Функционирование локальной сети Token ring

Содержание:

 

Введение……………………………………………………………………..3

1. Применение Token Ring. ………………………………………………...5

1.1. Маркерный метод доступа…………………………………………5 

1.2. Физический уровень  Token Ring.…………………….............6

1.3.  Топология сетей token ring……………………………………7

2. Функционирование локальной  сети Token ring……………………...9

2.1. Активный монитор……………………………………………..…10

2.2. Стандарт 802.5………………………………………………….…10

2.3. Стадии функционирование  Token Ring……………………….…11

2.4. Расчет конфигураций  кольца…………………………………..…12

2.5. Формат кадра Token Ring…………………………………………13

2.6. MAU для Token Ring……………………………………………...14

2.7.  Доступ станций  к кольцу……………………………………...…14

Список используемой литературы:……………………………………...18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Локальные сети (Local Area Networks, LAN) - это объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе не более 1-2км. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.

Потребности пользователей  вычислительной техники росли. Их уже  не удовлетворяла изолированная  работа на собственном компьютере, им хотелось в автоматическом режиме обмениваться компьютерными данными  с пользователями других подразделений. Так появились локальные сети внутри предприятий.

На первых порах для  соединения компьютеров друг с другом использовались нестандартные программно-аппаратные средства. Разнообразные устройства сопряжения, использующие свой собственный  способ предоставления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т.п., могли  соединять только те конкретные модели компьютеров, для которых были разработаны, например, мини-компьютеры PDP-11 с мэйнфреймом IBM 360 или компьютеры "Наири" с компютерами "Днепр".

В середине 80-х годов положение  дел в локальных сетях стало  кардинально меняться. Утвердились  стандартные технологии объединения  компьютеров в сеть - Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, несколько позже - FDDI. Мощным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры. ПК стали преобладать в локальных сетях, причем в качестве не только клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мейнфреймы.

          Конец 90-х выявил явного лидера среди технологий локальных сетей - семейство Ethernet, в которое вошли классическая технология Ethernet 10Мбит/с, а так же Fast Ethernet 100Мбит/с и Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с.

Технология Token Ring была разработана компанией IBM в 1984году, а затем передана в качестве проекта стандарта в комитет IEEE 802, который на ее основе принял в 1985 году стандарт 802.5  Компания IBM использует технологию Token Ring в качестве своей основной сетевой технологии для построения локальных сетей на основе компьютеров различных классов - мэйнфреймов, мини-компьютеров и персональных компьютеров. В настоящее время именно компания IBM является основным законодателем моды технологии Token Ring, производя около 60% сетевых адаптеров этой технологии.

        Технология Token Ring является более сложной технологией, чем Ethernet. Она обладает свойствами отказоустойчивости. В сети Token Ring определены процедуры контроля работы сети, которые используют обратную связь кольцеобразной структуры - посланный кадр всегда возвращается в станцию - отправитель. В некоторых случаях обнаруженные ошибки в работе в сети устраняется автоматически, например, может быть восстановлен потерянный маркер. В других случая ошибки только фиксируются, а их устранение выполняется вручную обслуживающим персоналом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Применение Token Ring.

1.1. Маркерный метод доступа.

 

В сетях с маркерным  методом доступа право на доступ к среде передается циклически от станции к станции по логическому  кольцу. Кольцо образуется отрезками  кабеля, соединяющими соседние станции. Таким образом, каждая станция связана  со своей предшествующей и последующей  станцией и может непосредственно  обмениваться данными только с ними. Для обеспечения доступа станций  к физической среде по кольцу циркулирует  кадр специального формата и назначения - маркер (токен).

Получив маркер, станция  анализирует его, при необходимости  модифицирует и при отсутствии у  нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей  станции. Станция, которая имеет  данные для передачи, при получении  маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к  физической среде и передачи своих  данных. Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой.

При поступлении кадра  данных к одной или нескольким станциям, эти станции копируют для  себя этот кадр и вставляют в этот кадр подтверждение приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при  обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и выдает новый маркер для обеспечения  возможности другим станциям сети передавать данные.

На рисунке отображён описанный алгоритм доступа к среде иллюстрируется временной диаграммой. Здесь показана передача пакета А в кольце, состоящем из 6 станций, от станции 1 к станции 3.[1, c.27]

token ring маркерный сеть

 

 

1.2. Физический уровень Token Ring.

 

        Стандарт Token Ring фирмы IBM изначально предусматривал построение связей в сети с помощью концентраторов, называемых MAU (Multistation Access Unit) или MSAU (Multi-Station Access Unit), то есть устройствами многостанционного доступа (рис. 3.15). Сеть Token Ring может включать до 260 узлов.

 

 

        Концентратор Token Ring может быть активным или пассивным. Пассивный концентратор просто соединяет порты внутренними связями так, чтобы станции, подключаемые к этим портам, образовали кольцо. Ни усиление сигналов, ни их ресинхронизацию пассивный MSAU не выполняет. Активный концентратор выполняет функции регенерации сигналов и поэтому иногда называется повторителем, как в стандарте Ethernet.

В общем случае сеть Token Ring имеет комбинированную звездно-кольцевую конфигурацию. Конечные узлы подключаются к MSAU по топологии звезды, а сами MSAU объединяются через специальные порты Ring In (RI) и Ring Out (RO) для образования магистрального физического кольца.

Все станции в кольце должны работать на одной скорости - либо 4 Мбит/с, либо 16 Мбит/с. Кабели, соединяющие  станцию с концентратором, называются ответвительными (lobe cable), а кабели, соединяющие концентраторы, - магистральными (trunk cable).

Технология Token Ring позволяет использовать для соединения конечных станций и концентраторов различные типы кабеля: STP Type I, UTP Type 3, UTP Type 6, а также волоконно-оптический кабель.

Максимальная длина кольца Token Ring составляет 4000 м.[1, c. 53]

 

3. Топология сетей token ring.

 

Сеть Token-Ring имеет топологию кольцо, хотя внешне она больше напоминает звезду. Это связано с тем, что отдельные абоненты (компьютеры) присоединяются к сети не напрямую, а через специальные концентраторы или многостанционные устройства доступа (MSAU или MAU – Multistation Access Unit). Физически сеть образует звездно-кольцевую топологию. В действительности же абоненты объединяются все-таки в кольцо, то есть каждый из них передает информацию одному соседнему абоненту, а принимает информацию от другого.[2, c.27]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Функционирование локальной  сети Token ring.

 

Маркер передается по логическому  кольцу в направлении противоположном  направлению вращения часовой стрелки. Если у устройства есть данные, которые  необходимо отправить, и оно видит  проходящий по кольцу маркер, то оно  может осуществить захват этого  маркера. Захватив маркер, устройство передает кадр по кольцу. В процессе прохождения кадра по кольцу система-получатель копирует данные из этого кадра. Когда  кадр, посланный устройством, возвращается обратно, отправитель удаляет его  из сети и высвобождает маркер, который  вновь начинает передаваться по кольцу. В 16-мегабитных сетях Token Ring устройство-отправитель высвобождает маркер раньше, чем получает назад свой отосланный кадр, используя функцию, именуемую ранним высвобождением маркера (early token release). В отличие от протокола CSMD/CD, протокол захвата маркера делает невозможными конфликты при передаче, так как передать кадр в сеть Token Ring может только то устройство, которое захватило маркер. Кроме того, здесь возможен расчет максимального времени ожидания, которое будет необходимо устройству, прежде чем оно сможет отправить кадр. Это позволяет сделать технологию Token Ring детерминированной. Для некоторых сетевых приложений, например, обработки транзакций в реальном времени, такой детерминизм является очень важным требованием для протокола локальной сети.[4, c.75]

Проверка работоспособности  сети Token Ring осуществляется с помощью кадров управления доступом. Например, аварийный сигнал используется станциями для восстановления работоспособности после устойчивой ошибки.[5, c. 34 ]

 

 

 

 

2.1. Активный монитор.

 

          Сети Token Ring используют несколько механизмов обнаружения и компенсации неисправностей в сети. Например, одна станция в сети Token Ring выбирается активным монитором (active monitor). Эта станция, которой в принципе может быть любая станция сети, действует как централизованный источник синхронизирующей информации для других станций кольца и выполняет разнообразные функции для поддержания кольца. Одной из таких функций является удаление из кольца постоянно циркулирующих блоков данных. Если устройство, отправившее блок данных, отказало, то этот блок может постоянно циркулировать по кольцу. Это может помешать другим станциям передавать собственные блоки данных и фактически блокирует сеть. Активный монитор может выявлять и удалять такие блоки и генерировать новый маркер.

          Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний в работоспособном состоянии каждые 3 секунды генерирует специальный кадр своего присутствия. Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выборов нового активного монитора.[3, c.82]

 

2.2. Стандарт 802.5.

 

       Стандарт 802.5 описывает метод доступа к кольцу с передачей маркера (Token ring network), прототип - Token Ring.

Стандарт Token Ring был принят комитетом 802.5 в 1985 году. В это же время компания IBM приняла стандарт Token Ring в качестве своей основной сетевой технологии. В настоящее время именно компания IBM является основным законодателем моды технологии Token Ring, производя около 60% сетевых адаптеров этой технологии.

Сети стандарта Token Ring, также как и сети Ethernet, используют разделяемую среду передачи данных, которая состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном.[2, c.15]

Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 Мб/с и 16 Мб/с. Первая скорость определена в стандарте 802.5, а вторая является новым стандартом де-факто, появившимся в результате развития технологии Token Ring. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается.

Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мб/с, имеют и некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мб/с.

 

2.3. Стадии функционирование  Token Ring.

 

Последовательность действий получается следующей:

• формируется логическое кольцо, связывающее все станции, и создается   один маркер;
• маркер проходит от станции к станции по кольцу до тех пор, пока не достигнет станции, ожидающей разрешения на передачу;
• станция передает кадры данных, после чего передает маркер дальше по кольцу.

Все станции, подключенные к  сети, имеют возможность реинициализации маркера в случае его потери, однако в каждый момент времени только одна из них имеет на это право.[3, c.72]

 

2.4. Расчет конфигураций кольца.

 

 

           Станции С1, С2 и С3 - это станции, подключаемые к кольцу через концентратор. Обычно такими станциями являются компьютеры с установленными в них сетевыми адаптерами.

Максимальная длина ответвительного кабеля зависит от типа концентратора, типа кабеля и скорости передачи данных. Обычно для скорости 16 Мб/с максимальная длина кабеля может достигать 200 м, а для скорости 4 Мб/с - 600 м. Концентраторы Token Ring делятся на активные и пассивные.