15. Лвс. Моноканал. Методы доступа к моноканалу.

К локальным сетям - Local Area Networks (LAN)- относят сети компьютеров, сосредоточенные на сравнительно небольшой территории. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

Моноканал – сеть (или среда передачи), в которой используется узкополосная передача.

Узкополосные системы передают данные в виде цифрового сигнала частоты. Сигналы представляют собой дискретные электрические или световые импульсы. При таком способе вся емкость коммуникационного канала используется для передачи одного импульса, или, другими словами, цифровой сигнал использует всю полосу пропускания кабеля. Полоса пропускания - это разница между максимальной и минимальной частотой, которая может быть передана по кабелю. Каждое устройство в сетях с узкополосной передачей посылает данные в обоих направлениях, а некоторые могут одновременно и передавать их, и принимать.

Распространяясь по кабелю, сигнал постепенно затухает и искажается. Если кабель слишком длинный, на дальнем его конце передаваемый сигнал может исказиться до неузнаваемости или просто пропасть. Чтобы избежать этого, в узкополосных системах используют репитеры, которые усиливают сигнал и ретранслируют его в дополнительные сегменты, позволяя тем самым увеличить общую длину кабеля.

Метод доступа -это набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю. Все сетевые компьютеры должны использовать один и тот же метод доступа, иначе произойдет сбой сети. Отдельные компьютеры, чьи методы будут доминировать, не дадут остальным осуществить передачу.

Методы доступа к моноканалу:

1. методы случайного доступа. Основные принципы этих методов:

• слушай, прежде чем говорить!

• слушай пока говоришь!

Метод случайного доступа - метод CSMA/CDприменяемый в сетяхEthernet.

2. методы детерминированного доступа. Можно выходить в сеть только когда настала очередь. Чтобы узнать когда она настала применяется маркерный доступ сети TokenRing. Вводится спец. кадр, который передается от одной станции к другой. Когда он приходит к одной, она имеет право передавать пакеты, если нет пакетов для передачи, отправляет маркер следующей станции. Маркерная передача хар-на для сетей с топологией кольцо.

3. комбинированный метод. Был разработан теоретиками, на практике не применяется.

16. Случайные, детерминированные и комбинированные методы доступа к моноканалам лвс.

См. вопросы 15, 17, 25.

17. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (csma/cd). Разновидности сетей Ethernet.

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый множественныйдоступ с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод) и является одним из методов случайного доступа. Основными принципами методов случайного доступа являются: 1) слушай прежде чем говорить; 2) слушай пока говоришь. МетодCSMA/CDвключает элементы и первого и второго принципа, но преобладает второй.

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой. Признаком незанятости среды является отсутствие на ней несущей частоты. Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. Кадр данных всегда сопровождается преамбулой, которая нужна для вхождения приемника в побитовый и побайтовый синхронизм с передатчиком. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю кадр-ответ (адрес станции источника содержится в исходном кадре).

После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу в 9,6 мкс. Эта пауза, называемая также межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией.

Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют от возникновения такой ситуации, когда две или более станций одновременно начинают передавать свои кадры. При этом происходит коллизия, т.к. содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации – методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала.

Гораздо вероятнее, что коллизия возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. Т.е. коллизии – это следствие распределенного характера сети.

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии. Для увеличения вероятности скорейшего обнаружения коллизии всеми станциями чети станция, которая обнаружила коллизию, прерывает передачу своего кадра и усиливает ситуацию коллизии посылкой в сеть специальной последовательности из 32 бит, называемой jam-последовательностью.

После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и сделать паузу в течение случайного интервала времени.

Пауза = L* (интервал отсрочки),

где интервал отсрочки равен 512 битовым интервалам (битовый интервал – время между появлением двух последовательных бит данных на кабеле). L– целое число, выбранное с равной вероятностью из диапазона [0, 2(N)], где N – номер повторной попытки передачи данного кадра. Если 16 последовательных попыток вызывают коллизию, то передатчик должен прекратить попытки и отбросить этот кадр.

Для надежного распознавания коллизий должно выполняться следующее соотношение: Tmin>=PDV, гдеTmin– время передачи кадра минимальной длины, аPDV– время, за которое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети. Так как в худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удаленными друг от друга станциями сети (в одну сторону – неискаженный сигнал, а на обратном пути распространяется уже искаженный коллизией сигнал), то это время называют временем двойного оборота.

В зависимости от типа физической среды технология Ethernetимеет различные модификации:

• 10Base-5 - толстый коаксиальный кабель. Максимальная длина сегмента - 500 метров (без повторителей).

• 10Base-2 – тонкий коаксиальный кабель. Максимальная длина сегмента - 185 метров (без повторителей).

• 10Base-T - кабель на основе неэкранированной витой пары. Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом - не более 100 м.

• 10Base-F - волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта 10Base-T. Имеется несколько вариантов этой спецификации - FOIRL (расстояние до 1000 м), 10Base-FL (расстояние до 2000 м), 10Base-FB (расстояние до 2000 м).

Число 10в указанных выше названиях обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов - 10 Мбит/с. Слово Base- метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц.