4.5.2.2. Сеть ieee 802.5 – маркерное кольцо
В числе привлекательных свойств сетей кольцевой топологии выше отмечались ее справедливость в организации доступа к носителю, предсказуемость времени доступа к среде, достаточно высокая нагрузочная способность, отсутствие необходимости индикации коллизий (т.е. исключение аналоговой операции). Учитывая эти и ряд других обстоятельств, корпорацией IBM кольцевая топология была выбрана в качестве топологической схемы своей сети Token Ring. В 1985 году была принята спецификация IEEE 802.5, закрепившая за этой технологией роль международной рекомендации.
В сети Token Ring управление кольцом осуществляет одна из станций. Она определяется на этапе инициализации кольца посредством специальной процедуры «голосования» - одна из станций выпускает специальный кадр «CLAIM TOKEN». Следующая в кольце станция, получив этот кадр сравнивает адрес отправителя со своим и, если ее адрес больше, то в кадре «CLAIM TOKEN» она подменяет адрес отправителя на свой и отправляет его дальше по кольцу. После трехкратного получения кадра «CLAIM TOKEN» со своим адресом станция становится «распорядителем» кольца. Она в продолжении всего периода работы периодически посылает управляющий кадр ACTIVE MONITOR PRESENT, подтверждая свою управляющую работоспособность. В функции наблюдающей станции входит генерация маркера, восстановление его при потере, или повреждении, удаление из кольца испорченных и потерянных кадров, восстановление разрывов кольца. Кроме этого, наблюдающая станция следит за «длиной» кольца, которая не может быть меньше 24 битовых интервалов, т.е. маркер должен всегда помещаться в кольце полностью. Если реальная кольцевая задержка оказывается меньше 24 битовых интервалов, то управляющая станция организует в своем интерфейсе необходимую дополнительную задержку битов.
Одной из основных задач MAC-протокола в этой сети является управление состоянием маркера. 3-байтовый маркер в состоянии «Свободен» циркулирует в кольце до тех пор, пока станция, имеющая кадр для передачи, не получит его. Процедура захвата маркера сводится к изменению состояния одного из битов второго байта маркера. Эта операция превращает маркер в начальные два байта заголовка кадра, который далее передается станцией в кольцо. Все последующие станции кольца, принимая первые два байта кадра, фиксируют маркер в состоянии «занято» и не предпринимают попыток передачи своих кадров.
Станция может удерживать маркер в течение 10 мс (если только при конфигурации сети не задано другое значение). Передача данных продолжается до тех пор, пока не будут переданы все имеющиеся кадры, или время, оставшееся после передачи очередного кадра, окажется недостаточным для передачи следующего. Период владения маркером завершается передачей в кольцо 3 байтной последовательности, соответствующей маркеру в состоянии «свободен». Форматы маркера и информационного кадра представлены на рис. 4.23.
Поля SD и ED содержат признаки начала и конца кадра. Они представляют собой специальные символы, появление котрых в других полях кадра исключается.
Поле AC (Access Сontrol) включает, наряду с битом маркера, служебные биты Priority (3 бита), Reservation (3 бита) и Monitor. Первые два используются для организации приоритета кадров в кольце, а бит Monitor позволяет находить «потерявшиеся» кадры (т.е. кадры, станция-назначения которых отсутствует) и удалять их из кольца. Этот бит устанавливается управляющей станцией при первом «проходе» каждого кадра через ее интерфейс.
Поле FC (Frame Control) определяет тип управляющего кадра и, тем самым, позволяет отличать их от информационных кадров. Всего спецификацией IEEE 802.5 определены 25 управляющих кадров.
Поле FS (Frame Status) содержит два существенных бита (пусть это биты A и B), которые позволяют решить задачу подтверждения доставки и запроса повторной передачи кадра. Когда кадр прибывает на интерфейс станции назначения бит А устанавливается в 1 и кадр отправляется дальше. Вообще говоря, возможна ситуация, когда получив кадр станция не будет в состоянии его скопировать в свой приемный буфер, например, по причине его занятости. Если станция копирует этот кадр, то устанавливается в 1 и бит B. Когда отправитель вновь получает свой кадр, то возможны три ситуации:
A=0 и B=0 – станция назначения в сети отсутствует (выключена);
A=1 и B=0 – станция назначения не смогла принять кадр, и его надо отправить еще раз;
A=1 и B=1 – кадр принят и может быть удален из кольца.
Байт FS не входит в ту часть кадра, которая защищается битами контрольной суммы (CRC); поэтому биты A и B записываются в этом байте дважды (для надежности).