Методы обмена данными в локально вычислительных сетях (лвс)

Каждый узел сети работает самостоятельно и в любой момент времени может обратиться к сети, поэтому возникает необходимость упрощения обмена с целью упорядоченного использования сети различными узлами, а также для предотвращения и разрешения конфликтами между ними. Для управления обменом могут использовать различные методы взаимодействия в зависимости от характера топологии сети.

1. Обменными данными в сети типа звезда.

Поскольку здесь может возникнуть ситуация, когда несколько узлов одновременно будут передавать информацию, то возникает необходимость решить вопрос о приоритете передачи. Так как чаще всего центральный компонент сети обменивается с первым узлом, то возникает необходимость выделить первый периферийный узел из числа ведущих передачу в данный момент. Существует два варианта решения этой проблемы:

а) активный центр – в этом случае центральный компонент посылает запросы по очереди всем компьютерам; каждый из компьютеров, желающий передать информацию посылает ответ или же сразу начинает вести передачу. При этом соблюдают условия приоритета, а именно максимальный приоритет имеет тот периферийный узел, который расположен ближе всего к последнему абоненту завершившему передачу. Центральный компонент ведет передачу без всякой очереди.

б) пассивный центр – в этом случае центральный компонент не опрашивает, а слушает все периферийные узлы. Те узлы, которые хотят передать сообщения периодически посылают запросы и ждут на них ответ, когда центр принимает запрос, он отвечает запросившему узлу и разрешает ему передачу. При этом приоритеты такие же как и при режиме с активным центром.

2. Обмен данными в сетях типа шина.

При этой топологии может быть использовано централизованное управление как и в звезде. Для этого один из узлов должен быть назначен центральным, посылая всем остальным соответствующие запросы.

Однако гораздо чаще в этой топологии реализуется децентрализованное управление. В этом случае все узлы имеют равный доступ к сети и решение о том, когда можно вести передачу каждый из узлов принимает самостоятельно на месте, исходя из текущего состояния сети. При этом возможна конкуренция между узлами за захват сети. Отсюда могут возникнуть конфликты между узлами, при этом могут возникнуть искажения передаваемых данных. В настоящее время существует множество алгоритмов доступа к сети. Наиболее часто применяется метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением столкновений.

Суть алгоритма метода:

1 – узел, желающий передать информацию следит за состоянием сети и как только она освобождается начинает вести свою передачу;

2 – узел, ведя передачу данных одновременно контролирует состояние сети, если столкновение не обнаружено передача доводится до конца;

3 – если столкновение обнаружилось, то узел усиливает его. С таким расчетом, чтобы это столкновение было гарантированно обнаружено другими узлами сети, после чего прекращает передачу. Также поступают другие передающие узлы.

4 – после прекращения неудачной попытки узел выдерживает паузу и затем повторяет свою попытку передачи, контролируя столкновения. При наличии повторного столкновения длительность паузы увеличивается и так далее.

Достоинства:

- после освобождения сети все узлы остаются равноправными и не один из них не может надолго захватить сеть, хотя при этом неизбежны конфликты.

3. Обмен данными в топологии типа кольцо.

При этой топологии могут использоваться несколько способов организации передачи данными.

1. Передача марки

Маркер – это особый вид сообщений, которые передаются по сети от одного узла к другому.

Узел принявший маркер получает право на использование канала.

Алгоритм передачи:

1 – узел желающий передать сообщение ждет прихода свободного маркера, получив который, он получает как занято, путем уменьшения соответствующего числа бит, затем добавляя ему свой пакет данных и вес это направляет дальше по кольцу;

2 – каждый узел получивший такой занятый маркер принимает его и проверяет: ему ли адресован этот пакет;

Лекция №13

3 – если пакет адресован данному узлу, то узел устанавливает в маркере специально выделенный бит подтверждения и отправляет измененный маркер вместе с пакетом дальше;

4 – передававший узел получает обратно свое послание, прошедшее через все кольцо, освобождая маркер, то есть помечает его как свободный и снова посылает маркер в сеть, при этом передавший узел узнает дошла его посылка до адресата или нет.

2. Метод кольцевых сегментов (слотов)

Основное отличие этого метода от метода маркера заключается в том, что в любой момент времени может быть разрешена передача сразу нескольким узлам (до 8) слотов, выполняющих аналогично маркеру функции временных меток. Эти слоты циркулируют по кольцу с достаточно большой частотой, поэтому в интервале между ними может размещаться сравнительно малый объем информации: 8 – 32 байта. При этом состояние слота может быть либо свободным, либо занятым.

Алгоритм работы по этому методу:

1 – узел желающий передать данные разбивает свое сообщение на маленькие пакеты (слоты) определенного размера;

2 – при поступлении на данный узел свободного слота, узел загружает его первую часть информации, затем ожидает следующего слота и размещает в нем вторую часть информации и так до завершения передачи данных. В каждом слоте есть бит показывающий свободен слот или нет, а также содержится поле сетевого адреса приемника и передатчика и бит признака окончания передачи. Так как время передачи в этом методе дискритизируется, то конфликты в этом методе исключаются;

3 – узел, которому адресована информация просматривает все слоты внимательно, которые ему адресованы и устанавливает в каждом принятом слоте бит подтверждения;

4 – передающий узел получает свои слоты обратно по кольцу и получает их как свободные.

При данном методе передачу могут вести сразу несколько узлов. Как и в методе маркера необходимо следить за прохождением слотов и их останавливать.