Сети и телекоммуникации

361

Скорость передачи данных при СДПН оценивается следующим образом.

Предположим, что для всех пар систем сети время распространения сигнала одинаково и равно а. Это время влияет на вероятность столкновения кадров.

Если одна система начинает передачу в момент времени t, а другая система в момент времени t + , где a, происходит столкновение кадров, поскольку в течение времени а после начала передачи занятый канал воспринимается: лю-

бой системой как свободный. Вероятность того, что ни одна система не начнет передачу в течение интервала а, равна e- G, где = a/T — нормированное время распространения сигнала по моноканалу. Скорость передачи по моноканалу

(1.10)

При 0

(1.11)

Зависимость (1.10) для =0 и =0,02 представлена на рис. 25.6. При ма-

лом времени распространения сигнала по каналу (a T) с увеличением интен-

сивности потока запросов на передачу кадров G скорость передачи кадров по моноканалу возрастает, приближаясь к пропускной способности физического канала. Нормированная средняя задержка при передаче кадра

Проверка несущей реализуется достаточно простой схемой, встраиваемой в сетевой адаптер, и приводит к существенному повышению пропускной спо-

собности моноканала. Однако СДПК не исключает возможности столкновения кадров из-за конечности времени распространения сигналов а, в течение кото-

рого две или более системы могут начать передачу кадров. Последствия столк-

новения кадров ликвидируются двумя способами. Во-первых, в адаптеры сис-

тем можно встраивать схемы проверки столкновений. В этом случае доступ к каналу осуществляется с проверкой несущей и столкновений (СДПНС). Во-

вторых, для ликвидации последствий столкновений можно использовать меха-

низм квитанций и перезапроса. При этом передающая система не контролирует столкновения и возможно искажение кадров. Принимающая система проверяет

362

поступивший кадр с помощью контрольного суммирования к передаваемой с кадром проверочной последовательности. Если ошибки в кадре не обнаружены,

передающей системе направляется квитанция о приеме кадра. При отсутствии квитанции по истечении тайм-аута передающая система вновь направляет кадр адресату.

Эстафетный доступ

В магистральных структурах эстафетный доступ реализуется по схеме,

приведенной на рис. 25.9. Сетевые адаптеры систем, подключенные к монока-

налу, связаны кольцевой цепью, по которой между адаптерами передается эс-

тафета — сигнал, разрешающий доступ к моноканалу. Если в адаптере кадр на передачу отсутствует, этот адаптер передает эстафету следующему адаптеру.

Если адаптер хранит кадр для передачи, то по прибытии эстафеты адаптер на-

чинает передачу кадра в канал и по окончании передачи пересылает эстафету следующему адаптеру. При эстафетном доступе почти полностью используется пропускная способность канала. Время доставки кадра не превышает NT, где N

— число активных систем в сети и Т — время передачи кадра по каналу. Все системы находятся в одинаковых условиях и получают право на передачу с частотой не ниже 1/(NТ).

Рис. 25.9. Эстафетный доступ к каналу ЛВС с магистральной структурой

В кольцевых структурах эстафетный доступ к каналу реализуется с ис-

пользованием эстафеты — маркера, последовательно передаваемого по кольцу

363

от одной системы к другой. В качестве маркера используется специально выде-

ленный для этого разряд кадра — бит в последовательности начала кад-

ра ПНК (рис. 25.10). Если система находится в состоянии готовности к переда-

че кадра к приходит маркер, она изымает его из кольца и направляет в канал кадр, пример структуры которого приведен на рис. 25.10. Кадр поступает в сле-

дующую систему сети, которая ретранслирует его к очередной системе, и т. д.

Каждая система сравнивает свой собственный адрес с адресом получателя, ука-

занным в кадре. Если адреса совпадают, система принимает кадр в свою память и одновременно транслирует его дальше. Факт приема кадра системой отмеча-

ется установкой в 1 специального бита приема, выделяемого для этой цели в последовательности конца кадра ПКК. Передающая система находится в со-

стоянии передачи до возвращения в нее отправленного кадра. Принимая ранее переданный кадр, передающая система сравнивает его с хранимым в памяти текстом, анализирует значение бита приема и, установив правильность переда-

чи и факт приема кадра, посылает маркер следующей системе, которая по по-

лучении маркера имеет право на передачу своего кадра. Если в системе отсут-

ствуют данные для передачи, то она передает маркер следующей системе сети.

Таким образом, маркер последовательно передается между системами кольца,

поочередно предоставляя им право на передачу данных.

Рис. 25.10. Структура кадра

При начальном запуске ЛВС необходимо сформировать маркер. Функция формирования маркера может быть возложена на одну главную систему или на несколько систем сети. В результате помех, воздействующих на канал, и отка-

зов систем маркер может быть потерян. Факт потери устанавливается главной системой с помощью тайм-аута, длительность которого равна максимальной продолжительности передачи маркера по кольцу. Если маркер потерян, главная

364

система генерирует его повторно в автоматическом режиме или под управлени-

ем оператора.

Управление информационным каналом

Информационный канал ЛВС строится на основе физического канала,

дополняя последний средствами обеспечения достоверности данных, передава-

емых в форме кадров между узлами ЛВС. Порядок функционирования инфор-

мационного канала задается протоколом управления, который относится ко второму подуровню уровня 2 (см. рис. 24.3) и определяет формат кадров, сред-

ства контроля данных и исправления ошибок, вносимых в данные при передаче кадра по каналу. В ЛВС используется дейтаграммный способ передачи данных,

т. е. каждый кадр рассматривается как независимый объект, передаваемый ме-

жду узлами сети. Пропускная способность моноканала, как правило, превышает потребную для сети, и поэтому нет необходимости в уменьшении размеров служебных полей. В связи с этим в ЛВС обычно используется единственный формат кадра с фиксированным размещением полей, что упрощает процедуры и средства формирования и приема кадров. Структура кадра представлена на рис. 25.10. Последовательность начала кадра состоит, как правило, из 2…16

бит, используемых в качестве флага начала кадра и поля управления доступом к моноканалу. Поле данных в различных ЛВС имеет разную длину — обычно от 4 до 128, а в отдельных сетях до 512 байт. Корректность данных, содержа-

щихся в кадре, может контролироваться разными способами: по четности бай-

тов или с использованием 16- и 32-разрядных циклических проверочных сумм.

В последовательности конца кадра выделяются поля для кода циклической суммы, признака доставки кадра, признака продолжения сообщения в следую-

щем кадре и др.

Система, принимающая кадр, проверяет его корректность с помощью средств контроля достоверности данных. При обнаружении ошибки в кадре данных производится повторная передача кадра в порядке, определяемом про-

токолом управления информационным каналом, например с использованием

365

квитанции и тайм-аута. В кольцевых сетях кадр возвращается отправителю с отметкой о приѐме, т.е. несет в себе квитанцию об успешном приеме. Если от-

метка о приеме отсутствует, система повторно передает кадр и выполняет это действие заданное число раз, определенное протоколом. Если попытки доста-

вить кадр оказываются безуспешными, фиксируется неработоспособность (не-

доступность) адресата и взаимодействие прекращается. В магистральных сетях прием подтверждается квитанцией. При отсутствии квитанции производится повторная передача кадра по истечении тайм-аута.

Глава 26 Адаптеры

Сетевые адаптеры обеспечивают сопряжение узлов ЛВС с моноканалом и реализуют протоколы канального уровня: управления физическим каналом,

доступом к каналу и информационным каналом. Структура адаптера представ-

лена на рис. 26.1.

Приемопередатчик согласует логические сигналы, формируемые в адап-

тере, с физическими сигналами в моноканале — уровнями сигналов в витых парах, биполярными сигналами в коаксиальном кабеле и световыми сигналами в волоконно-оптической линии и тем самым реализует управление физическим каналом. Блок управления доступом выполняет протокол доступа к монокана-

лу, взаимодействуя с ним через приемопередатчик. Блок управления передачей обеспечивает вывод на приемопередатчик последовательности битов, соответ-

ствующих кадру. Блок управления приемом анализирует кадры, передаваемые через моноканал, и выделяет кадры, адресованные узлу, обслуживаемому адап-

370

Как правило, в сетевом адаптере реализуются функции, обеспечивающие доступ к каналу, прием и передачу кадра, вычисление и проверку контрольных сумм, а функции, связанные с управлением информационным каналом, возла-

гаются на программные средства ЭВМ, обслуживаемой адаптером. Блок со-

пряжения с интерфейсом ЭВМ обеспечивает передачу данных и сигналов пре-

рывания между ЭВМ и адаптером.

Наиболее существенное влияние на организацию адаптеров оказывает способ обмена данными между адаптеров и ЭВМ. Могут использоваться два способа: без буферизации и с буферизацией кадров. По первому способу кадр,

подлежащий передаче, размешается в оперативной памяти ЭВМ, откуда он пе-

ресылается в адаптер в виде последовательности слов. Адаптер преобразует каждое поступившее слово в последовательность битов. После передачи битов слова в моноканал адаптер через интерфейс ЭВМ обращается к оперативной памяти ЭВМ за следующим словом. При приеме кадра в адаптере из посту-

пающих битов формируются слова, которые последовательно отсылаются в за-

данную область оперативной памяти ЭВМ в темпе формирования слов. По вто-

рому способу в адаптере организуются буферные запоминающие устройства для хранения передаваемых и принимаемых кадров. Передаваемый кадр снача-

ла выводится из оперативной памяти ЭВМ и в буфер адаптера, откуда он пере-

дается в моноканал. При приеме в буфере накапливается кадр, который по окончании приема передается через интерфейс ЭВМ в заданную область опера-

тивной памяти ЭВМ.

Выбор способа обмена данными между адаптером и ЭВМ зависит от со-

отношения пропускной способности интерфейса ЭВМ и моноканала. Если про-

пускная способность интерфейса меньше, адаптер должен иметь буферную па-

мять. В противном случае необходимость в буферизации кадров отсутствует.

Определим в общих чертах структуру управлений передачей и приемом кадров (рис. 26.5). При этом предполагается, что кадр имеет структуру, изобра-

женную на рис. 25.10.