Методы доступа в ЛВС

Методы управления обменом в локальных сетях
Методы управления обменом в локальных сетях делятся на две группы:
Централизованные методы, в которых все управление обменом сосредоточено в одном месте.
Недостатки таких методов: неустойчивость к отказам центра, малая гибкость управления (центр обычно не может оперативно реагировать на все события в сети).
Достоинство централизованных методов – отсутствие конфликтов, так как центр всегда предоставляет право на передачу только одному абоненту, и ему не с кем конфликтовать.
Децентрализованные методы, в которых отсутствует центр управления. Всеми вопросами управления, в том числе предотвращением, обнаружением и разрешением конфликтов, занимаются все абоненты сети.
Достоинства децентрализованных методов: высокая устойчивость к отказам и большая гибкость. Однако в данном случае возможны конфликты, которые надо разрешать.
Существует и другое деление методов управления обменом, относящееся, главным образом, к децентрализованным методам:
Детерминированные методы определяют четкие правила, по которым чередуются захватывающие сеть абоненты.
Случайные методы подразумевают случайное чередование передающих абонентов. При этом возможность конфликтов подразумевается, но предлагаются способы их разрешения. Пример случайного метода – CSMA/CD (сеть Ethernet).

Методы доступа к среде передачи данных

Физическая структуризация сети
Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров и может быть представлена в виде графа, узлами которого являются компьютеры и коммуникационное оборудование, а ребра соответствуют отрезкам кабеля, связывающим пары узлов. В некоторых случаях физическая и логическая структуризации совпадают. Основными средствами физической структуризации локальных сетей являются повторители, концентраторы или хабы.
Так, концентратор Ethernet повторяет входной сигнал на всех своих портах, кроме того, с которого этот сигнал поступил. А концентратор Token Ring повторяет входной сигнал только на одном, соседнем порту.

Физическая структуризация сети не позволяет справиться с такими важными проблемами, как дефицит пропускной способности в разных частях линий связи, поэтому используется логическая структуризация сети.
Логические связи представляют собой пути прохождения информационных потоков по сети; они образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.
Распространение трафика, предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети, только в пределах этого сегмента называется локализацией трафика.
Логическая структуризация сети – это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком.
Логическая структуризация сети проводится путем использования мостов, коммутаторов, маршрутизаторов и шлюзов.

CSMA/CD)
Метод множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (CSMA/CD). Этот метод доступа используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). По сравнению с классическим методом CSMA в методе CSMA/CD добавлено обнаружение конфликтов ( коллизий ) во время передачи, что повышает скорость доставки информации.

CSMA/CD)
Метод множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (CSMA/CD) устанавливает следующий порядок: если рабочая станция хочет воспользоваться сетью для передачи данных, она сначала должна проверить состояние канала: начинать передачу станция может, если канал свободен.
В процессе передачи станция продолжает прослушивание сети для обнаружения возможных конфликтов. Если возникает конфликт из-за того, что два узла попытаются занять канал, то обнаружившая конфликт интерфейсная плата, выдает в сеть специальный сигнал, и обе станции одновременно прекращают передачу. Принимающая станция отбрасывает частично принятое сообщение, а все рабочие станции, желающие передать сообщение, в течение некоторого, случайно выбранного промежутка времени выжидают, прежде чем начать сообщение.
Все сетевые интерфейсные платы запрограммированы на разные псевдослучайные промежутки времени. Если конфликт возникнет во время повторной передачи сообщения, этот промежуток времени будет увеличен. Стандарт типа Ethernet определяет сеть с конкуренцией, в которой несколько рабочих станций должны конкурировать друг с другом за право доступа к сети.

При описании временных диаграмм сетей типа Ethernet
и Fast Ethernet, а также предельных размеров пакетов (кадров) широко используются следующие термины:
IPG (interpacket gap, межпакетная щель) – минимальный промежуток времени между передаваемыми пакетами (9,6 мкс для Ethernet; 0,96 мкс для Fast Ethernet). Другое название – межкадровый интервал.
ВТ (Bit Time, время бита) – интервал времени для передачи одного бита (100 нс для Ethernet / 10 нс для Fast Ethernet).
PDV (Path Delay Value, значение задержки в пути) – время прохождения сигнала между двумя узлами сети (круговое, то есть удвоенное). Учитывает суммарную задержку в кабельной системе, сетевых адаптерах, повторителях и других сетевых устройствах.

Условие распознавания коллизии

Доступ к сети Ethernet
Доступ к сети Ethernet осуществляется по случайному методу CSMA/CD, обеспечивающему равноправие абонентов. В сети используются пакеты переменной длины со структурой, представленной на рис.
Преамбула обеспечивает синхронизацию приёмника и услуги по разграничению кадров.

Поля пакета Ethernet
Длина кадра Ethernet (то есть пакета без преамбулы) должна быть не менее 512 битовых интервалов или 51,2 мкс (именно такова предельная величина двойного времени прохождения в сети). Предусмотрена индивидуальная, групповая и широковещательная адресация.
В пакет Ethernet входят следующие поля:
Преамбула состоит из 8 байт, первые семь представляют собой код 10101010, а последний байт – код 10101011. В стандарте IEEE 802.3 восьмой байт называется признаком начала кадра (SFD – Start of Frame Delimiter) и образует отдельное поле пакета.
Адреса получателя (приемника) и отправителя (передатчика) включают по 6 байт и строятся по стандарту, описанному в разделе "Адресация пакетов". Эти адресные поля обрабатываются аппаратурой абонентов.
Поле управления (L/T – Length/Type) содержит информацию о длине поля данных. Оно может также определять тип используемого протокола. Принято считать, что если значение этого поля не больше 1500, то оно указывает на длину поля данных. Если же его значение больше 1500, то оно определяет тип кадра. Поле управления обрабатывается программно.

Поля пакета Ethernet
Поле данных должно включать в себя от 46 до 1500 байт данных. Если пакет должен содержать менее 46 байт данных, то поле данных дополняется байтами заполнения. Согласно стандарту IEEE 802.3, в структуре пакета выделяется специальное поле заполнения (pad data – незначащие данные), которое может иметь нулевую длину, когда данных достаточно (больше 46 байт).
Поле контрольной суммы (FCS – Frame Check Sequence) содержит 32-разрядную циклическую контрольную сумму пакета (CRC) и служит для проверки правильности передачи пакета.
Таким образом, минимальная длина кадра (пакета без преамбулы) составляет 64 байта (512 бит). Именно эта величина определяет максимально допустимую двойную задержку распространения сигнала по сети в 512 битовых интервалов (51,2 мкс для Ethernet или 5,12мкс для Fast Ethernet ). Стандарт предполагает, что преамбула может уменьшаться при прохождении пакета через различные сетевые устройства, поэтому она не учитывается. Максимальная длина кадра равна 1518 байтам (12144 бита, то есть 1214,4 мкс для Ethernet, 121,44 мкс для Fast Ethernet ). Это важно для выбора размера буферной памяти сетевого оборудования и для оценки общей загруженности сети.

Ethernet

Метод с передачей маркера
Данный метод характеризуется следующими достоинствами:
гарантирует определенное время доставки блоков данных в сети;
дает возможность предоставления различных приоритетов передачи данных.
Вместе с тем он имеет существенные недостатки:
в сети возможны потеря маркера, а также появление нескольких маркеров, при этом сеть прекращает работу;
включение новой рабочей станции и отключение связаны с изменением адресов всей системы.

Маркерные методы доступа

Метод с передачей маркера
Метод с передачей маркера – это метод доступа к среде, в котором от рабочей станции к рабочей станции передается маркер, дающий разрешение на передачу сообщения. При получении маркера рабочая станция может передавать сообщение, присоединяя его к маркеру, который переносит это сообщение по сети. Каждая станция между передающей станцией и принимающей видит это сообщение, но только станция – адресат принимает его. При этом она создает новый маркер.
Маркер (token), или полномочие, – уникальная комбинация битов, позволяющая начать передачу данных.

Локальные сети на основе маркерной шины

Сети на основе маркерного кольца

Приоритетный доступ