Методы доступа к каналам связи

Для локальных вычислительных сетей, использующих для передачи информации моноканал (monochannel — канал связи, одновременно используемый несколькими абонентами, например, в сетях с шинной и петлевой топологиями и в радиальной топологии с пассивным центром), актуальным является вопрос доступа кли­ентов к этому каналу. Чтобы сделать доступ эффективным, необходимы специаль­ные механизмы — методы доступа. Методы доступа обеспечиваются протоколами на нижних уровнях модели OSI.

Для организации эффективного доступа к моноканалу используются принципы частотной или временной модуляции. Наибольшее применение в простых сетях по­лучили принципы временной модуляции, то есть временного разделения сообще­ний, передаваемых по моноканалу.

Существуют несколько групп методов доступа, основанных на временном разде­лении:

• централизованные и децентрализованные;

• детерминированные и случайные.

Централизованный доступ управляется из центра управления сетью, например, от сервера. Децентрализованные методы доступа функционируют на основе прото­колов, принятых к исполнению всеми рабочими станциями сети, без управляющих воздействий со стороны центра.

Детерминированный доступ обеспечивает наиболее полное использование мо­ноканала и описывается протоколами, дающими гарантию каждой рабочей станции на определенное время доступа к моноканалу. При случайном доступе обращения станций к моноканалу могут выполняться в любое время, но нет гарантий, что каж­дое такое обращение позволит реализовать передачу данных.

В случае централизованного доступа каждый клиент может получать доступ к моноканалу:

• по заранее составленному расписанию — статическое разделение времени кана­ла;

• по схеме жесткой временной коммутации через определенные промежутки вре­мени (например, через каждые 0,5 с), задаваемые электронным коммутатором, динамическое детерминированное разделение времени канала;

• на основе гибкой временной коммутации, реализуемой в процессе выполняемо­го из центра сети опроса рабочих станций на предмет выяснения необходимости доступа. — динамическое псевдослучайное разделение канального времени;

• при получении полномочий в виде специального пакета-маркера.

Первые два метода не обеспечивают эффективную загрузку канала, так как при предоставлении доступа некоторые клиенты могут быть не готовы к передаче дан­ных, и канал в течение выделенного им отрезка времени будет простаивать.

Метод опроса используется в сетях с явно выраженным центром управления и реже в сетях с раздельными абонентскими каналами связи (например, в сетях с радиальной топологией для обеспечения доступа к ресурсам центрального сервера).

Метод передачи полномочий использует пакет, называемый маркером. Мар­кер — определяющий стандартный временной интервал служебный пакет, в кото­рый клиенты сети могут помещать свои информационные пакеты. Последователь­ность передачи маркера по сети от одной рабочей станции к другой задается серве­ром (управляющей станцией). Рабочая станция, имеющая данные для передачу анализирует, свободен ли маркер. Если маркер свободен, станция помещает в него пакет/пакеты своих данных, устанавливает в нем признак занятости и передает маркер дальше по сети. Станция, которой было адресовано сообщение (в пакете обязательно есть адресная часть), принимает его, сбрасывает признак занятости и отправляет маркер дальше. При этом методе доступа легко реализуется приори­тетное обслуживание абонентов. Данный метод доступа для сетей с шинной и радиальной топологий обеспечивается распространенным прото­колом ARCnet .корпорации Datapoint.

К децентрализованным детерминированным методам относятся:

• метод передачи маркера;

• метод включения маркера.

Оба метода находят применение в сетях с петлевой (кольце­вой) топологией и основаны на передаче по сети специальных пакетов-маркеров, сегментов.

Метод передачи маркера использует пакет, называемый маркером (сегментом). Маркер — не имеющий адреса, свободно циркулирующий по сети пакет. Маркер может быть «занят» или «свободен». Если маркер свободен, станция, до которой маркер дошел, может вложить в него пакет/пакеты своих данных, пометить маркер как занятый и передать его дальше. Можно использовать приоритетное обслужива­ние привилегированных абонентов. Движением маркера из центра сети не управляют. Такой метод дос­тупа реализуется в сетях с кольцевой и радиальной топологией протоколом Token Ring, разработанным фирмой IBM, и протоколом FDDI Амери­канского национального института стандартизации (ANSI)

Метод включения маркера также использует свободно циркулирующий по сети маркер. Рабочая станция, получившая маркер, может передать свои данные, даже если пришедший маркер занят. В последнем случае станция приостанавливает дви­жение поступившего маркера (временно запоминает его в буферной памяти) и вме­сто него формирует новый маркер с включенным в него своим пакетом данных. Дальше по сети станция посылает свой новый маркер, а затем уже ранее поступивший «чужой» маркер.

Случайные методы доступа основаны на равноправности всех станций сети и их возможности в любой момент времени обратиться к моноканалу с целью передачи данных. Поскольку возможны одновременные попытки передачи данных со сторо­ны нескольких станций, между ними возникают коллизии (конфликты). Сокращение числа конфликтных ситуаций обеспечивается путем предвари­тельного прослушивания моноканала для выявления его занятости станцией, желаю­щей передать данные. Если канал занят, станция возобновляет свою попытку передачи данных через небольшой интервал времени. Если передачу данных начнут одновременно две станции, то возникает коллизия и данные в моноканале искажаются. Обе конфликтующие станции будут вынуждены передать свои данные повторно. Этот метод для сетей с шинной топологией реализуется протоколом Ethernet фирмы Xerox.