Путь кабеля внутри MAU, а также между отдельными MAU (по цепи RO-RI) называется путем основного кольца. Сетевые узлы подключаются к портам MAU абонентскими кабелями (lobe cable).
Каждый порт в MAU имеет внутреннее реле, которое срабатывает, когда сетевое устройство, подключенное к этому порту, делает попытку доступа к сети. Реле управляется постоянным напряжением (фантомным напряжением) от сетевой платы узла, подключенного к данному порту MAU. После того как узел вставлен в кольцо и активизирован, срабатывает реле в MAU и включает узел (лепесток – lobe) в электрическое кольцо. Если же узел не задействован в сети, реле остается отключенным, а его нормально замкнутые контакты замыкают кольцо сети.
Для малой переносимой сети Token Ring, построенной с помощью 8-портовых концентраторов MAU и экранированного кабеля, допускается максимальное число узлов – 96, максимальное число MAU – 12, максимальная длина кабеля, соединяющего все MAU – 120 м, максимальное расстояние между MAU и узлом – 45 м.
Сети Token Ring поставляются в 2-х вариантах: 4 Мбит/с и 16 Мбит/с. Неэкранированная витая пара UTP может использоваться только с оборудованием Token Ring 4 Мбит/с. Для сетей Token Ring 16 Мбит/с требуется проводка STP Type 1. В этой проводке каждая пара проводов экранирована фольгой, а сам 2-парный кабель защищен экранирующей оплеткой. IBM разработала специальные "гермафродитные" соединители для удлинения кабеля этого же типа в соединении.
Высокая стоимость и сложность сетей Token Ring оправдывается их высокой устойчивостью к отказам. Хотя кольцо и может отказать, тем не менее, встроенные средства контроля и управления Token Ring очень сильно уменьшают вероятность полного отказа сети.
Сеть Arcnet
Сеть Arcnet была разработана в 1977 г. фирмой Datapoint Corporation как собственная сетевая система. Хотя физически эта сеть имеет топологию звезды или шины, логически она представляет собой кольцо с передачей маркера. Сети Arcnet работали на скорости 2.5 Мбит/с и распространились в 1983 г., после того, как различные компании начали изготовлять сетевые карты для ПК.
Сеть Arcnet не завоевала успеха у потребителей. Низкая скорость передачи и отсутствие стандарта IEEE, а также снижение цен на Ethernet привели к резкому сокращению рынка сбыта Arcnet. В настоящее время сетевые компоненты для этой сети не выпускаются.
Высокоскоростные сетевые технологии
Классический 10-мегабитный Ethernet устраивал большинство пользователей на протяжении 15 лет. Однако в настоящее время стала ощущаться его недостаточная пропускная способность. Это происходит по разным причинам:
· повышение производительности клиентских компьютеров;
· увеличение числа пользователей в сети;
· появление мультимедийных приложений;
· увеличение числа сервисов, работающих в реальном масштабе времени.
Поэтому многие сегменты 10-мегабитного Ethernet стали перегруженными, а частота возникновения коллизий существенно возросла, еще более снижая полезную пропускную способность.
Для повышения пропускной способности сети можно применить несколько способов: сегментацию сети с помощью мостов и маршрутизаторов; сегментацию сети с помощью коммутаторов; общее повышение пропускной способности самой сети, т.е. применение высокоскоростных сетевых технологий.
В высокоскоростных технологиях компьютерных сетей используются такие типы сетей, как FDDI (Fiber-optic Distributed Data Interface – оптоволоконный распределенный интерфейс передачи данных), CDDI (Copper Distributed Data Interface – проводной распределенный интерфейс передачи данных), Fast Ethernet (100 Мбит/с), 100GV-AnyLAN, ATM (Asynchronous Transfer Method – асинхронный метод передачи), Gigabit Ethernet.
Сети FDDI и CDDI
Волоконно-оптические сети FDDI позволяют решить следующие задачи:
· повысить скорость передачи до 100 Мбит/с;
· повысить помехоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода;
· максимально эффективно использовать пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафика.
Для этой архитектуры Американский институт национальных стандартов ANSI (American National Standard Institute) в 80-х годах разработал стандарт X3T9.5. К 1991 г. технология FDDI надежно закрепилась в мире сетей.
Хотя стандарт FDDI изначально был разработан для использования волоконной оптики, позднейшие исследования дали возможность перенести эту надежную высокоскоростную архитектуру на неэкранированные и экранированные витые кабели. В результате компания Crescendo разработала интерфейс CDDI, позволивший реализовать технологию FDDI на медных витых парах, которая оказалась на 20-30% дешевле FDDI. Технология CDDI была стандартизована в 1994 г., когда многие потенциальные заказчики осознали, что технология FDDI слишком дорогая.
Протокол FDDI (X3T9.5) работает по схеме передачи маркера в логическом кольце на оптоволоконных кабелях. Он задумывался так, чтобы максимально соответствовать стандарту IEEE 802.5 (Token Ring) - различия имеются только там, где это необходимо для реализации большей скорости обмена данными и способности перекрытия больших расстояний передачи.
В то время как стандарт 802.5 определяет наличие одного кольца, сеть FDDI использует в одном кабеле два противоположно направленных кольца (первичное и вторичное), соединяющих узлы сети. Данные можно пересылать по обоим кольцам, но в большинстве сетей они посылаются только по первичному кольцу, а вторичное кольцо зарезервировано, обеспечивая отказоустойчивость и избыточность сети. В случае отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные, первичное кольцо замыкается на вторичное, вновь образуя замкнутое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, т.е. «свертыванием» или «сворачиванием» колец. Операция свертывания производится средствами концентраторов или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой операции данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении, в по вторичному – в обратном.
В стандартах FDDI много внимания уделяется различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов, а при множественных отказах сеть распадается на несколько работоспособных, но не связанных между собой сетей.
В сети FDDI могут существовать узлы 4-х типов:
станции одиночного подключения SAS (Single Attachment Stations);
станции двойного подключения DAS (Dual Attachment Stations);
концентраторы одиночного подключения SAC (Single Attachment Concentrators);
концентраторы двойного подключения DAC (Dual Attachment Concentrators).
SAS и SAC подключаются к только одному из логических колец, а DAS и DAC - к обоим логическим кольцам одновременно и могут справиться со сбоем в одном из колец. Обычно концентраторы имеют двойное подключение, а станции – одинарное, хотя это и не обязательно.
Вместо манчестерского кода в FDDI используется схема кодирования 4В/5В, перекодирующая каждые 4 бита данных в 5-битовые кодовые комбинации. Избыточный бит позволяет применить для представления данных в виде электрических или оптических сигналов самосинхронизирующийся потенциальный код. Кроме того, наличие запрещенных комбинаций позволяет отбраковывать ошибочные символы, что улучшает надежность сети.
Т.к. из 32-х комбинаций кода 5B для кодирования исходных 4 бит данных используется только 16 комбинаций, то из оставшихся 16 было выбрано несколько комбинаций, которые используются для служебных целей и образуют некий язык команд физического уровня. К наиболее важным служебным символам относится символ Idle (простаивать), который постоянно передается между портами в течение пауз между передачами кадров данных. За счет этого станции и концентраторы имеют постоянную информацию о состоянии физических соединений своих портов. В случае отсутствия потока символов Idle фиксируется отказ физической связи и производится реконфигурация внутреннего пути концентратора или станции, если это возможно.
Станции FDDI применяют алгоритм раннего освобождения маркера, как и сети Token Ring 16 Мбит/с. Существуют два основных различия в работе с маркером в протоколах FDDI и IEEE 802.5 Token Ring. Во-первых, время удержания маркера доступа в сети FDDI зависит от загрузки первичного кольца: при небольшой загрузке оно увеличивается, а при больших загрузках может уменьшаться до нуля (для асинхронного трафика). Для синхронного трафика время удержания маркера остается постоянной величиной. Во-вторых, FDDI не использует областей приоритета и резервирования. Вместо этого в FDDI каждая станция классифицируется как асинхронная или синхронная. При этом синхронный трафик обслуживается всегда, даже при перегрузках кольца.
В FDDI используется интегрированное управление станцией модулями STM (Station Management). STM присутствует на каждом узле сети FDDI в виде программного или микропрограммного модуля. SMT отвечает за мониторинг каналов данных и узлов сети, в частности, за управление соединениями и конфигурацией. Каждый узел в сети FDDI действует как повторитель. SMT действует аналогично управлению, предоставляемому протоколом SNMP, однако STM располагается на физическом уровне и подуровне канального уровня.