- •Содержание
- •Глава 1. Основы передачи данных
- •1.1. Основные типы модуляции.
- •1.2. Методы передачи данных
- •1.3. Режимы и качество передачи данных
- •Вопросы для самоконтроля по главе 1
- •Глава 2. Базовые термины и определения компьютерных сетей.
- •Вопросы для самоконтроля по главе 2
- •Глава 3. Модель взаимодействия открытых систем
- •Уровень представления данных;
- •Прикладной уровень.
- •3.1. Прикладной уровень
- •3.2. Уровень представления данных
- •3.3. Сеансовый уровень взаимодействия
- •3.4 Транспортный уровень взаимодействия
- •3.5 Сетевой уровень взаимодействия
- •3.6. Канальный уровень взаимодействия
- •3.7. Физический уровень взаимодействия
- •3.8. Адресация в информационных сетях
- •Вопросы для самоконтроля по главе 3
- •Глава 4. Каналы и линии связи
- •4.1. Характеристики сетей
- •4.2. Первичные и вторичные сети
- •4.3. Способы коммутации в сетях
- •4.4. Методы доступа к среде передачи данных в сетях
- •4.5. Мультиплексирование
- •4.6. Физическая среда передачи информации
- •4.7. Проводные физические среды
- •1. Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния. Конструкция коаксиального кабеля приведена на рис. 4.3.
- •2. Кабель «витая пара» (Twisted Pair - tp) состоит из пары скрученных медных проводов и может быть двух видов:
- •4.8. Беспроводные физические среды
- •Вопросы для самоконтроля по главе 4
- •5. Локальные сети
- •5.1 Классификация локальных сетей
- •Сети с двухточечными соединениями;
- •Сети с многоточечными соединениями, когда к одному кабельному сегменту подключается более двух узлов.
- •5.2. Протоколы локальных сетей
- •5.3 Определения канального уровня в стандартах ieee-802
- •5.4. Стандарты технологии Ethernet
- •5.5 Стандарт сетей с маркерной шиной
- •5.6 Стандарт сетей с маркерным кольцом
- •5.7 Стандарт технологии 100vg-AnyLan
- •5.8 Стандарт fddi
- •5.9 Стандарт Fibre Channel
- •Вопросы для самоконтроля по главе 5
- •Список литературы
4.4. Методы доступа к среде передачи данных в сетях
Метод доступа в среде передачи данных определяет технологию совместного использования среды множеством узлов сети. Методы доступа в общем случае делятся на:
-
Вероятностные;
-
Детерминированные.
При вероятностном методе доступа узел, желающий послать кадр в сеть, «слушает» линию связи. Если линия занята или обнаружены переходные процессы, вызванные столкновением сигналов от разных источников, то попытка передачи откладывается на случайный интервал времени. Отсюда недостаток вероятностных методов доступа – неопределенное время прохождения кадра, экспоненциально возрастающее при увеличении загрузки сети, что ограничивает его применение в высокоскоростных магистральных сетях и системах реального времени.
При детерминированном методе узлы получают доступ к среде в предопределенном порядке. Порядок определяется путем задания последовательности доступа, приоритетов, способов разделения единой среды и т.д. Преимуществом метода – ограниченное время прохождения пакетов, слабо зависящее от загрузки сети. Рассмотри некоторые методы доступа подробнее.
1. Одним из первых методов доступа был разработан метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (Сarrier Sense Multiply Access with Collision Detection - CSMA/CD). По технологии данные, помещаются в кадры с адресом станции назначения. Все станции, подключенные к среде, получают кадр, и та станция, которая узнает свой адрес в его заголовке, переписывает содержимое в свой буфер. Если две станции начнут передачу одновременно, то может возникнуть ситуация, которая называется коллизией. В этом случае содержимое кадров сталкивается в среде, возникают переходные процессы, что приводит к искажению информации. Для предотвращения коллизий перед отправкой кадра передающая станция «слушает» среду (принимает и анализирует электрические сигналы на предмет обнаружения модулированного несущего сигнала), чтобы обнаружить, не передается ли кадр данных от другой станции. Если опознается несущая частота, то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи на случайный промежуток времени. Если две станции все равно начнут передавать свои кадры одновременно и произойдет коллизия, то станции должны уметь отличить искаженные кадры от нормальных. Для этого станции сравнивают возникающие на кабеле сигналы и если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то коллизия сначала фиксируется, а затем усиливается посредством посылаемой после каждого кадра jam-последовательностью электромагнитных сигналов.
После обнаружения и распознавания коллизии передающая станция прекращает передачу и ожидает в течение случайного интервала времени окончания переходных процессов, а затем снова пытается передать кадр. Основной недостаток заключается в том, что вероятность успешной работы в среде зависит от ее загруженности. Другой недостаток заключается в том, что распознавание коллизий станциями является необходимым условием правильной работы сети. Если станция не распознает коллизию, то кадр данных будет утерян, а его повторная передача протоколами верхнего уровня приведет к снижению пропускной способности сети. Экспериментально установлено, что для распознавания коллизий минимальная длина поля данных кадра должна быть не менее 46 байт. Это влияет на выбор длины кабельной системы, которая подбирается так, чтобы за время передачи кадра минимальной длины сигнал коллизии успел распространиться до самого дальнего узла сети. Рассмотренная технология доступа используется в большинстве локальных сетей.
2. Для решения проблемы коллизий разработан приоритетный метод доступа с рассылкой предупреждений. Метод похож на предыдущий и применяется в основном в беспроводных сетях. Здесь перед отправкой кадра данных передающая станция высылает предупреждение о том, что сейчас будет происходить передача, а остальные станции, получив предупреждение откладывают свою передачу на случайный интервал времени. Данная процедура минимизирует число коллизий.
3. Другим способом борьбы с коллизиями является метод маркерного доступа, который обеспечивает приоритетный метод обслуживания станций сети, связанных в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется алгоритм передачи станциями права на использование кольца с помощью кадра, называемого маркером или токеном. Маркер (токен) - уникальный кадр данных, постоянно циркулирующий между узлами кольцевой сети и определяющий право на доступ к кольцу только одной станции в момент времени. Станция кольца может начать передачу данных только после получения маркера. Поскольку в кольце может быть только один маркер, то, соответственно, только одна станция в момент времени имеет право на передачу данных.
При отсутствии у станции данных для передачи она просто пересылает маркер к следующей по кольцу. Если такие данные есть, то станция при получении маркера изымает его из кольца, и посылает в кольцо свой кадр данных. Кадр данных проходит по кольцу, каждая станция анализирует его заголовок, и совпадении адреса копирует кадр в буфер, вставляет в него флаг подтверждения приема и отсылает дальше. Станция-источник получает кадр с подтверждением, изымает его из кольца и выдает маркер для обеспечения возможности другим станциям передавать данные. Время удержания одной станцией маркера ограничено тайм-аутом удержания маркера, по истечении которого станция обязана передать маркер далее по кольцу, даже если она не получит подтверждения приема. Одна из станций кольца обозначается как активный монитор, который осуществляет управление тайм-аутом в кольце, порождает новые маркеры, чтобы сохранить рабочее состояние в случае его потери, и генерирует диагностические кадры.
4. Следующий способ - метод приоритетных запросов (Demand Priority Protocol - DPP). Метод основан на том, что узел, которому нужно передать кадр по сети, сначала передает запрос на выполнение этой операции коммутатору. Каждый запрос может иметь низкий или высокий приоритеты. Высокоприоритетные запросы обслуживаются раньше. Каждый коммутатор ведет отдельные очереди для низкоприоритетных и высокоприоритетных запросов. Низкоприоритетные запросы обслуживаются до тех пор, пока не получен высокоприоритетный запрос. В этом случае текущая передача низкоприоритетного кадра завершается и обрабатывается высокоприоритетный запрос. Перед возвратом к обслуживанию низкоприоритетных кадров должны быть обслужены все высокоприоритетные запросы. Как правило, станция, желающая передать пакет, запрашивает низкий приоритет для обычных данных и высокий приоритет для данных, чувствительных к временным задержкам, например, мультимедиа информации. Приоритеты запросов имеют статическую и динамическую составляющие. Если сеть свободна, коммутатор разрешает передачу пакета. После анализа адреса получателя в принятом пакете коммутатор автоматически отправляет пакет станции назначения. Если сеть занята, коммутатор ставит полученный запрос в очередь, которая обрабатывается в соответствии с порядком поступления запросов и с учетом приоритетов. Если к порту подключен другой коммутатор, то опрос приостанавливается до завершения опроса коммутатором нижнего уровня.