Сети Token Ring/IEEE 802.5

Сеть Token Ring была первоначально разработана корпорацией IBM в начале 70-х годов XX века. Она по-г|режнему остается первичной технологией локальных сетей (local-area network — LAN) этой корпорации. Связанная с ней спецификация IEEE 802.5 почти идентична ^foken Ring и полностью совместима с ней. Фактически спецификация IEEE 802.5 ^была смоделирована по образцу спецификации Token Ring корпорации IBM И; продолжает отражать ее развитие. Термин Token Ring в общем смысле используется для обозначения как сетей Token Ring IBM, так и сетей IEEE 802.5. Приводимый в настоящей главе материал относится к обоим этим типам сетей.

По основным своим характеристикам, сети Token Ring и IEEE 802.5 совместимы, хотя их спецификации в некоторых несущественных аспектах различаются. Сеть Token Ring IBM имеет звездообразную топологию, в которой все конечные станции подсоединяются к устройству, называемому модулем множественного доступа (multistations access unit — MSAU). В отличие от сетей Token Ring, в сетях IEEE 802.5 топология заранее не определена, хотя фактически все реализации IEEE 802.5 основываются на звездообразной топологии. Существуют и другие различия, включая тип передающей среды (спецификация IEEE 802.5 не определяет тип среды, в то время как Token Ring IBM использует витую пару) и размер информационного поля маршрутизации. На рис. Б.1 приведены основные параметры спецификаций сетей Token Ring и IEEE 802.5.

Рис. Б.1. Хотя сети Token Ring и IEEE 802.5 в некоторых аспектах различаются, в целом они совместимы

Физические соединения

Сетевые станции IBM Token Ring подключаются непосредственно к модулям MSAU, которые могут быть соединены друг с другом, образуя одно большое кольцо (рис. Б.2). Модули MSAU подключаются к соседним модулям соединительными кабелями (patch cables), а к станциям — кабелями ответвления (lobe cables). В состав MSAU входят обводные реле для удаления станций из кольца.

Функционирование сети Token Ring

Сети Token Ring и IEEE 802.5 представляют собой два основных примера сетей с передачей маркера (другим примером являются сети FDDI). В сетях с передачей маркера (token-passing networks) по сети перемешается небольшой фрейм, называемый маркером. Обладание маркером дает право на передачу. Если узел, получающий маркер, не имеет информации для передачи, то он передает маркер следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер лишь в течение установленного максимального времени.

Если же станция, обладающая маркером, имеет информацию для передачи, то она захватывает маркер, изменяет его первый бит (что превращает его в последовательность символов, обозначающих начало фрейма), добавляет информацию, которую требуется передать, и отправляет эту последовательность по кольцу в направлении следующей станции. Во время перемещения такого фрейма по кольцу маркер в сети отсутствует, поэтому остальным станциям, у которых есть информация для передачи, приходится ожидать (кроме случая, когда кольцо поддерживает раннее создание маркера). Поэтому в сети Token Ring коллизии невозможны. Если в кольце поддерживается функция раннего создания маркера, то новый маркер может быть создан, когда передача фрейма завершена.

Информационный фрейм циркулирует по кольцу до тех пор, пока он не достигнет станции-получателя, которая копирует данную информацию для дальнейшей обработки.

Этот информационный фрейм продолжает двигаться по кольцу и в конечном итоге удаляется, когда поступает на отправившую его станцию. Эта станция может исследовать возвратившийся фрейм для проверки того, что он был просмотрен и скопирован станцией пункта назначения.

Рис. Б.2. В сети Token Ring IBM модули MSAU могут быть соединены между собой с образованием одного большого кольца

В отличие от сетей CSMA/CD, таких как Ethernet, сети с передачей маркера являются детерминистическими. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет до того, как любая станция получит возможность передавать данные. Эта функция, а также некоторые другие функции обеспечения надежности, обсуждаемые в разделе "Механизмы ликвидации сбоев в сети" далее в настоящей главе, делают сети Token Ring идеальными для приложений, в которых задержка должна быть предсказуема и важно устойчивое функционирование сети. Примером подобных приложений может быть автоматизированная производственная линия.

Система приоритетов

В сетях Token Ring применяется сложная система приоритетов, позволяющая станциям, которым пользователь присвоит более высокий приоритет, использовать сеть чаще других. Фреймы сети Token Ring имеют два поля, которые управляют приоритетами: поле приоритета и поле резервирования.

Только станции с приоритетом, равным или более высоким, чем значение приоритета, содержащееся в маркере, могут захватить маркер. После того как маркер перехвачен и превращен в информационный фрейм, только станции со значением приоритета выше, чем приоритет передающей станции, могут зарезервировать маркер для следующего прохождения по сети. При генерации следующего маркера ему присваивается максимальный приоритет среди резервирующих станций. Станции, которые поднимают приоритет маркера, должны по окончании передачи вернуть его предыдущее значение.

Механизмы ликвидации сбоев в сети

Сети Token Ring используют несколько механизмов для обнаружения и компенсации сбоев в сети. В частности, одна станция в сети Token Ring выбирается в качестве активного монитора (active monitor). Эта станция, которой в принципе может быть любая станция сети, служит централизованным источником информации о синхронизации для других станций и выполняет ряд функций по поддержанию работы кольца. Одной из этих функций является удаление из кольца непрерывно циркулирующих фреймов. Если в передающем устройстве происходит сбой, то его фрейм может продолжать двигаться по кольцу, не давая другим станциям возможности передать свои фреймы, чем полностью блокирует работу сети. Активный монитор обнаруживает подобные фреймы, удаляет их из кольца и генерирует новый маркер.

Звездообразная топология сети IBM Token Ring также вносит свой вклад в общую надежность сети. Поскольку вся информация в сети Token Ring просматривается активными модулями MSAU, эти устройства могут быть запрограммированы на обнаружение проблем и, при необходимости, выборочное удаление станций из кольца.

Алгоритм Token Ring, называемый испусканием маяка (beaconing), обнаруживает и пытается устранить некоторые сетевые сбои. Каждый раз, когда какая-либо станция обнаруживает в сети серьезную проблему (например, обрыв кабеля), она посылает фрейм-маяк, который определяет домен, в котором произошел сбой. Этот домен включает в себя станцию, сообщающую о сбое, ее ближайшее активное соседнее устройство в восходящем направлении (Nearest Active Up-Strteam Neighbor — NAUN) и все станции, находящиеся между ними. Испускание маяка инициирует процесс, называемый автоматическим реконфигурированием, в котором узлы, находящиеся в домене сбоя, автоматически выполняют диагностику, пытаясь реконфигурировать сеть вокруг областей со сбоями. Физически модуль MSAU может выполнить это путем электрической реконфигурации.

Формат фрейма

В сетях Token Ring и IEEE 802.5 поддерживаются два основных типа фреймов: маркеры и фреймы данных/управления. Маркер состоит из признака начала, байта управления доступом и признака конца. Размер фреймов данных и фреймов управления не является постоянным и изменяется в зависимости от размера информационного поля. Фреймы данных переносят информацию протоколов верхних уровней, а фреймы управления содержат только управляющую информацию и не включают в себя данных верхних уровней. Оба эти формата фреймов показаны на рис. Б.З.

Рис. Б.З. В спецификациях IEEE 802.5 и Token Ring определены форматы фреймов маркеров и

фреймов данных/управления

Поля фрейма Token Ring

Ниже описаны три поля фрейма маркера, показанные на рис. Б.З.

•          Признак начала. Сообщает каждой станции о поступлении маркера (или фрейма данных/управления). Это поле включает в себя сигналы, которые отличают его от оставшейся части фрейма тем, что они используют иную схему кодировки, чем в других полях.

•          Байт управления доступом. Этот байт содержит поле приоритета (priority field) —

3 старших бита, поле резервирования (reservation field) — младшие 3 бита, а также бит маркера (используется для того, чтобы отличить его от фрейма данных/управления) и бит монитора (используется активным монитором для того, чтобы выяснить, не движется ли этот фрейм по кольцу бесконечно).

•          Признак конца. Указывает на конец фрейма маркера или фрейма данных/управления. В этом поле также содержится бит, который может указывать на то, что фрейм поврежден, и бит, свидетельствующий о том, что фрейм является последним в логической последовательности.

Поля фрейма данных/управления

Фреймы данных/управления имеют те же три поля, которые предусмотрены у маркера Token Ring, а также несколько дополнительных полей. Ниже описаны поля фрейма данных/управления, показанные на рис. Б.З.

•          Признак начала. Сообщает каждой станции о поступлении маркера (или фрейма данных/управления). Это поле включает в себя сигналы, которые отличают его от оставшейся части фрейма тем, что используют иную схему кодировки, чем в других полях.

•          Байт управления доступом. Этот байт содержит поле приоритета (priority field) — 3 старших бита, поле резервирования (reservation field) — младшие 3 бита, а также бит маркера (используется для того, чтобы отличить его от фрейма данных/управления) и бит монитора (используется активным монитором для того, чтобы выяснить, не движется ли этот фрейм по кольцу бесконечно).

•          Байт управления фрейма. Это поле указывает, какую информацию содержит фрейм — данные или управляющую информацию. Во фреймах управления этот байт также указывает тип управляющей информации.

•          Поле адресов пункта назначения и отправителя. Это поле содержит два 6-байтовых подполя, задающих адреса отправителя и получателя.

•          Поле данных. В этом поле указано, что длина поля ограничена временем удержания маркера, установленным в кольце, которое определяет максимальное время, в течение которого станция может удерживать маркер.

•     Контрольная последовательность фрейма. (Frame-Check Sequence — FCS). В это

псше станция-источник вставляет вычисленное значение, зависящее от содержимого фрейма. Станция-получатель заново вычисляет это значение для проверки того, не был ли фрейм поврежден при передаче. Если фрейм был поврежден, то он отбрасывается.

•          Признак конца. Указывает на конец фрейма маркера или фрейма данных/управления. В этом поле также содержится бит, который может указывать на то, что фрейм поврежден, и бит, свидетельствующий о том, что фрейм является последним в логической последовательности.

•          Поле состояния фрейма. Однобайтовое поле, заканчивающее фрейм данных/управления. Поле статуса фрейма включает в себя индикатор распознавания адреса и индикатор копирования фрейма.

Резюме

Технология Token Ring была разработана корпорацией IBM в 70-х годах XX века. В сетях с передачей маркера по сети постоянно передается небольшой фрейм, называемый маркером. Обладание маркером дает право на передачу. Если узел, получающий маркер, не имеет информации для передачи, то он передает маркер следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер лишь в течение установленного максимального времени.

Если же станция, обладающая маркером, имеет информацию для передачи, то она захватывает маркер, изменяет его первый бит (что превращает маркер в признак начала фрейма), добавляет информацию, которую требуется передать, и отправляет эту последовательность по кольцу в направлении следующей станции.

Литература:

Руководство по технологиям объединенных сетей, 4-е издание. : Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. — 1040 с.: ил. – Парал. тит. англ.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100