Глава 2. Локальные компьютерные сети магистрального типа
2.1. Основные методы доступа к моноканалу
Все широкоизвестные методы доступа, используемые в ЛКС магистрального типа, делятся на случайные и детерминированные. К первой группе относятся следующие методы:
Pure ALOHA;
Slotted ALOHA;
CSMA;
CSMA/CD;
CSMA/CA.
Вторая группа представлена маркерным методом доступа к шине (Token Bus) и его различными вариациями. Рассмотрим сущность этих методов.
Pure aloha (Истинная Алоха)
Интересный факт: методы доступа, которые теперь ассоциируются только с ЛКС, впервые были использованы в широкомасштабной сети, для которой стоимость и трудоемкость прокладывания кабеля связи были непомерно высоки. Это была сеть ALOHA10, созданная на Гавайских островах для установления связи между центральной станцией (сервером), принадлежащей Гавайскому университету в Гонолулу, и рабочими станциями (терминалами), расположенными на всех островах архипелага. Сеть начала функционировать в 1970 году.
Были организованы два радиочастотных канала:
—канал для передачи сообщений от сервера к рабочей станции (WS);
—канал для передачи сообщений от WS к серверу.
В первом имеется всего одно передающее устройство и никаких трудностей не возникает. Однако второй канал используется для передачи всеми WS, что в точности соответствует ситуации в ЛКС с магистральным моноканалом.
Для разделения между всеми WS канала, связывающего их с сервером, и был разработан метод Pure ALOHA. Согласно ему каждая из WS может лишь прослушивать канал сервер–WS и не может узнать, занимает ли другая WS в текущий момент канал WS–сервер.
Если у некоторой WS имеется пакет, готовый к отправке, она передает его в канал, не обращая внимания на то, занят канал в данный момент или нет. По завершении передачи пакета WS запускает внутренний таймер, определяющий, был ли пакет испорчен при передаче. Если после истечения определенного времени (time–out) WS не получила подтверждения о приеме пакета (acknowledgement–положительная квитанция) от сервера, то она приступает к повторной передаче того же пакета, вновь запуская таймер. Для уменьшения вероятности повторного конфликта между теми же пакетами временной интервал, через который WS повторит передачу пакета, задается случайным образом.
Приемник сервера будет принимать как нормальные, так и конфликтующие пакеты. Каждый пакет проверяется на наличие ошибок. Если в пакете ошибок не обнаружено, то по каналу сервер–WS посылается
положительная квитанция, для которой конфликтная ситуация исключена. Если конфликтуют два или более пакетов, то полученные данные разобрать будет невозможно и квитанция отсылаться не будет.
Временная диаграмма, отображающая обычную ситуацию для канала WS–сервер показана на рис.2.1. Здесь происходит конфликт двух пакетов.
Несмотря на то, что длительность временного промежутка, в течение которого происходит наложение пакетов, очень мала, оба пакета искажаются и их необходимо передавать заново. Суммарная продолжительность потерянного при передаче времени (интервал потерь) исчисляется от начала передачи первого пакета до завершения передачи второго.
Рассмотренная ситуация показывает основную проблему, присущую данному методу доступа: плохое использование канала связи (полезная загрузка канала передачей неконфликтующих пакетов составляет не более 18–20%).