3.5.1. Метод доступа по кольцевому маркеру

Сети IEEE 802.5 и FDDI используют метод доступа по кольцевому маркеру. В этих сетях маркер циркулирует последовательно по кольцу. Маркер предоставляет право на передачу от одной станции к другой. Протокол Token Ring /IEEE 802.5 гарантирует доступ к носителю в последовательном порядке, что позволяет статистически определить, как часто каждый узел будет иметь возможность передачи информации. Каждый узел кольца читает и передает фрейм своему "ближайшему" соседу. Метод доступа к носителю Token Ring значительно сложнее, чем Ethernet и 802.3, что отражается в формате его фрейма (см. рис. 3-20). Возможны два типа фреймов: фрейм "данных", несущий информацию, и "маркерный" (token) фрейм, который дает право передачи. Узел Token Ring передает старший бит каждого байта первым, а младший бит - последним. Если станция собирается передавать данные, она должна сначала захватить маркер из кольца. После завершения передачи данных станция генерирует и передает новый маркер по кольцу. Маркер продолжает циркулировать по кольцу до тех пор, пока он не будет захвачен другой (или той же) станцией, ожидающей передачи данных. Маркер представляет собой специальный тип пакета данных, который может быть помещен в сеть только одной станцией в кольце. Такую станцию называют активным монитором. Любая станция в сети может быть активным монитором, но в каждый момент времени может существовать только один активный монитор, другие станции играют роль резервных мониторов. Если отказывает станция - активный монитор, то с небольшой задержкой активизируется резервный монитор. Станция - активный монитор начинает кольцо, посылая пустой маркер следующей по кольцу станции. Если эта станция не имеет данных для пересылки, она пропускает маркер следующей станции. Если при получении пустого маркера станция решает послать данные, она меняет пустой маркер на фрейм, содержащий данные, которые нужно переслать, и адрес получателя этих данных и запускает этот фрейм в сеть. Фрейм перемещается по кольцу, пропуская другие станции, тоже готовые к посылке данных. Станция-получатель читает данные и устанавливает определенный бит во фрейме, подтверждающий получение. Фрейм продолжает движение по кольцу, пока не возвратится отправителю данного фрейма, который проверяет корректность совершенной пересылки, сравнивая данные во фрейме с теми, которые были посланы, и обнуляет бит " получения". Затем фрейм удаляется из кольца. Если больше нет данных для пересылки, станция освобождает маркер, который может быть теперь использован другой станцией. В кольце с маркером любая станция может монополизировать сеть, удерживая пустой маркер и превращая его во фрейм. Однако ожидающая пустой маркер станция может добавить к проходящему мимо нее фрейму информацию о том, что ей требуется маркер.

3.5.2. Приоритетное маркерное кольцо

Этот подход закреплен в стандарте IEEE802.5. У него есть много общего с обычным кольцом с передачей маркера, но в системах с передачей маркера с приоритетами станции имеют приоритеты, устанавливаемые для доступа к сети. Это достигается путем размещения в маркере индикаторов приоритета. Стандарт IEEE802.5 обеспечивает приоритетный доступ к кольцу с использованием следующих полей (рис. 3-16):

• RRR - биты резервирования позволяют станциям с высокими приоритетами запросить использование следующего маркера;

• PPP - биты приоритета указывают приоритет маркера и, следовательно, те станции, которые могут использовать кольцо;

• Rr - регистр памяти для значения резервирования;

• Pr - регистр памяти для значения приоритета;

• Sr - стековый регистр для хранения значения Pr;

• Sx - стековый регистр для хранения значения маркера, который был передан;

• Pm - уровень приоритета кадра, поставленного в очередь и готового к передаче.

Биты приоритета (РРР) и биты резервирования (RRR), содержащиеся в маркере, обеспечивают доступ к фрейму с самым высоким приоритетом, готовым к передаче в кольцо. Эти значения запоминаются в регистрах NIC - Pr и Rr. Текущий приоритет кольцевого сервиса указывается битами приоритета (РРР) и маркером, который циркулирует в кольце. Приоритетный механизм работает таким образом, что всем станциям, принадлежащим одному и тому же приоритетному уровню, обеспечивается равный доступ к кольцу. Обобщенная блок-схема алгоритма приведена на рис. 3-17. Это осуществляется таким образом, что станция, которая повысила уровень сервисного приоритета кольца (запоминающая станция - staking station), возвращает кольцу исходное значение сервисного приоритета. Для выполнения этой функции используются стеки Sx и Sr. Когда некоторая станция имеет фрейм для передачи, она запрашивает маркер путем изменения битов резервирования (RRR), когда станция воспроизводит маркер. Если уровень приоритета (Pm) фрейма, который готов к передаче, больше значения битов RRR, станция увеличивает значение поля RRR до величины Pm. Если значение битов RRR не меньше Pm, биты резервирования RRR не изменяются. Если станция захватила маркер, то она может передавать фреймы до тех пор, пока не будет закончена передача всех фреймов, либо эта передача будет прервана по окончании времени передачи (переполнение таймера). В последнем случае станция генерирует новый маркер для передачи по кольцу и устанавливает признак резервирования запроса в регистре Rr. Если у станции нет больше файлов для передачи или нет запроса резервирования (Rr), который больше текущего приоритета колцевого маркера, то маркер передается дальше по кольцу с текущим приоритетом и битами резервирования (RRR) , равными наибольшему значению Rr или Rm (уровень приоритета фрейма, поставленного в очереди, готового к передаче). Если у станции есть готовый к передаче фрейм или есть запрос резервирования Rr с приоритетом, большим, чем текущий у маркерного кольца, то маркер меняет приоритет на наибольший из двух значений Pm и Rr (фрейма), и биты резервирования RRR обнуляются. Если станция повысила таким образом уровень приоритета маркера, то она запоминает старое значение приоритета маркера Sr и новое значение как Sx (запоминающая станция). Эти значения (Sr и Sx) будут использованы для восстановления значения приоритета маркера (его понижение), когда не будет у станций фреймов для передачи, приоретет которых не меньше Pm, хранящегося в стеке Sx.

a)

б)

 

Рис. 3-16. Форматы маркера для стандарта IEEE 802.5: а - маркер; б - маркер аварийного прерывания

Рис. 3-17. Обобщенная блок-схема работы приоритетного маркерного кольца (i, j - кол-во станций)

Запоминающая станция требует, чтобы любой маркер, который она получает в кольце, имел приоритет (РРР), равный наивысшему из запомненных в стеке Sx. Биты RRR маркера используются для проверки необходимости понизить, сохранить неизменным или повысить приоритет кольцевого маркера. Новый маркер передается с приоритетом РРР, равным значению битов резервирования RRR , но не ниже, чем значение наивысшего полученного запомненного приоритета Sr на запоминающей станции, которое было исходным уровнем приоритета кольцевого маркера. Это гарантирует, что к кольцу получит доступ станция с наивысшим приоритетом.  Если новое значение приоритета маркера РРР Rr > Sr , то биты RRR = 0; старое значение приоритета маркера, хранящегося в Sx, замещается новым значением Sx = Rr, и станция продолжает играть роль запоминающей. Если значение Rr = max (Sr) или Rr < Sr, то новый маркер получает приоритет Sr; значения Sx и Sr удаляются из стека, а если нет других значений Sx и Sr, то станция прекращает выполнять роль запоминающей. Это позволяет станциям с наименьшим приоритетом использовать кольцо, когда уже обслужены все станции с более высокими приоритетами. Стандарт IEEE 802.5 маркера состоит из трех байтов (рис. 3-16): начального разделителя, поля управления доступом и конечного разделителя. Поле управления доступом содержит 8 битов:

0-2 биты	индикатор приоритета РРР
3 бит	индикатор маркера (Т): Т=1 - передаются данные; Т=0 - передаваемый фрейм является маркером
4 бит	мониторный (М) - позволяет выделенной для этого станции контролировать кольцо с целью обнаружения и устранения ошибок и выполнения функций резервирования
5-7 биты	резервирование  RRR

Маркер аварийного завершения (рис. 3-16) может быть послан в любой момент для того, чтобы прервать предыдущую передачу. Стандарт IEEE 802.5 предусматривает также возможность применения нескольких таймеров для управления использованием кольца; управляющих полей для обработки ситуаций после неисправностей; уведомление соседних узлов о возникших проблемах.