5.5. Технология Token Ring

Архитектура Token Ring сложнее Ethernet, т.к. данный сетевой стандарт имеет функцию самовосстановления сети. Сеть имеет топологию физической звезды с логическим кольцом. Каждый компьютер подключается с помощью отдельного кабеля к устройству многостанционного доступа (MSAU). Топология сети Token Ring изображена на рис. 5.6.

На рис. 16 А+В – общая длина сети,

Ri – вход в кольцо (ring in),

Ro – выход из кольца (ring out),

D – абонентский кабель.

Спецификация сети Token Ring выглядит следующим образом:

1. тип кабеля – UTP, STP, ВОК.

2. максимальное количество концентраторов – 33.

3. максимальное число узлов – 260.

4. максимальная длина соединительного кабеля между MSAU:

для UTP – 45,5м,

для STP – 200м,

для ВОК – 1000м.

5. максимальное расстояние между узлом и MSAU:

для UTP – 45м,

для STP и ВОК – 100м.

6. минимальная длина соединительного кабеля между MSAU – 2,5м.

Рис. 5.6. Топология сети Token Ring.

Принцип работы Token Ring

Абонентские кабели подключаются к концентратору MSAU, но сеть функционирует как кольцо. По кольцу циркулирует маркер всегда в одном направлении. Узел получает маркер от ближайшего выше расположенного узла и передает его следующему ниже расположенному узлу. Если ПК получает свободный маркер, он может к нему присоединить передаваемые данные и отправить его далее по кольцу. Каждый ПК имеет равные шансы владения маркером и управлением передачи данных. Такой механизм называется эстафетной передачей данных.

Каждый компьютер в кольце получает данные из занятого маркера и повторяет маркер и данные в том виде, в котором они были получены и отправляет далее по сети. Таким образом, каждая рабочая станция сети выступает в роли ретранслятора сетевых сообщений. Компьютер адресат (для которого предназначена информация) перехватывает данные и направляет их в сетевые протоколы верхнего уровня. Затем данный компьютер перед отправкой маркера по кольцу модифицирует его, указывая тем самым, что данные получены. Модифицированный маркер оправляется компьютеру - отправителю с подтверждение о получении сообщения. Далее компьютер - отправитель генерирует свободный маркер, и процесс передачи сообщения повторяется.

Активный и резервный мониторы

Компьютер функционирующий в сети дольше других становится активным монитором. Сеть Token Ring допускает существование только одного активного монитора, все другие узлы сети становятся резервными мониторами. Если активный монитор отказывает, то выбирается новый активный монитор из числа резервных.

Активный монитор выполняет каждые несколько секунд проверку всей системы. В ходе этой проверки он посылает маркер следующему по кольцу узлу. Этот маркер информирует данный узел об адресе активного монитора. Данный процесс распространяется по кольцу пока маркер не вернется к активному монитору. При этом каждый компьютер получает следующую информацию: кто является активным монитором, кто является ближайшим соседом вверх и вниз по кольцу.

Разграничивающая сигнализация

Если компьютер или сетевое устройство «не слышит» своего соседа вверх по кольцу, то по истечении 7 секунд он предполагает наихудшее и действует по следующему алгоритму: посылает вниз по кольцу сообщение с информацией об адресе неисправной машины и о типе неисправности (узел не отвечает). Такое действие называется разграничивающая сигнализация.

Разграничивающая сигнализации служит для идентификации той зоны кольца, в которой возникли проблемы. Аварийная область кольца называется неисправным доменом. Если неисправный домен обнаружен, то ближайший сосед отказавшей станции вниз по кольцу удаляет пакеты сбойного узла из сети. Таким образом, локальная сеть сохраняет работоспособность.

В процессе разграничивающей сигнализации каждый сетевой адаптер кольца Token Ring отключается от сети и проводит самодиагностику с целью выявления возникших проблем. Когда компьютер может самостоятельно выполнить восстановление работоспособности, он это делает без вмешательства администратора. Самостоятельный корректирующий процесс называется автореконфигурацией. Если при автореконфигурация проблемы не ликвидируются, то компьютер отключается от сети.

Располагая информацией, полученной при автореконфигурации, локальная сеть может восстановиться самостоятельно. Это делается благодаря внутренней самодиагностике и программе восстановления.

Сеть Token Ring обладает следующими преимуществами:

1. в отличие от Ethernet данная сеть надежно работает при интенсивных нагрузках,

2. встроенные механизмы самодиагностики и восстановления – это разграничивающая сигнализация и автореконфигурация, делают данную технологию чрезвычайно надежной.

Недостатки:

1. аппаратура сети Token Ring дорогая,

2. сеть Token Ring сложна в диагностике и требует высокой квалификации администратора.

5.6. FDDI – Fiber Distributed Data Interface – распределенный интерфейс передачи данных

Это топологический стандарт, обеспечивающий передачу пакетов информации с помощью света генерируемого лазером или светоизлучающим диодом.

Сеть реализует высокие скорости передачи данных (гарантированно 100 Мбит/с). Для коммуникации используется ВОК и соответствующее сетевое оборудование. Длина сетевого кабеля может превышать 100 км, с повторителями через каждые 2 км.

Доступ к сети FDDI аналогичен Token Ring (эстафетная передача маркера). Однако, FDDI имеет ряд усовершенствований: – сеть FDDI использует многокадровый способ передачи данных. Это означает, что компьютер-отправитель может отправлять по кольцу маркер с данными не дожидаясь подтверждения прохождения предыдущего маркера,

– сеть FDDI обладает повышенной отказоустойчивостью, так как имеет резервное кольцо кроме основного.

Принцип работы: рабочая станция в сети FDDI владеет маркером для передачи информации. Передаваемая информация разбивается на кадры, размер которых от 17 до 4500 байт. Каждый компьютер сети считывает сообщение циркулирующее по кольцу. Если адрес кадра совпадает с адресом компьютера, то он его интерпретирует и отправляет на верхние уровни сетевого стека протоколов. Если нет, то отбрасывает маркер обратно в кольцо.

В сети FDDI одно кольцо используется для передачи данных, а второе для резервирования и повышения отказоустойчивости системы. Передача информации по двум кольцам происходит в противоположных направлениях, поэтому стандарт FDDI иными словами называют «двойным кольцом с циркуляцией маркеров в противоположных направлениях».

Второе кольцо в сети будет неактивным пока оно не потребуется. В качестве сетевых устройств в данной сети могут использоваться: ПК, мосты и маршрутизаторы.

Сетевые устройства FDDI делятся на два типа: класс А и класс В (класс А подсоединен к обоим кольцам, класс В к одному кольцу). Компьютеры класса А отказоустойчивы. В случае если в сети повреждено одно из колец компьютер класса А сохраняет работоспособность. Компьютеры класса В не обладают отказоустойчивостью, при разрыве кольца они оказываются в изоляции.

Защиту от разрывов в кольце обеспечивают концентраторы FDDI, которые функционируют аналогично концентраторам Token Ring MSAU, но являются более интеллектуальными устройствами. Они способны диагностировать сетевые соединения концентратор – рабочая станция, а также способны заворачивать маркер и менять маршрут пакетов.

Заворачивание маркера представляет собой средство повышения отказоустойчивости системы. Если в кольце произошел разрыв, то необходимо идентифицировать отказавший домен (области сети, которые не могут передавать данные), включающий в себя сетевое устройство вблизи разрыва кабеля и соседнее устройство вниз по направлению движения маркера.

При отказе важную роль играют концентраторы. Они должны обладать способностью мгновенно менять маршрут информации и заворачивать маркер.

Преимущества FDDI в основном определяются использованием ВОК:

1. высокая пропускная способность (100 Мбит/с),

2. хорошая защита от перехвата,

3. физическая долговечность. Разрывы ВОК случаются значительно реже, чем кабелей других видов.

4. устойчивость к электромагнитным помехам,

5. максимальное расстояние между узлами 2км,

6. максимальная длина сети без мостов 200 км,

7. максимальное количество узлов 500,

8. технология FDDI использует несколько маркеров, что увеличивает быстродействие системы.

9. Возможно назначить приоритетные ПК. Это позволяет FDDI обходить низко приоритетные ПК обеспечивая более быстрое обслуживание высоко приоритетны станций.

10. Отказоустойчивость системы. Технология FDDI позволяет изолировать отказавшие узлы и мгновенно менять маршрут маркера («заворачивание маркера»).

Недостатки: 1) сложная технология, ее инсталляция и обслуживание требует значительного опыта.

2) Высокая стоимость FDDI. ВОК не дешев, но оптические концентраторы и адаптеры стоят еще дороже. Типичный концентратор FDDI стоит порядка 1000 долларов на 1 узел.