Методы доступа к сети

Общие сведения. При использовании одной линии передачи (связи) несколькими абонентами (источниками сообщений) возникает проблема раздельного подключения (доступа) к ней. Для решения этой проблемы разработано большое количество различных методов, определяющих строгие правила доступа к разделяемой среде передачи данных.

Можно выделить следующие группы методов:

  • • селективные методы, при которых передача начинается после получения соответствующего разрешения:
    • – метод циклического опроса, когда центральное устройство по очереди направляет разрешение каждой станции (компьютеру),
    • – метод с передачей маркера (или токена), когда разрешение передается от станции к станции. Различают централизованный и децентрализованный маркерный метод;
  • • методы, основанные на принципе соперничества, когда каждая станция перед началом передачи пытается получить доступ к линии связи. Ситуация одновременного обращения к одному каналу передачи называется коллизией (Collision – столкновение). Для ее разрешения должна соблюдаться определенная дисциплина. Эту группу составляют методы состязаний:
  • – с прослушиванием линии связи до передачи,
  • – прослушиванием до передачи и во время передачи,
  • – прогнозированием столкновений,
  • – обучающим прогнозированием столкновений и др.;
  • • методы с резервированием времени, когда любая станция осуществляет передачу только в течение тех интервалов времени, которые заранее выделены (зарезервированы) для нее. Резервирование производится в начале соединения, а также в любой нужный пользователю момент.

С точки зрения причинной обусловленности различают методы:

  • • со случайным доступом, основанные на соперничестве. Они строятся с учетом возможности возникновения конфликтов и определяют способы их разрешения. Методы устойчивы к отказам сетевого оборудования, однако не гарантируют быстрого доступа;
  • • с детерминированным доступом, к которым относятся селективные и кольцевые. Эти методы определяют четкий порядок предоставления доступа абонентам сети и практически полностью исключают конфликты.

По используемому принципу управления методы доступа к среде передачи разделяются:

  • • на централизованные, когда все управление доступом сосредоточено в одном узле сети. Центральный узел всегда имеет возможность предоставить право на передачу только одному абоненту, поэтому отсутствие конфликтов является достоинством этих методов. Однако при централизованном управлении невозможно оперативно реагировать на все события в сети, следовательно возможны частые отказы в доступе;
  • • децентрализованные (распределенные), когда центр управления отсутствует и управление доступом полностью предоставлено абонентам сети, т.е. каждый узел самостоятельно обнаруживает и предотвращает все возможные конфликты. Достоинства этих методов – высокая устойчивость к отказам и большая гибкость.

В качестве примера рассмотрим распространенный метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – CSMA/CD).

Метод CSMA/CD основан на принципе соперничества и находит применение в сетях Ethernet.

Организация доступа к среде и передачи сообщений. Прежде чем начать передачу, сетевой адаптер прослушивает линию связи, чтобы выявить, свободна она в данный момент времени или нет. Если среда свободна, то сетевой адаптер начинает передачу кадра, представляющего собой единицу данных, пересылаемых в сети Ethernet от одной станции к другой. Признаком незанятости среды является отсутствие в ней сигналов.

Если в среде передачи обнаруживается сигнал, то передача на некоторое время откладывается. Затем предпринимается повторная попытка получить доступ к среде передачи (путем прослушивания).

Если среда свободна, то станция инициирует передачу кадра. Кадр данных всегда сопровождается преамбулой из семи одинаковых байт 10101010 и 8-го байта 10101011. Преамбула служит для вхождения приемника в синхронизацию с передатчиком. Две последние единицы в восьмом байте свидетельствуют о том, что преамбула закончилась и следующий бит является началом кадра. В первых шести байтах кадра содержатся адреса передающей станции и станции назначения. Все подключенные к линии станции записывают байты передаваемого кадра в свои внутренние буферы. Станция назначения обнаруживает собственный адрес и продолжает записывать содержимое кадра в свой внутренний буфер, после чего приступает к обработке данных. Остальные станции прекращают прием кадра.

После окончания передачи кадра все станции сети обязаны выдержать технологическую паузу, необходимую для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. Длительность паузы, или межпакетного интервала (Inter Packet Gap – IPG), равна 9,6 мкс. После ее окончания станции могут инициировать передачу своего кадра, поскольку линия связи свободна.

Возникновение, обнаружение и обработка коллизий. Механизм прослушивания линии связи и наличие межпакетного интервала между кадрами не исключают коллизии, для возникновения которой не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно. В реальных условиях инициирование передачи двумя и более станциями после проверки занятости линии связи происходит неодновременно, пусть с очень коротким, но конечным интервалом времени, поэтому в нее может поступать несколько сигналов.

Для обнаружения коллизии все станции, инициирующие передачу, контролируют линию связи. Каждая станция сравнивает передаваемый и наблюдаемый сигналы, и если они различаются, то фиксируется факт обнаружения коллизии (Collision Detection – CD). Станция, обнаружившая коллизию, сразу прерывает передачу своего кадра и посылает в сеть специальную последовательность из 32 бит, называемую jam-последовательностью. Такая мера повышает эффективность обнаружения коллизии всеми станциями сети.

После обнаружения коллизии передающая станция должна прекратить передачу в течение короткого интервала времени, т.е. сделать случайную паузу. Затем она может попытаться снова инициировать передачу кадра. Случайная пауза в сети Ethernet может принимать значения от 0 до 52,4 мс. После 16 последовательных попыток, приводящих к коллизии, передатчик должен их прекратить и отбросить этот кадр. Описанная процедура обработки коллизии носит название усеченного экспоненциального двоичного алгоритма отсрочки.

Иллюстрация метода. Рассмотрим сеть из трех станций, подключенных к линии связи (рис. 9.8). Пусть станция 2 прослушивает линию связи (ПЛС) и обнаруживает, что линия свободна. В этом случае она инициирует передачу, и данные поступают в линию связи (Передача С2). Если в это же время попытается начать передачу станция 3,

Метод доступа CSMA/CD

Рис. 9.8. Метод доступа CSMA/CD

то такая попытка будет пресечена, поскольку при прослушивании обнаружится занятость (наличие сигналов Передача С2) линии. Станция 3 переходит режим Ожидания до освобождения линии (Пауза) и после вторичного прослушивания получает доступ к линии (Передача СЗ).

Теперь допустим, что по завершении передачи СЗ во время паузы предпринимают попытку передать свои данные станции 1 и 2. Прослушивание показывает, что линия связи свободна, и станции 1 и 2 инициируют передачу (Передача). В этом случае возникает коллизия, так как сигналы обеих станций поступают в линию. Как показано на рис. 9.8, линией связи завладеет станция 1 (Передача Cl) после ее прослушивания во время случайной паузы.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >