МЕТОДИ ДОСТУПУ ДО МЕРЕЖІ

Загальні відомості. При використанні однієї лінії передачі (зв'язку) декількома абонентами (джерелами повідомлень) виникає проблема роздільного підключення (доступу) до неї. Для вирішення цієї проблеми розроблено велику кількість різних методів, що визначають строгі правила доступу до середовища передачі даних.

Можна виділити наступні групи методів:

  • • селективні методи, при яких передача починається після отримання відповідного дозволу:
    • - метод циклічного опитування, коли центральний пристрій по черзі направляє дозвіл кожної станції (комп'ютера),
    • - метод з передачею маркера (або токена), коли дозвіл передається від станції до станції. Розрізняють централізований і децентралізований маркерний метод;
  • • методи, засновані на принципі суперництва, коли кожна станція перед початком передачі намагається отримати доступ до лінії зв'язку. Ситуація одночасного звернення до одного каналу передачі називається колізією (Collision - зіткнення). Для її вирішення повинна дотримуватися певна дисципліна. Цю групу складають методи змагань:
  • - з прослуховуванням лінії зв'язку до передачі,
  • - прослуховуванням до передачі і під час передачі,
  • - прогнозуванням зіткнень,
  • - навчальним прогнозуванням зіткнень і ін .;
  • • методи з резервуванням часу, коли будь-яка станція здійснює передачу тільки протягом тих періодів часу, які заздалегідь виділені (зарезервовані) для неї. Резервування проводиться на початку з'єднання, а також в будь-який потрібний користувачу момент.

З точки зору причинного обумовленості розрізняють методи:

  • • з випадковим доступом, засновані на суперництві. Вони будуються з урахуванням можливості виникнення конфліктів і визначають способи їх вирішення. Методи стійкі до відмов мережевого обладнання, однак не гарантують швидкого доступу;
  • • з детермінованим доступом, до яких відносяться селективні і кільцеві. Ці методи визначають чіткий порядок надання доступу абонентам мережі і практично повністю виключають конфлікти.

По використовуваному принципом управління методи доступу до середовища передачі розділяються:

  • • на централізовані, коли все управління доступом зосереджено в одному вузлі мережі. Центральний вузол завжди має можливість надати право на передачу тільки одному абоненту, тому відсутність конфліктів є перевагою цих методів. Однак при централізованому управлінні неможливо оперативно реагувати на всі події в мережі, отже можливі часті відмови в доступі;
  • • децентралізовані (розподілені), коли центр управління відсутній і управління доступом повністю надано абонентам мережі, тобто кожен вузол самостійно виявляє і запобігає всі можливі конфлікти. Переваги цих методів - висока стійкість до відмов і велика гнучкість.

Як приклад розглянемо поширений метод колективного доступу з пізнанням несучої і виявленням колізій (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA / CD).

Метод CSMA / CD заснований на принципі суперництва і знаходить застосування в мережах Ethernet.

Організація доступу до середовища і передачі повідомлень. Перш ніж почати передачу, мережевий адаптер прослуховує лінію зв'язку, щоб виявити, вільна вона в даний момент часу чи ні. Якщо середовище вільне, то мережевий адаптер починає передачу кадру, що представляє собою одиницю даних, що пересилаються в мережі Ethernet від однієї станції до іншої. Ознакою незайнятості середовища є відсутність в ній сигналів.

Якщо в середовищі передачі виявляється сигнал, то передача на деякий час відкладається. Потім робиться повторна спроба отримати доступ до середовища передачі (шляхом прослуховування).

Якщо середовище вільне, то станція ініціює передачу кадру. Кадр даних завжди супроводжується преамбулою з семи однакових байт 10101010 і 8-го байта 10101011. Преамбула служить для входження приймача в синхронізацію з передавачем. Дві останні одиниці в восьмому байте свідчать про те, що преамбула закінчилася і наступний біт є початком кадру. У перших шести байтах кадру містяться адреси передавальної станції і станції призначення. Всі підключені до лінії станції записують байти кадру, що передається в свої внутрішні буфери. Станція призначення виявляє власну адресу і продовжує записувати вміст кадру в свій внутрішній буфер, після чого приступає до обробки даних. Решта станції припиняють прийом кадру.

Після закінчення передачі кадру всі станції мережі зобов'язані витримати технологічну паузу, необхідну для приведення мережних адаптерів в початковий стан, а також для запобігання монопольного захоплення середовища однією станцією. Тривалість паузи, або межпакетное інтервалу (Inter Packet Gap - IPG), дорівнює 9,6 мкс. Після її закінчення станції можуть ініціювати передачу свого кадру, оскільки лінія зв'язку вільна.

Виникнення, виявлення і обробка колізій. Механізм прослуховування лінії зв'язку і наявність межпакетное інтервалу між кадрами не виключають колізії, для виникнення якої не обов'язково, щоб кілька станцій почали передачу абсолютно одночасно. В реальних умовах ініціювання передачі двома і більше станціями після перевірки зайнятості лінії зв'язку відбувається неодночасно, нехай з дуже коротким, але кінцевим інтервалом часу, тому в неї може надходити кілька сигналів.

Для виявлення колізії все станції, які ініціюють передачу, контролюють лінію зв'язку. Кожна станція порівнює передається і спостережуваний сигнали, і якщо вони різняться, то фіксується факт виявлення колізії (Collision Detection - CD). Станція, яка виявила колізію, відразу перериває передачу свого кадру і посилає в мережу спеціальну послідовність з 32 біт, яка називається jam-послідовністю. Такий захід підвищує ефективність виявлення колізії всіма станціями мережі.

Після виявлення колізії передавальна станція повинна припинити передачу протягом короткого інтервалу часу, тобто зробити випадкову паузу. Потім вона може спробувати знову ініціювати передачу кадру. Випадкова пауза в мережі Ethernet може приймати значення від 0 до 52,4 мс. Після 16 послідовних спроб, що призводять до колізії, передавач повинен їх припинити і відкинути цей кадр. Описана процедура обробки колізії зветься усіченого експоненціального довічного алгоритму відстрочки.

Ілюстрація методу. Розглянемо мережу з трьох станцій, підключених до лінії зв'язку (рис. 9.8). Нехай станція 2 прослуховує лінію зв'язку (ПЛС) і виявляє, що лінія вільна. В цьому випадку вона ініціює передачу, і дані надходять в лінію зв'язку (Передача С2). Якщо в цей же час спробує почати передачу станція 3,

Метод доступу CSMA / CD

Мал. 9.8. Метод доступу CSMA / CD

то така спроба буде припинена, оскільки при прослуховуванні виявиться зайнятість (наявність сигналів Передача С2) лінії. Станція 3 переходить режим Очікування до звільнення лінії (Пауза) і після вторинного прослуховування отримує доступ до лінії (Передача СЗ).

Тепер припустимо, що по завершенні передачі СЗ під час паузи роблять спробу передати свої дані станції 1 і 2. Прослуховування показує, що лінія зв'язку вільна, і станції 1 і 2 ініціюють передачу (Передача). В цьому випадку виникає колізія, оскільки сигнали обох станцій надходять в лінію. Як показано на рис. 9.8, лінією зв'язку заволодіє станція 1 (Передача Cl) після її прослуховування під час випадкової паузи.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >