Методы доступа к передающей среде в ЛВС

Типичными методами доступа к передающей среде в современных ЛВС являются:

- множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD), иначе называемой методом доступа Ethernet, так как именно в этой сети он получил наибольшее распространение;

- маркерное кольцо (метод доступа Token Ring);

- маркерная шина (метод доступа ARCnet).

Метод доступа Ethernet (метод случайного доступа) разработан фирмой Xerox в 1975г. и используется в ЛВС с шинной технологией, обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность. Это метод множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением конфликтов (коллизий). Каждая рабочая станция (РС) перед началом передачи определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, РС начинает передачу данных, осуществляемую пакетами, упакованными в кадры. Из-за различных системных задержек могут возникнуть коллизии. В этом случае станция задерживает передачу на определенное время. Для каждой РС устанавливается свое время ожидания перед повторной передачей кадра. Коллизии приводят к снижению быстродействия сети только при сравнительно большом количестве активных РС (до 80 ¸ 100).

Метод доступа Token Ring разработан фирмой IBM и рассчитан на кольцевую топологию сети. Это селективный метод доступа в кольцевой моноканал, именуемый «маркерное кольцо». В качестве маркеров используется уникальная последовательность битов. Маркер не имеет адреса и может находиться в одном из двух состояний – свободном или занятом. Если ни одна РС не готова к передаче данных, свободный маркер циркулирует по кольцу. Станция, имеющая кадр для передачи, ждет подхода свободного маркера, захватывает его, изменяет состояние маркера на «занятый» и добавляет к нему кадр. Занятый маркер с кадром перемещается по кольцу и возвращается к станции-отправителю, причем при прохождении через узел назначения снимается конец кадра. Станция-отправитель удаляет свой кадр из кольца, изменяет состояние маркера на «свободный» и передает его дальше по кольцу. С этого момента любая станция может изменить состояние маркера на «занятый» и начать передачу данных. Описанная процедура характерна для сети, в которой все станции имеют одинаковый приоритет. В рамках метода «маркерное кольцо» предусматривается возможность передачи кадров станции с учетом их приоритета. Тогда станции с низким приоритетом могут захватывать кольцо в случае неактивности станций с более высоким приоритетом.

Для различных видов сообщений, передаваемых кадрам, могут назначаться различные приоритеты от «0» (низший) до «7» (высший). Решение о приоритете конкретного кадра принимает передающая станция (протокол Token Ring получает этот параметр через межуровневые интерфейсы от протоколов верхнего уровня, например, прикладного). Маркер также всегда имеет некоторый уровень текущего приоритета. Станция имеет право захватить переданный ей маркер только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать, выше (или равен) приоритета маркера. В противном случае станция обязана передать маркер следующей по кольцу станции.

Метод доступа ARCnet разработан фирмой Datapoint Corp. и используется в ЛВС с топологией «звезда» и «общая шина». Это селективный метод доступа в моноканал, называемый «маркерная шина». Маркер создается одной из станций сети и имеет адресное поле, где указывается номер (адрес) станции, владеющий маркером. Передачу производит только та станция, которая в данный момент владеет маркером (эстафетной палочкой). Остальные станции работают на прием. Последовательность передачи маркера от одной станции к другой задается управляющей станцией сети. Станции, последовательно получающие маркер для передачи кадров, образуют «логическое кольцо». Станция, получившая маркер (полномочия на передачу информации), передает свой подготовленный кадр в шину. Если кадра для передачи нет, она сразу посылает маркер другой станции согласно установленному порядку передачи полномочий. Так продолжается до тех пор, пока управляющая станция не инициирует новую последовательность передач маркера. Станция назначения, получившая маркер с кадром, «отцепляет» кадр от маркера и передает маркер той станции, которая является следующей в установленной последовательности передач. При таком методе доступа в моноканал имеется возможность обеспечить приоритетное обслуживание абонентов, например, в течение одного цикла, когда маркер совершает полный оборот по «логическому кольцу». Станции с более высоким приоритетом получают маркер не один, а несколько раз.

В качестве примера приведем структуру пакета по стандарту IEEE 802.3 с указанием длины каждого поля в байтах.

Преамбула – это поле, содержащее семь одинаковых байтов 101010110, предназначенных для синхронизации.

Признак начала пакета – однобайтовое поле для обозначения начала пакета.

Назначение – поле длинной 2 или 6 байт (в зависимости от типа ЛВС) указывает, для какой рабочей станции пакет предназначен.

Длина – здесь содержится информация о длине данных а пакете.

Данные – в это поле записываются данные, составляющие передаваемое сообщение.

Источник – в этом поле содержится адрес отправителя пакета.

Набивка – сюда вставляют пустые символы для доведения длины пакета до минимально допустимой величины. При достаточно большой длине поля данных поле набивки может отсутствовать.

CRC-сумма – здесь содержится контрольное число, используемое на приемном пункте для выявления ошибок в данных принятого пакета. В качестве контрольного числа

применяется остаток избыточной циклической суммы, вычисленной с помощью полинома типа CRC-32. На приемном пункте также производится вычисление этого остатка и затем его сравнение с содержимым рассматриваемого поля с целью обнаружения ошибок в принятых данных.

Общая длина пакета стандарта IEEE 802.3 находится в диапазоне от 64 до 1518 байт, не считая преамбулы и признака начала пакета.