3.6 Сетевые протоколы

Правила, по которым осуществляется взаимодействие между разными составляющими компьютерной системы, называются протоколами (protocols). В компьютерной сети протоколы подробно определяют каждое действие, в том числе и то, как адресуются сообщения, как распределяется между машинами право передавать сообщения, как осуществляется сжатие сообщения для его отсылки и развертывание полученных сообщений. В начале этого раздела мы рассмотрим протоколы, которые контролируют право машины передавать сообщения в сеть.

3.6.1Управление правом отправки сообщений

Один из методов управления правом отправки сообщений называется протоколом кольцевой сети с маркерным доступом (token ring protocol). Он был разработан компанией IBM в 70-х годах XX века и до сих пор остается распространенным протоколом для сетей с кольцевой топологией. Согласно этому протоколу все машины сети передают сообщения в единственном общем для всех направлении (рис. 3.15). Это означает, что все сообщения, пересылаемые по сети, перемещаются по сети в одном направлении, переходя от машины к машине. Когда сообщение достигает пункта назначения, машина-адресат сохраняет его копию и пересылает ее дальше по сети. Когда копия сообщения достигает машины, пославшей его, эта машина узнает, что сообщение достигло пункта назначения, и удаляет его из сети. Конечно, работа такой системы зависит от взаимодействия машин. Если какая-либо машина требует постоянной отправки своих собственных сообщений, а не передает сообщения других машин, то такая система не будет работать.

Для того чтобы решить эту проблему, по сети пересылается уникальная последовательность битов, которая называется маркером (token). Владение этим маркером дает машине право отправки своего сообщения. Машине же, не владеющей маркером, разрешается только пересылать полученное сообщение следующей машине. Обычно каждая машина пересылает маркер, так же как она пересылает сообщения. Однако если машине, получившей маркер, требуется поместить в сеть свое сообщение, она отсылает одно сообщение и удерживает маркер. Когда это сообщение завершает цикл по кольцевой сети, машина передает маркер следующей машине. Точно так же, когда следующая машина получает маркер, она может или сразу же переслать его, или отправить свое сообщение, прежде чем

послать маркер следующей машине. Таким образом, каждая машина сети имеет равную возможность отправки сообщения по мере перемещения маркера по сети.

Другой протокол управления правом отсылки сообщения используется в Ethernet, который представляет собой распространенную версию сети с шинной топологией. В Ethernet право отправлять сообщения контролируется протоколом CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов). Согласно этому протоколу каждое сообщение, отправляемое какой-либо машиной, пересылается всем машинам сети (рис. 3.16). Каждая машина контролирует все сообщения, но хранит только адресованные ей. Для того чтобы отправить сообщение, машина ждет освобождения шины, а затем начинает отправку, продолжая контролировать шину. Если в это время другая машина также начинает отправлять сообщение, обе машины обнаруживают конфликт и останавливаются на некоторый произвольный промежуток времени, а затем пробуют отправить сообщение снова. В результате получается метод, подобный тому, который используется группой людей во время беседы. Если два человека начинают говорить одновременно, они оба на какое-то время замолкают. Различие заключается в том, что люди произносят при этом: «Извините, что вы хотели сказать?», «Нет, нет, вы первый», в то время как каждая машина просто повторяет попытку отправить сообщение.