Методы доступа в ЛВС

При использовании любой топологии, когда два компьютера одновременно начнут передавать данные, в сети происходит столкновение данных (коллизия), которое препятствует правильной передаче данных по сети. Вероятность возникновения коллизии зависит от интенсивности сетевого трафика.

Для решения этой проблемы служат методы доступа – набор правил, по которым РС узнает, когда линия связи свободная и можно передавать данные. Наибольшее распространение при проектировании и построении ЛВС получили два метода:

1) множественный метод с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD – CarrierSense Multiple Access and Collision Defection);

2) доступ с передачей маркера.

Первый метод CSMA/CD применяется исключительно в сетях с логической общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей среде, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры сети имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать в общую среду. Алгоритм рабочей станции, а точнее ее сетевого адаптера, при использовании метода доступа CSMA/CD

заключается в следующем:

а) рабочая станция прослушивает канал, стремясь обнаружить чью-либо передачу данных;

б) если слышит чью-либо передачу, ожидает ее окончания;

в) если канал свободен, начинает передачу пакета;

г) при обнаружении коллизии вовремя передачу прекращает передачу;

д) через случайный промежуток времени все повторяется, то есть осуществляет переход к прослушиванию канала.

Второй метод маркерного доступа заключается в том, что пакет особого типа (маркер) перемещается по замкнутому кругу, минуя по очереди все РС, пока его не получит тот, который хочет передать данные.

Метод передачи маркера широко используется в сетях магистральной (шинной), звездообразной и кольцевой топологий. Он относится к классу селективных методов: право на передачу данных станции получают в определенном порядке, задаваемом с помощью маркера, который представляет собой уникальную последовательность бит информации (уникальный кадр). Магистральные сети, использующие этот метод, называются сетями типа «маркерная шина», а кольцевые сети – сетями типа «маркерное кольцо».

В сетях типа «маркерная шина» (рис. 26) доступ к каналу обеспечивается таким образом, как если бы канал был физическим кольцом, причем допускается использование канала кольцевого (шинного, звездообразного). Маркер (управляющий кадр) содержит адресное поле, где записывается адрес станции, которой предоставляется право доступа в канал. Станция, получив маркер со своим адресом, имеет исключительное право на передачу данных (кадра) по физическому каналу. После передачи кадра станция отправляет маркер другой станции, которая является очередной по установленному порядку владения правом на передачу. Станции получают маркер в циклической последовательности, при этом в физической шине формируется так называемое логическое кольцо. Работая в режиме прослушивания работы канала, принять передаваемый кадр может только та станция, адрес которой указан в поле адреса получателя этого кадра.

Рис. 26. Протокол типа «маркерная шина»

 

Протокол типа «маркерное кольцо» применяется в сетях с кольцевой топологией, которые относятся к типу сетей с последовательной конфигурацией, где широковещательный режим работы невозможен. В таких сетях сигналы распространяются через РС.

В отличие от сетей с шинной структурой, где РС действуют только как передатчики или приемники и отказ РС не влияет на передачу данных к другим РС, в кольцевой структуре при передаче данных все РС играют активную роль, участвуя в ретрансляции, анализе и модификации приходящих сигналов.

В протоколе «маркерное кольцо» маркер не имеет адреса. Он снабжается полем занятости, в котором записывается. Один из кодов, обозначающий состояние маркера – свободное или занятое.

Если ни один из РС сети не имеет данных для передачи, свободный маркер циркулирует по кольцу, совершая однонаправленное перемещение (рис. 27). В каждой РС маркер задерживается на время, необходимое для его приема, анализа (с целью установления занятости) и ретрансляции. В выполнении этих функций задействованы кольцевые интерфейсные устройства (КИУ).

Получив свободный маркер, РС, готовая к передаче кадра с данными, меняет состояние маркера на «занятый», передает его дальше по кольцу и добавляет к нему кадр (рис. 28). Занятый маркер вместе с кадром совершает полный оборот по кольцу и возвращается к станции-отправителю. По пути станция-получатель, удостоверившись по адресной части кадра, что именно ей он адресован, снимает копию с кадра. Изменить состояние маркера снова на свободный может та РС, которая изменила его на занятое. По возвращении занятого маркера с кадром данных к РС-отправителю кадр удаляется из кольца, а состояние маркера меняется на свободное.

Маркер перемещается с большой скоростью. Например, в кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 10 000 оборотов в секунду.

Рис. 27. Протокол типа «маркерное кольцо» (маркер свободен)

Рис. 28. Протокол типа «маркерное кольцо» (маркер занят)