ГОСЫ Ответы Антипов фулл / 7.Антипов / антипов 4

4. передача данных по кабелю. назначение методов доступа. Основные методы доступа. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий. Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий

Метод доступа – набор правил, которые определяют, как компьютер

должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю.

Существует три способа предотвратить одновременную попытку

использовать кабель. Другими словами, три основных метода доступа к нему.

1 Множественный доступ с контролем несущей:

 с обнаружением коллизий;

 с предотвращением коллизий.

2 Доступ с передачей маркера

Только компьютер, получивший маркер, может передавать данные.

3 Доступ по приоритету запроса.

Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением

коллизий

При множественном доступе с контролем несущей и обнаружением

коллизий (сокращенно СSМА/СD) все компьютеры в сети — и клиенты, и

серверы — ”прослушивают” кабель, стремясь обнаружить передаваемые

данные (т.е. трафик).

1. Компьютер «понимает», что кабель свободен (т.е. трафик

отсутствует).

2. Компьютер может начать передачу данных.

Пока кабель не освободится (в течение передачи данных), ни один из сетевых

компьютеров не может вести передачу.

Компьютеры как бы «прослушивают» кабель, отсюда — контроль

несущей. Чаще всего сразу несколько компьютеров в сети «хотят» передать

данные, отсюда — множественный доступ. Передавая данные, компьютеры

«прослушивают» кабель, чтобы, обнаружив коллизии, некоторое время

переждать, а затем возобновить передачу, отсюда — обнаружение коллизий.

В то же время способность обнаружить коллизии — причина, которая

ограничивает область действия самого СSМА/СD. Из-за ослабления сигнала

при расстояниях те 2500 м (1,5 мили) механизм обнаружения коллизий не

эффективен. Если расстояние передающего компьютера превышает это

ограничение, некоторые компьютеры могут не «услышать» его и начнут

передачу данных, что приведет к коллизии и разрушению пакетов данных.

СSМА/СD известен как состязательный метод, поскольку сетевые

компьютеры «состязаются» (конкурируют) между собой за право передавать

данные

Передача данных по сети состоит из решения двух задач: • поместить данные в кабель без «столкновения» с данными, уже  передаваемыми по нему; • принять данные с достаточной степенью уверенности в том, что при  передаче они не были повреждены в результате коллизии. Метод доступа к среде – это набор правил, согласно которым определяется  приоритет и очередность между всеми участниками сетевого обмена по приему и  передаче сообщений. Они действуют на канальном уровне модели OSI. Все компьютеры, подключенные к одному сегменту сети, должны использовать один и  тот же метод доступа. В противном случае неизбежно возникнет ситуация, когда  клиенты сети с разным доступом к среде будут одновременно пытаться генерировать  в сеть свой служебный трафик, порождая взаимные критические ошибки передачи.

Наиболее известны и распространены три конкретные реализации методов доступа: Ethernet, Arcnet и Token Ring.

Ethernet

Этот метод был разработан фирмой Xerox в 1975 году и до сих пор наиболее популярен. Метод доступа Ethernet обеспечивает высокую скорость и высокую надежность передачи данных.

Для метода доступа Ethernet используется топология "общая шина", поэтому все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети, подключенными к "общей шине". Однако в целенаправленном, предназначенном для конкретной станции сообщении обязательно указан адрес станции назначения и адрес отправителя, поэтому принимает его только станция назначения, а остальные не обращают на него внимания.

Перед началом передачи станция определяет, свободен ли канал связи, и если свободен - начинает передачу. Однако возможна одновременная передача сообщений двумя и более станциями. В этом случае станции на короткое время задерживают передачу, а затем возобновляют. Практически быстродействие сети уменьшается только при одновременной работе 80 - 100 станций.

Arcnet

Метод доступа Arcnet принадлежит фирме Datapoint Corp. и тоже широко распространен: оборудование Arcnet заметно дешевле, чем оборудование Ethernet или Token Ring.

Arcnet применяется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает сообщение специального вида (так называемый маркер), которое передается от одного компьютера к другому последовательно. При передаче обычного информационного сообщения от одной станции к другой очередная станция дожидается маркера и дополняет его этим сообщением, а также адресами отправителя и назначения. Когда отправленный пакет достигает станции назначения, информационное сообщение отделяется от маркера и передается станции.

Token Ring

Этот метод доступа разработан фирмой IBM и предполагает топологию сети "кольцо".

Метод Token Ring во многом напоминает предыдущий метод Arcnet: он использует сообщение-маркер, передаваемое от одной станции к другой; однако здесь есть возможность разным рабочим станциям назначать различные приоритеты.

Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance или Carrier sensing multiple access with collision avoidance (если как в тексте рекомендации ITU-R M.1450)(CSMA/CA, "множественный доступ с контролем несущей и избеганием коллизий" или "многостанционный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов" (перевод в русском тексте рекомендации ITU-R M.1450)) — это сетевой протокол, в котором:

• используется схема прослушивания несущей волны

• станция, которая собирается начать передачу, посылает jam signal (сигнал затора)

• после продолжительного ожидания всех станций, которые могут послать jam signal, станция начинает передачу фрейма

• если во время передачи станция обнаруживает jam signal от другой станции, она останавливает передачу на отрезок времени случайной длины и затем повторяет попытку

CSMA/CA — это модификация чистого Carrier Sense Multiple Access (CSMA). В статье, посвящённой этому протоколу, содержится подробное его описание.

CSMA/CA отличается от CSMA/CD тем, что коллизиям подвержены не пакеты данных, а только jam-сигналы. Отсюда и название «Collision Avoidance» — предотвращение коллизий (именно пакетов данных).

Избегание коллизий используется для того, чтобы улучшить производительность CSMA, отдав сеть единственному передающему устройству. Эта функция возлагается на «jamming signal» в CSMA/CA. Улучшение производительности достигается за счёт снижения вероятности коллизий и повторных попыток передачи. Но ожидание jam signal создаёт дополнительные задержки, поэтому другие методики позволяют достичь лучших результатов. Избегание коллизий полезно на практике в тех ситуациях, когда своевременное обнаружение коллизии невозможно — например, при использовании радиопередатчиков.

• Apple’s LocalTalk реализует CSMA/CA в электрических шинах, используя трёхбайтный jam signal.

• 802.11 RTS/CTS реализует CSMA/CA, используя короткие сообщения: Request to Send (запрос на отправку) и Clear to Send (готовность к отправке).

Этот метод доступа используется в группе стандартов беспроводной связи 802.11, а также в похожем стандарте беспроводной связи (только разработанным в Европе) HiperLAN\2.

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) — технология(802.3) множественного доступа к общей передающей среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. CSMA/CD относится к децентрализованным случайным (точнее, квазислучайным) методам. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet,Gigabit Ethernet).

Так же называют сетевой протокол, в котором используется схема CSMA/CD. Протокол CSMA/CD работает на канальном уровне в модели OSI.

Характеристики и области применения этих популярных на практике сетей связаны именно с особенностями используемого метода доступа. CSMA/CD является модификацией «чистого» Carrier Sense Multiple Access (CSMA).

Технология доступа

Если во время передачи кадра рабочая станция обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду, она останавливает передачу, посылает jam signal и ждёт в течение случайного промежутка времени (известного как «backoff delay» и находимого с помощью алгоритма truncated binary exponential backoff), перед тем как снова отправить кадр.

Обнаружение коллизий используется для улучшения производительности CSMA с помощью прерывания передачи сразу после обнаружения коллизии и снижения вероятности второй коллизии во время повторной передачи.

Обнаружение коллизий

Методы обнаружения коллизий зависят от используемого оборудования, но на электрических шинах, таких как Ethernet, коллизии могут быть обнаружены сравнением передаваемой и получаемой информации. Если она различается, то другая передача накладывается на текущую (возникла коллизия) и передача прерывается немедленно. Посылается jam signal, что вызывает задержку передачи всех передатчиков на произвольный интервал времени, снижая вероятность коллизии во время повторной попытки.

Ethernet является классическим примером протокола CSMA/CD.