16 Методы управления обменом информацией в сети

Сеть всегда объединяет несколько абонентов, каждый из которых имеет право передавать свои пакеты. Но по одному кабелю не может одновре­менно передаваться два пакета, т.к. возможен конфликт (коллизия), что приведёт к искажению информации и потере обоих пакетов. Следовательно, необходимо установить очередность доступа к сети (захвата сети) всеми абонентами, желающими передавать. Это особенно важно для се­тей с топологиями «шина» и «кольцо». Аналогично при топологии «звез­да» необходимо установить очередность передачи пакетов периферий­ными абонентами, иначе центральный абонент просто не сможет справиться с их обработкой.

Поэтому в любой сети применяется тот или иной метод управления обме­ном (метод доступа, метод арбитража), разрешающий или предотвращающий конфликты между абонентами. От эффективности выбранного метода зависят такие параметры, как скорость обмена информацией между компьютерами, нагрузочная способность сети, время реакции сети на внешние события и т.д. Метод управления – это один из важнейших параметров сети. Тип метода управления обменом во многом определяет­ся особенностями топологии сети, но в то же время он и не привязан жес­тко к топологии.

Методы управления обменом делятся на две группы:

■ Централизованные методы, при которых все управление со­средоточенно в одном месте. Недостатки таких методов: не­устойчивость к отказам центра, малая гибкость управления. Достоинство – отсутствие конфликтов.

■ Децентрализованные методы, при которых отсутствует центр управления. Главные достоинства таких методов: высокая устойчивость к отказам и большая гибкость. Одна­ко возможны конфликты, которые необходимо разрешать.

Существует и другое деление методов управления обменом, относящее­ся преимущественно к децентрализованным методам:

■ Детерминированные методы – определяют четкие правила, по которым чередуются захватывающие сеть абоненты. Або­ненты имеют ту или иную систему приоритетов (очерёдности), причем при­оритеты эти различны для всех абонентов. При этом, как правило, конфликты полностью исключены (или маловеро­ятны), но некоторые абоненты могут дожидаться своей оче­реди слишком долго. К детерминированным методам отно­сится, например, маркерный доступ, при котором право передачи передается по эстафете от абонента к абоненту.

■ Случайные методы – методы, подразумевающие случайное чередование передающих абонентов. В этом случае возможность конфликтов не исключается, но предлагаются способы их раз­решения.

Случайные методы работают хуже, чем детерми­нированные, при больших информационных потоках в сети (при большом трафике сети) и не гарантируют абоненту ве­личину времени доступа (это интервал между возникнове­нием желания передавать и получением возможности пе­редать свой пакет). Пример случайного метода - CSMA/CD.

17 Методы доступа к передающей среде в лвс

Методы доступа к передающей среде, определяющие правила ее «зах­ватал, могут быть разделены на 4 класса.

1. Селективные методы, при реализации которых с помощью соответ­ствующего ППД рабочая станция осуществляет передачу только после по­лучения разрешения, которое либо направляется каждой PC по очереди цен­тральным управляющим органом сети (такой алгоритм называется цикли­ческим опросом), либо передается от станции к станции (алгоритм передачи маркера).

2. Методы, основанные на соперничестве (методы случайного доступа, методы «состязаний» абонентов), когда каждая PC пытается «зах­ватить» передающую среду. При этом может использоваться несколько способов передачи данных:

-базовый асинхронный,

-синхронизация режима работы канала путем тактирования моментов передачи кадров,

-прослуши­вание канала перед началом передачи данных по правилу «слушай, прежде чем говорить»,

-прослушивание канала во время передачи данных по прави­лу «слушай, пока говоришь».

Эти способы используются вместе или раздельно и обеспечивают различные варианты загруженности канала и сто­имости сети.

3. Методы, основанные на резервировании времени, принадлежат к чис­лу наиболее простых. Любая рабочая (РС) станция осуществляет передачу только в тече­ние временных интервалов (слотов), заранее для нее зарезервированных. Все сло­ты распределяются между станциями либо поровну (в неприоритетных систе­мах), либо с учетом приоритетов абонентской системы (АС), когда некоторые PC за фиксированный интервал времени получают большее число слотов. Станция, владеющая слотом, получает канал в свое полное распоряжение. Такие методы более эффективны в сетях с малым числом АС, в которых канал используется неэффективно.

4. Кольцевые методы предназначены специально для ЛВС с кольцевой топологией (хотя большинство указанных методов может использоваться в таких сетях). К ним относятся два метода - вставка регистров и сегменти­рованная передача (метод временных сегментов).

При реализации метода вставки регистра рабочая станция содержит ре­гистр (буфер), подключаемый параллельно к кольцу. В регистр записывается кадр для передачи, и станция ожидает межкадрового промежутка в монока­нале. С его появлением регистр включается в кольцо (до этого он был от­ключен от кольца) и содержимое регистра передается в линию. Если во вре­мя передачи станция получает кадр, он записывается в буфер и передается вслед за кадром, передаваемым этой станцией. Этот метод допускает «под­садку» в кольцо нескольких кадров.

При использовании в ЛВС с кольцевой топологией сегментированной пе­редачи временные сегменты формируются управляющей станцией сети. Они имеют одинаковую протяженность и циркулируют по кольцу. Каждая стан­ция, периодически обращаясь в сеть, может дождаться временного сегмен­та, помеченного меткой «свободный». В этот сегмент станция помещает свой кадр фиксированной длины, при этом в сегменте метка «свободный» заменя­ется меткой «занятый». После доставки кадра адресату сегмент вновь осво­бождается. Основным преимуществом такого метода является возможность одновременной передачи кадров несколькими PC. Однако передача допуска­ется только кадрами фиксированной длины.

Типичными методами доступа к передающей среде в современных ЛВС являются:

• множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конф­ликтов (CSMA/CD), иначе называемый методом доступа Ethernet, так как именно в этой сети получил наибольшее распространение;

• маркерное кольцо (метод доступа Token Ring);

• маркерная шина (метод доступа Arcnet).

Каждый из указанных методов доступа реализован на собственном стандарте.