Учебно-методическое пособие представляет собой первую часть конспекта лекций по дисциплине «Компьютерные сети и системы» (стр. 18 из 28)
В сети Token Ring можно использовать приоритетный доступ к кольцу. Сетевой адаптер имеет возможность присваивать приоритеты маркеру или пакетам данных, используя биты приоритета (111 - наивысший приоритет). Узел имеет право передачи пакета в сеть (преобразования маркера в кадр данных) только в том случае, когда его собственный приоритет не ниже приоритета маркера, который он получил. Сетевой адаптер узла, имеющий для передачи кадры, у которых приоритет меньше приоритета маркера, не может захватить маркер, но может поместить наибольший приоритет своих ожидающих передач кадров в резервные биты приоритета RRR (только в том случае, если приоритет, записанный в резервных битах, ниже его собственного). В результате в резервных битах приоритета устанавливается наивысший приоритет узла, который пытается получить доступ к кольцу, но не может этого сделать из-за слишком высокого приоритета маркера.
Станция, сумевшая захватить маркер, передает свои кадры с приоритетом маркера, а затем передает маркер следующему соседу. При этом она переписывает значение резервного приоритета в поле приоритета маркера, а резервный приоритет обнуляется. Поэтому при следующем проходе маркера по кольцу его захватит станция, имеющая наивысший приоритет в данный момент времени. При инициализации кольца основной и резервные приоритеты устанавливаются в 0.
В настоящее время большая часть сетевых приложений механизмом приоритетов не пользуется. В современных сетях приоритетность обработки кадров обеспечивается коммутаторами или маршрутизаторами, которые поддерживают их независимо от используемых протоколов канального уровня.
Бит маркера T позволяет отличить кадр маркера от кадра данных: 1 – маркер, 0 - пакет данных.
Концевой разделитель ED (как и начальный разделитель) вида JK1JK1IE содержит уникальную последовательность электрических сигналов и указывает на конец кадра. Кроме того, он имеет два дополнительных бита: бит промежуточного кадра I (Intermediate Frame) и бит обнаружения ошибки E (Error Detected). Бит промежуточного кадра I используется в случае многокадровой передачи. Бит обнаружения ошибки E сбрасывается в 0 в момент создания пакета в источнике. При прохождении пакета через каждый из адаптеров производится проверка CRC для обнаружения ошибки. В случае ошибки этот бит устанавливается. После этого при дальнейшем продвижении пакета по кольцу контроль ошибок уже не производится, а пакеты ретранслируются до достижения узла – источника кадра, который в этом случае предпримет попытку повторной передачи пакета.
Формат кадра данных:
-------- SFS ----------- -------- EFS -------
| SD | AC | FC | DA | SA | Данные | FCS | ED | FS |
| 1 | 1 | 1 | 6 | 6 | 4 | 1 | 1 |
Кадр данных имеет переменную длину и содержит либо информацию по управлению кольцом (MAC – кадр), либо данные пользователя (LLC – кадр). Всего существует 25 различных MAC – кадров. LLC – кадры содержат блок данных протоколов PDU (Protocol Data Unit), который включает высокоуровневые пользовательские данные, передаваемые по кольцу.
Пакет состоит из нескольких групп полей – стартовая последовательность кадра SFS (Start Frame Sequence), адрес получателя DA (Destination Address), адрес отправителя SA (Source Address), контрольную последовательность кадра FCS (Frame Check Sequence), конечную последовательность кадра EFS (End Frame Sequence).
Байт SD является стандартным начальным разделителем кадра. Байт AC является стандартным полем управления доступом. Байт FC определяет, является ли соответствующий кадр MAC – или LLC – кадром данных, и имеет формат FFrrZZZZ. Здесь поле FF определяет тип пакета: 00 - пакет уровня МАС, 01 - пакет уровня LLC, 10 и 11- зарезервированы; биты rr зарезервированы. Младшие 4 бита байта FC называются управляющими битами. Если значение управляющих битов равно 0, то соответствующий кадр копируется в обычные входные буферы станции – получателя. В противном случае кадр копируется в экспресс – буфер и сразу же обрабатывается на MAC – уровне.
В стандарте IEEE 802.5 определены 25 управляющих кадра уровня МАС, например:
* требование маркера – Claim Token. Если запасной монитор обнаруживает, что активный монитор перестал функционировать, он вступает в соревнование на роль активного монитора. Запасные мониторы начинают переговоры друг с другом, чтобы назначить новый активный монитор;
* тест дублирования адреса – Duplicate Address Test. Передается рабочей станцией, впервые присоединяемой к логическому кольцу, чтобы убедиться, что ее адрес уникален;
* присутствие активного монитора – Active Monitor Present. Этим кадром активный монитор информирует другие рабочие станции о том, что он функционирует нормально;
* маяк - Beacon. Передается в случае обнаружения серьезных проблем в сети, таких как обрыв кабеля или начало передачи узлом, который не получил маркер;
* очистка – Ring Purge. Передается после инициализации логического кольца, после установки нового активного монитора и др.
Адрес получателя DA – это адрес рабочей станции или группы станций, для которых предназначен данный кадр. Бит 0 байта 0 определяет, является ли адрес получателя индивидуальным или групповым. Бит 1 байта 0 указывает, является ли данный адрес универсально административным или локально административным. Бит 0 байта 2 указывает, является ли локально административный адрес функциональным адресом или групповым адресом.
Адрес источника SA идентифицирует адрес станции - отправителя данного кадра.
В начале поля данных находится поле информации маршрутизации переменной длины (2..18 байт). Оно содержит информацию о маршруте (если данный кадр адресуется получателю, находящемуся в другом кольце сети) и имеет формат:
· управление маршрутизацией (2 байта);
· номер сегмента (2 байта);
· ………………………….;
· номер сегмента (2 байта).
Это поле опрашивается мостом или маршрутизатором.
Поле данных является информационным и содержит информацию MAC или LLC.
Если кадр является MAC – кадром, то это поле начинается с 2-байтовой последовательности, называемой идентификатором длины LI (Length Identifier), которая отмечает длину соответствующего информационного поля. Следующие 2 байта – это идентификатор основного вектора MVID (Major Vector ID). MVID указывает основную функцию и класс информации соответствующего MAC – кадра. Следующие последовательности имеют переменную длину и называются субвекторами MAC. Они содержат управляющую информацию MAC-кадра.
Если кадр является LLC – кадром, то это поле называется блоком данных протокола PDU. Структура PDU LLC имеет следующий вид:
Сначала идут однобайтовые последовательности, называемые пунктом доступа к обслуживанию получателя DSAP (Destination Service Access Point) и пунктом доступа к обслуживанию источника SSAP (Source Service Access Point). Они идентифицируют пункты доступа к службе, которая передает соответствующие данные. Следующее управляющее поле имеет длину 1 или 2 байта. Оно указывает тип данных: обычные пользовательские данные, контрольные или ненумерованные. Информационное поле имеет переменную длину и содержит фактическую информацию.
Поле FCS содержит 32-битовую контрольную сумму CRC-кода.
Поле ED является стандартным конечным разделителем.
Поле FS называется полем статуса кадра, содержащее биты распознавания кадра соседним узлом, биты копирования кадра. Статус кадра FS имеет формат ACrrACrr. Т.к. контрольная сумма не охватывает поле FS, то каждое однобитное поле задублировано для гарантии надежности передачи данных. Передающий узел сбрасывает в 0 бит А - ”Адрес распознан” и бит C - “Данные скопированы”. Приемный узел устанавливает бит A после получения пакета. Бит C устанавливается приемным узлом после копирования пакета в буфер, если не было ошибок при получении данных. Признаком успешной передачи является наличие 1 в обоих этих битах.
Формат последовательности аварийного завершения:
| Начальный разделитель SD | Концевой разделитель ED |
Необходимость в такой последовательности может возникнуть для прекращения процесса передачи в любой момент времени и очистки кольца, если с каким-либо кадром возникают проблемы.
Устройства MAU и кабельная проводка Token Ring
В технологии Token Ring используются две основные разновидности кабеля: экранированная витая пара STP (Shielded Twisted Pair) и неэкранированная витая пара UTP (Unshielded Twisted Pair). Для каждого кабеля существует свой разъем: для экранированного кабеля – UDC (IBM Data Connector), для неэкранированного кабеля – RJ-45. Экранированный кабель обладает большей помехозащищенностью, а также может поддерживать большее число узлов, чем неэкранированный.
Несмотря на логически кольцевую топологию, физически сеть Token Ring скорее напоминает звезду, где каждый узел соединен непосредственно с центральным концентратором MAU. Такую схему кабельных соединений можно представить себе как сколлапсированное кольцо, в котором середина каждого сегмента притянута к центральному хабу. В зависимости от конфигурации каждый хаб (MAU) может иметь 4, 8, 12 или 16 портов и два специальных порта – Ring-In (RI) и Ring-Out (RO), предназначенных для расширения сети путем объединения в электрическое кольцо нескольких MAU. Расширение сети производится простым подключением порта RO к порту RI другого MAU. Все порты в MAU имеют также средство самозамыкания: если никакое устройство не подключено к порту, порт остается замкнутым. Это позволяет без труда добавлять и удалять из MAU сетевые устройства.