленными линиями связи, входящими в магистральный кабель, могут быть связаны MSAU в кольцо (рис.87), в отличие от однонаправленного магистрального кабеля, как это показано на рис.88.

Рис. 87

В качестве среды передачи в сети Token Ring сначала использовалась витая пара (UTP, STP), затем появились варианты аппаратуры для коаксиального кабеля и оптоволоконного кабеля в стандарте FDDI.

Рис. 88

Каждый узел ЛВС принимает кадр от соседнего узла, восстанавливает уровни сигналов и передает кадр следующему узлу.

Передаваемый кадр может содержать данные (кадр данных) или являться маркером. Маркер специальный служебный кадр, предоставляющий узлу, который им владеет, право на передачу данных.

Когда узлу необходимо передать кадр, его адаптер дожидается поступления маркера, а затем преобразует его в кадр, содержащий данные, сформированные по протоколу соответствующего уровня, и передает его в сеть. Кадр передается по сети от узла к узлу, пока не достигнет адресата, который установит в нем определенные биты для подтверждения того, что кадр получен адресатом, и ретранслирует его далее в сеть. Пакет продолжает движение по сети до возвращения в узел-отправитель, в котором проверяется правильность передачи. Если кадр был передан адресату без ошибок, узел может сформировать и передать очередной кадр данных (если таковой есть) или передать маркер следующему узлу. Количество кадров данных, которое может быть передано одним узлом, определяется временем удержания маркера, которое обычно составляет 10 мс. По истечении этого времени узел должен отдать маркер другому узлу. Маркер, как и кадр данных, перемещается по кольцу от узла к узлу. Если в узле, получившем маркер, нет данных (кадра) для передачи, то он отправляет маркер к следующему узлу. Если в узле, получившем маркер, имеется кадр для передачи, то сравнивается уровень приоритета этого кадра (узла) со значением, так называемого зарезервированного приоритета, находящимся в поле маркера в виде битов резервирования. Если уровень приоритета кадра равен или больше значения зарезервированного приоритета, то узел захватывает маркер, присоединяет к нему кадр, формируя кадр данных, и передаёт его в сеть. В противном случае, если уровень приоритета кадра меньше значения зарезервированного приоритета, маркер направляется по кольцу к следующему узлу.

В процессе передачи маркера и кадра данных по кольцу каждый узел, принимая их, проверяет кадр на наличие ошибок и при их обнаружении устанавливает соответствующий признак ошибки, в соответствии с которым все остальные узлы игнорируют передаваемый кадр и просто ретранслируют его узлу-отправителю. Кроме того, каждый узел, имеющий данные для передачи, может в поле резервирования приоритета кадра или маркера установить уровень приоритета ожидающего кадра данных, если этот приоритет больше, чем значение, находящееся в этом поле и записанное предшествующими узлами. В конечном результате, кадр данных, вернувшийся после полного оборота по кольцу в узел-отправитель, будет иметь в поле резервирования приоритета значение, соответствующее максимальному уровню приоритета среди всех кадров, готовых к передаче.

Таким образом, в ЛВС Token Ring реализуется приоритетное управление трафиком, причём столкновения кадров невозможны, поскольку в каждый момент времени в сети передаётся только один кадр.

При передаче небольших кадров, например запросов на чтение файла, возникают дополнительные непроизводительные задержки на время, необходимое для полного оборота кадра по сети через множество станций и в течение которого сеть недоступна для передачи других кадров. Узел после передачи кадра мог бы отправить в ЛВС некоторое количество символов до возвращения в него отправленного кадра: от 50 до 100 символов в ЛВС со скоростью 4 Мбит/с и до 400 символов в ЛВС со скоростью 16 Мбит/с.

Для увеличения производительности сети в Token Ring со скоростью 16 Мбит/с используется так называемый режим ранней передачи маркера (Еагlу Token Release - ETR), при котором узел передает маркер следующему узлу сразу после передачи своего кадра. Такая возможность обусловлена тем, что сеть Token Ring состоит из набора независимых межкомпьютерных связей, а не представляет собой единый кабель, проходящий через все компьютеры. С точки зрения передачи сигналов кадр от узла идет только до ближайшего соседа.

При инициализации ЛВС Token Ring одна из рабочих станций назначается в качестве активного монитора, на который возлагаются дополнительные контрольные функции в кольце:

• временной контроль в логическом кольце с целью выявления ситуаций, связанных с потерей маркера;

• формирование нового маркера после обнаружения потери маркера;

• формирование диагностических кадров при определенных обстоятельствах.

При выходе активного монитора из строя, назначается новый активный монитор из множества других РС. в качестве монитора автоматически может быть назначена станция, имеющая, например, наибольший МАС-адрес.

В сети Token Ring используются 3 типа кадров:

• кадр данных (рис.89,а);

• маркер (рис.89,б);

• последовательность завершения (рис.89,в).

Рис. 89

Кадр данных - основной тип кадра, содержащий следующие поля (рис.89,а):

• НР - начальный разделитель (1 байт);

• УД - управление доступом (1 байт);

• УК -управление кадром (1 байт);

• АН - адрес назначения (2 или 6 байт);

• АИ - адрес источника (2 или 6 байт);

• Данные - поле данных;

• КС - контрольная сумма (4 байта);

• КР - концевой разделитель (1 байт);

• СК - статус (состояние) кадра (1 байт).

Маркер - служебный кадр, содержащий 3 одно байтовых поля (рис.89,б):

• НР - начальный разделитель;

• УД - управление доступом;

• КР - концевой разделитель.

Последовательность завершения - служебный кадр, который при необходимости используется для прекращения процесса передачи в любой момент времени, содержащий 2 одно байтовых поля:

• НР - начальный разделитель;

• КР - концевой разделитель.

Начальный разделитель (Start Delimiter - SD) и концевой разделитель (End Delimiter - ED) - уникальные битовые последовательности, указывающие соответственно на начало и конец кадра и имеющие вид (рис. 90):

Здесь J и К - соответственно 1 и 0 в дифференциальном манчестерском коде; 0 и 1 - обычные нулевые и единичные значения; ПК — бит промежуточного кадра; 00 - бит обнаруженной ошибки.

Рис. 90

Бит промежуточного кадра (Intermediate Frame) принимает значения:

• 1, если данный кадр является промежуточным кадром многокадровой передачи;

• 0, если кадр является последним или единственным.

Бит обнаруженной ошибки (Еrrоr-dеtесtеd) устанавливается в 0 в момент создания кадра в узле-источнике и может быть изменен на значение 1 любым узлом, обнаружившим ошибку при прохождении кадра по сети. После этого кадр ретранслируется без контроля ошибок в последующих узлах до достижения узла-источника, который в этом случае предпримет повторную попытку передачи кадра.

Поля НР и КР входят в состав всех трёх кадров сети Token Ring.

Поле УД - Управление доступом (Access Control) длиной 8 бит имеет следующую структуру (рис. 91):

Здесь РРР - биты приоритета; Т - бит маркера: 1 для маркера и 0 для кадра данных; М - бит монитора: 1, если кадр передан активным монитором и 0 - в противном случае; RRR - биты резервирования.

Рис. 91

В сети Token Ring, в отличие от сети Ethernet, предусмотрена возможность приоритетной передачи кадров за счёт присваивания сетевым адаптером приоритета маркеру и кадрам данных. Это реализуется путем записи в поле РРР уровня приоритета от 0 до 7 (7 — наивысший приоритет). Узел, получивший маркер, имеет право передать кадр только в том случае, если приоритет кадра не ниже приоритета маркера. В противном случае маркер передаётся следующему узлу.

Совместно с битами приоритета РРР используются биты резервирования RRR. Узлы сети в процессе передачи кадра по кольцу могут зарезервировать дальнейшее использование сети, поместив значение приоритета кадра, ожидающего передачи, в биты резервирования RRR, если этот приоритет выше текущего значения поля резервирования. После этого, когда передающий узел, получив вернувшийся кадр данных, формирует новый маркер, он устанавливает его приоритет РРР равным значению поля резервирования RRR вернувшегося кадра. Таким образом, маркер будет передан узлу, установившему в поле резервирования наивысший приоритет.

Использование бита монитора М позволяет выявить ситуацию, когда кадр или маркер обошёл ЛВС по кольцу и не нашёл адресата.

Признаком этого является получение активным монитором кадра с битом монитора М=1.

Кадр данных сети Token Ring может содержать в поле данных:

• информацию для управления логическим кольцом (данные уровня МАС), которой обмениваются адаптеры для выполнения функций контроля и управления работой логического кольца; такие кадры называются кадрами управления доступом к среде или МАС-кадрами;

• пользовательские данные (данные уровня LLC - LLС-кадры).

Поле УК -управление кадром (Frame Control - FC) - определяет тип кадра (МАС или LLC) и контрольный код МАС-кадра (рис. 92):

Здесь: FF - тип кадра: 00 - для МАС-кадра; 01 - для LLС-кадра (значения 10 и 11 зарезервированы и не используются); 00 — резервные разряды; СССС - код МАC-кадра, определяющий к какому типу (определенных стандартом IEEE 802.5) управляющих кадров уровня МАС он принадлежит.

Рис. 92

Существует 25 типов МАС-кадров, которые можно разделить на следующие группы:

• кадры инициализации станции (5 типов);

• кадры управления средой (5 типов);

• кадры сообщений об ошибках (3 типа);

• кадры управления станциями (12 типов).

Примеры МАС-кадров:

0000 - тест дублирования адреса - передается рабочей станцией, впервые присоединяемой к логическому кольцу, чтобы убедиться, что ее адрес является уникальным;

0010 - очистка кольца - передается в случае обнаружения серьезных проблем в ЛВС, таких как обрыв в кабеле или начало передачи узлом до получения им маркера; для локализации проблемы диагностическим про граммам достаточно определить узел, который передает это сообщение;

0011 - требование маркера - если запасной монитор обнаруживает, что активный монитор перестал функционировать, он приступает к передаче кадров с требованием маркера; запасные мониторы в этом случае начинают процесс взаимодействия друг с другом, чтобы назначить новый активный монитор;

0100 - аварийная сигнализация (чистка) - передается после инициализации логического кольца, и после установки нового активного монитора;

0101 - наличие (присутствие) активного монитора — передается активным монитором достаточно часто для уведомления других РС о том, что активный монитор функционирует;

0110 - наличие запасного (резервного) монитора — передается запасными мониторами.

В сети Token Ring могут использоваться адреса длиной 2 или 6 байт. Формат адресов сети Token Ring совпадает с форматом адресов сети Ethernet.

Первый бит (I/G - Individual/Group) адреса назначения (АН) является признаком индивидуального или группового адреса. Первый бит адреса источника (АП) всегда равен 0.

Второй бит определяет тип адреса: универсальный или локальный (U/L — Universal/L0cal). Остальные биты определяют физический адрес узла.

Данные - поле данных может содержать пользовательские данные, полученные или предназначенные для протоколов сетевого уровня, таких как IPX, IP, или содержать один из типов кадров уровня МАС.

Специального ограничения на длину поля данных нет, хотя практически оно возникает из-за ограничений на допустимое время удержания маркера (10 мс) одной станцией. За это время сеть со скоростью передачи 4 Мбит/с может передать:

4 Мбит/с *0,01 с =0,04 Мбит = 40 000 бит = 5 Кбайт.

Аналогично, сеть со скоростью передачи 16 Мбит/с может передать:

16Мбит/с *0,01 с = 0,16 Мбит = 160 000 бит = 20 Кбайт.

С учётом задержек при передаче данных и накладных расходов на заголовок и концевик кадра, принято считать, что максимальная длина поля данных не должна превышать 4 кбайт и 18 кбайт для ЛВС Token Ring с пропускной способностью 4 Мбит/с и 16 Мбит/с соответственно.

Поле контрольной суммы (КС) содержит остаток избыточной циклической суммы (CRC - Cyclic Redundancy Checksum), вычисленной с помощью полиномов типа CRC-32 для всех полей кадра, начиная с поля управления кадром (УК) и заканчивая полем данных. Остальные поля содержат данные, изменяемые при распространении кадра по кольцу, например, бит монитора или биты резервирования в поле УД.

Одно байтовое поле СК - статус (состояние) кадра (Frame Status - FS) - имеет следующий вид (рис.93):

Здесь: R - резервный бит (4 бита); А - бит (признак) распознавания адреса; С - бит (признак) копирования пакета.

Рис. 93

Так как контрольная сумма не охватывает поле СК, то каждое однобитное поле А и С в байте задублировано для гарантии достоверности передаваемых данных.

Узел-источник в процессе формирования кадра для передачи устанавливает в 0 биты А и С. Узел-приёмник, адрес которого совпал с адресом назначения, указанным в заголовке передаваемого кадра, после получения кадра устанавливает бит А в 1.

Если после копирования кадра в буфер узла-приёмника не обнаружено ошибок в кадре, то бит С также устанавливается в 1.

Таким образом, признаком успешной передачи кадра является возвращение кадра к источнику с битами: А=1 и С=1 .

А=0 означает, что станции-адресата больше нет в сети или станция вышла из строя (выключена).

А=1 и С=0 означает, что произошла ошибка на пути кадра от источника к адресату (при этом также будет установлен в 1 бит обнаружения ошибки в концевом разделителе).

А=1, С=1 и бит обнаруженной ошибки 00=1 означает, что ошибка произошла на обратном пути кадра от адресата к источнику, после того как кадр был успешно принят узлом-адресатом.

Достоинства Token Ring:

• отсутствие конфликтов в среде передачи данных;

• обеспечивается гарантированное время доступа всем пользователям сети;

• сеть Token Ring хорошо функционирует при большой загрузке, вплоть до загрузки в 100%, в отличие от Ethernet, в которой уже при загрузке 30% и более существенно возрастает время доступа, что крайне нежелательно для сетей реального времени;

• больший допустимый размер передаваемых данных в одном кадре (до 18 Кбайт), по сравнению с Ethernet, обеспечивает более эффективное функционирование сети при передаче больших объемов данных;

реальная скорость передачи данных в сети Token Ring с пропускной способностью 4 Мбит/с может оказаться выше, чем в 10-мегабитной сети Ethernet.

Недостатки Token Ring:

• более высокая стоимость сети Token Ring по сравнению с Ethernet, так как:

- дороже адаптеры из-за более сложного протокола Token Ring;

- дополнительные затраты на приобретение MSAU;

• меньшие размеры сети Token Ring по сравнению с Ethernet;

• пропускные способности сетей Token Ring в настоящее время значительно меньше пропускных способностей, достигнутых в ЛВС Ethernet (десятки Гбит/с и выше).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24593. Аудит доходів та фінансових результатів 32 KB
  Перевірка звіту про фінансові результати У процесі підтвердження достовірності інформації звіту з фінансових результатів який здійснюється аудитором під час аудиту фінансової звітності можуть виникнути три ситуації коли: ♦ інформація зафіксована у звіті відображає реальний результат від фінансовогосподарської діяльності; ♦ інформація у звіті викривлена ненавмисне тобто через помилки обліку неправильне тлумачення законів неправильну інтерпретацію господарських фактів і з інших причин; ♦ інформація у звіті викривлена через неправильне...
24594. Мета і завдання аудиту доходів і результатів діяльності 33 KB
  Тому всі об'єкти підприємницької діяльності прагнуть одержати якнайкращі результати за цими показниками. Аудитору необхідно пам'ятати що у Звіті про фінансові результати доходи відображають за видами діяльності. У ринкових умовах господарювання результати діяльності суб'єктів підприємницької діяльності є інформацією яка цікавить широке коло користувачів фінансових звітів.
24595. Аудит витрат діяльності 38.5 KB
  До таких витрат за ПсБО № 16 відносять: ♦ адміністративні витрати; ♦ витрати на збут; ♦ інші операційні витрати. До адміністративних витрат належать такі загальногосподарські витрати спрямовані на обслуговування та управління підприємством: ♦ загальні корпоративні витрати організаційні витрати витрати на проведення річних зборів представницькі витрати тощо; ♦ витрати на службові відрядження й утримання апарату управління підприємством та іншого загальногосподарського персоналу; ♦ витрати на утримання основних засобів інших матеріальних...
24596. Аудит витрат на виробництво, собівартості виробленої і реалізованої продукції 31.5 KB
  Одним з основних показників роботи будьякого підприємства є випуск продукції та її собівартість. Вивченні організаційнотехнологічних особливостей клієнта Перед початком перевірки в першу чергу аудитор повинен ознайомитися з організаційними і технологічними особливостями виробництва видами продукції що випускається ресурсами що використовуються підприємством. Під організаційними особливостями необхідно розуміти етапи проходження технологічного процесу від одержання сировини та матеріалів зі складу до здавання на склад готової продукції...
24597. Аудит дотримання трудового законодавства та рахунків з оплаті праці 28.5 KB
  Оцінка внутрішнього контролю Для прийняття рішення аудитором щодо методу перевірки та необхідної кількості аудиторських процедур необхідно провести тестування та дати оцінку системі внутрішнього контролю і стану бухгалтерського обліку. Мета тестування внутрішнього контролю: ♦ установити наявність внутрішніх нормативних документів що регламентують трудові правовідносини між роботодавцем і працівниками; ♦ установити чи розподілено несумісні обов'язки; ♦ перевірити чи належним чином санкціонується та схвалюється нарахування заробітної плати...
24598. Мета і завдання аудиту розрахунків із бюджетом 32 KB
  1 Перелік податків та зборів які сплачують платники податків№ з п Загальнодержавні № з п Місцеві 1 2 3 4 1 Податок на додану вартість 1 Готельний збір 2 Акцизний збір 2 Збір на паркування автомобілів 3 Податок на прибуток підприємств 3 Ринковий збір 4 Податок з доходів фізичних осіб 4 Збір за видачу ордера на квартиру 5 Мито 5 Збір із власників собак 6 Державне мито 6 Курортний збір 7 Плата податок за землю 7 Збір за участь у бігах на іподромі 8 Рентні платежі 8 Збір за виграш на бігах 9 Податок із власників...
24599. Мета і завдання аудиту виробничих запасів 32.5 KB
  До виробничих запасів відносять: сировину і матеріали купівельні напівфабрикати та комплектуючі вироби паливо тару і тарні матеріали будівельні матеріали матеріали передані на переробку запасні частини матеріали сільськогосподарського призначення інші матеріали. Тобто від достовірності об'єктивності правдивості та повноти відображення господарських фактів пов'язаних із рухом виробничих запасів залежить правдивість і неупередженість усіх суттєвих для користувачів показників. Мета аудиту Виходячи з вимог чинного законодавства...