Ноу Інти, лекція, технологія доступу до середовища

Token Ring і IEEE 802.5

бібліографічна довідка

Мережа Token Ring спочатку була розроблена компанією IBM в 1970 рр. Вона як і раніше є основною технологією IBM для локальних мереж (LAN). поступаючись за популярністю серед технологій LAN тільки Ethernet / IEEE 802.3. Специфікація IEEE 802.5 майже ідентична і повністю сумісна з мережею Token Ring IBM. Специфікація IEEE 802.5 була фактично створена за зразком Token Ring IBM, і вона продовжує відстежувати її розробку. Термін "Token Ring" oбично застосовується як при посиланні на мережу Token Ring IBM, так і на мережу IEEE 802.5.

Порівняння Token Ring і IEEE 802.5

Мережі Token Ring і IEEE 802.5 в основному майже сумісні, хоча їх специфікації мають відносно невеликі відмінності. Мережа Token Ring IBM обумовлює звездообразное з'єднання, причому всі кінцеві пристрої підключаються до пристрою, що зветься "пристроєм доступу до многостанционного мережі" (MSAU), в той час як IEEE 802.5 не обумовлює топологію мережі (хоча віртуально всі реалізації IEEE 802.5 також базуються на зіркоподібній мережі ). Є й інші відмінності, в тому числі тип носія (IEEE 802.5 не обумовлює тип носія, в той час як мережі Token Ring IBM використовують кручену пару) і розмір поля маршрутної інформації (дивись далі в цій главі обговорення характеристик полів маршрутної інформації). На Рис. 2.3 представлені узагальнені характеристики мереж Token Ring і IЕЕЕ 802.5.


Мал. 2.3. IBM Token Ring Network / IEEE 802.5 Comparison

передача маркера

Token Ring і IEEE 802.5 є головними прикладами мереж з передачею маркера. Мережі з передачею маркера переміщують уздовж мережі невеликої блок даних, званий маркером. Володіння цим маркером гарантує право передачі. Якщо вузол, який приймає маркер, не має інформації для відправки, він просто переправляє маркер до наступної кінцевої станції. Кожна станція може утримувати маркер протягом певного максимального часу.

Якщо у станції, що володіє маркером, є інформація для передачі, вона захоплює маркер, змінює у нього один біт (в результаті чого маркер перетворюється в послідовність "початок блоку даних"), доповнює інформацією, яку він хоче передати і, нарешті, відсилає цю інформацію до наступної станції кільцевої мережі. Коли інформаційний блок циркулює по кільцю, маркер в мережі відсутня (якщо тільки кільце не забезпечує "раннього звільнення маркера" - early token release), тому інші станції, які бажають передати інформацію, змушені очікувати. Отже, в мережах Token Ring не може бути колізій. Якщо забезпечується раннє вивільнення маркера, то новий маркер може бути випущений після завершення передачі блоку даних.

На відміну від мереж CSMA / CD (наприклад, Ethernet) мережі з передачею маркера є детерминистическими мережами. Це означає, що можна обчислити максимальний час, який пройде, перш ніж будь-яка кінцева станція зможе передавати. Ця характеристика, а також деякі характеристики надійності, які будуть розглянуті далі, роблять мережу Token Ring ідеальної для застосувань, де затримка повинна бути передбачена і важлива стійкість функціонування мережі. Прикладами таких застосувань є середовище автоматизованих станцій на заводах.

фізичні з'єднання

Станції мережі IBM Token Ring безпосередньо підключаються до MSAU. які можуть бути об'єднані за допомогою кабелів, утворюючи одну велику кільцеву мережу (дивись Рис. 2.4). Кабелі-перемички з'єднують MSAU із суміжними MSAU. Кабелі-пелюстки підключають MSAU до станцій. У складі МSAU є шунтуючі реле для виключення станцій з кільця.


Мал. 2.4. IBM Token Ring Network Physical Connections

система пріоритетів

Мережі Тоkеn Ring використовують складну систему пріоритетів, яка дозволяє деяким станціям з високим пріоритетом, призначеним користувачем, більш часто користуватися мережею. Блоки даних Token Ring містять два поля, які керують пріоритетом: поле пріоритетів і поле резервування.

Тільки станції з пріоритетом, який дорівнює або вище величини пріоритету, що міститься в маркері, можуть заволодіти ним. Після того, як маркер захоплений і змінений (в результаті чого він перетворився в інформаційний блок), тільки станції чекають своєї черги вище пріоритету передавальної станції, можуть зарезервувати маркер для наступного проходу по мережі. При генерації наступного маркера в нього включається більш високий пріоритет даної резервуючій станції. Станції, які підвищують рівень пріоритету маркера, повинні відновити попередній рівень пріоритету після завершення передачі.

Механізми управління несправностями

Мережі Token Ring використовують кілька механізмів виявлення та компенсації несправностей в мережі. Наприклад, одна станція в мережі Token Ring вибирається "активним монітором" (active monitor). Ця станція, якій в принципі може бути будь-яка станція мережі, діє як централізоване джерело синхронизирующей інформації для інших станцій кільця і ​​виконує різноманітні функції для підтримки кільця. Однією з таких функцій є видалення з кільця постійно циркулюють блоків даних. Якщо пристрій, що відправило блок даних, відмовило, то цей блок може постійно циркулювати по кільцю. Це може перешкодити іншим станціям передавати власні блоки даних і фактично блокує мережу. Активний монітор може виявляти і видаляти такі блоки і генерувати новий маркер.

Зіркоподібна топологія мережі IBM Token Ring також сприяє підвищенню загальної надійності мережі. Оскільки вся інформація мережі Token Ring проглядається активними MSAU. ці пристрої можна запрограмувати так, щоб вони перевіряли наявність проблем і при необхідності вибірково видаляли станції з кільця.

Формат блоку даних

Мережі Token Ring визначають два типи блоку даних: блоки маркерів і блоки даних / блоки команд. Обидва формати представлені на Рис.2.5.


Мал. 2.5. IEEE 802.5 / Token Ring Frame Formats

  • Маркери. Довжина маркера - три байта; він складається з
    • обмежувача початку

    Обмежувач початку служить для попередження кожної станції про прибуття маркера (або блоку даних / блоку команд). У цьому полі є сигнали, які відрізняють цей байт від іншої частини блоку шляхом порушення схеми кодування, використаної в інших частинах блоку.

  • байта управління доступом

    Байт управління доступом містить поля пріоритету і резервування, а також біт маркера (використовуваний для диференціації маркера і блоку даних / блоку команд) і біт монітора (використовуваний активним монітором, щоб визначити, циркулює якийсь блок в кільці безперервно чи ні).

    І нарешті, роздільник кінця сигналізує про кінець маркера або блоку даних / блоку команд. У ньому також є біти для індикації пошкодженого блоку, а також блоку, який є останнім у логічній послідовності.

  • Блок даних і блок команд

    Блок даних і блок команд можуть мати різні розміри залежно від розмірів інформаційного поля. Блоки даних переносять інформацію для протоколів вищих рівнів; блоки команд містять керуючу інформацію, в них відсутня інформація для протоколів вищих рівнів.

    У блоці даних / блоці команд за байтом управління доступом слід байт управління блоком даних. Байт управління блоком даних вказує, що містить блок - дані або керуючу інформацію. У керуючих блоках цей байт визначає тип інформації, що управляє.

    За полем даних йде поле послідовності перевірки блоку (FCS). Станція-джерело заповнює це поле обчисленої величиною, яка від змісту блоку даних. Станція призначення повторно обчислює цю величину, щоб визначити, чи не був блок пошкоджений при проходженні. Якщо це так, то блок відкидається.

    Також, як і маркер, блок даних / блок команд закінчується обмежувачем кінця.