Устройств

32 устройств.

[КС 21-2]

[ Адресация LocalTalk ]

[ Я - 15-й ] [ Адреса клиентов ]

[ У кого еще такой ] [ Я - 15-й ] [ 1,2...127 ]

[ адрес?]

[ Ну, ладно!]

[ Тогда Я - 127? ]

[ Я - 137, ] [ Адреса серверов ]

[ Это нормально? ] [ 128...254 ]

[ к рис. на стр. 21-3 (в поле рисунка)]

[1]IАдресация LocalTalk

[5]Для поддержания марки компании, создающей продукты с дружественными

пользовательскими интерфейсами, фирма Apple разработала систему адресации,

требующую минимального вмешательства со стороны пользователя. В LocalTalk

используется система динамического назначения адресов. Другими словами, в

процессе загрузки Машины Apple, работающие под управлением LocalTalk,

автоматически назначают (выбирают) себе некоторый адрес. Этот метод экономит

время, сокращает число случаев дублирования адресов, и особенно полезен тогда,

когда ЭВМ-узлы приходится часто переключать между различными сетями. Метод

динамического назначения адресов достаточно уникален, не находит широкого

распространения у производителей ЭВМ.

Процедура динамического назначения адресов в LocalTalk работает следующим

образом. При включении питания на ЭВМ-узле адрес выбирается или произвольно

(случайным образом), или считывается из памяти долговременного хранения.

После этого узел выполняет широковещательную передачу сообщения, с помощью

которого остальным узлам сети предлагается выполнить проверку на дублирование

выбранного адреса. Если дублирование зафиксировано, то выбирается другой

адрес и процедура повторяется, пока не будет найден уникальный собственный

адрес.

Адреса LocalTalk подразделяются на две группы: пользовательские адреса

(клиенты) и серверные адреса. Диапазон адресов клиентов - (1 - 127), адреса

серверов - (128 - 254). Адрес 255 зарезервирован для широковещательной

передачи.

[КС 21-3]

[5]Использование двух адресных групп позволяет отделить клиентов от серверов.

Этот момент достаточно важен при выполнении алгоритма динамического назначения

адресов клиентам и серверам. Выражается это в том, что серверу предоставляется

больше времени для ответа на запрос о дублировании адреса. Связано это с тем,

что серверы обычно в большей степени загружены работой, и поэтому не могут

также быстро реагировать на запросы, как машины клиентов. Кроме этого,

поскольку включение/выключение питания на серверах является событием

достаточно редким в сравнении с машинами клиентов, увеличенные времена

откликов на запросы о дублировании адресов не снижает сколь-нибудь заметно

производительность сети.

[1]Метод доступа LocalTalk

и диалоги передачи данных

[5]Процесс передачи в LocalTalK представляется в виде Диалога, состоящего из

совокупности передаваемых кадров. Прямой диалог осуществляется между одним

передающим узлом сети и одним принимающим узлом сети. Широковещательный

диалог - между одним передающим узлом сети и всеми принимающими узлами сети.

Минимальный временной интервал между двумя очередными диалогами (IDG -

Inter Dialogue Gap) составляет 400 микросекунд. Кадры в рамках диалога

разделяются временными интервалами (IFG - Inter Frame Gap) не менее 200

микросекунд.

Методом доступа, применяемым в LocalTalk, является CSMA/CA. В сетях LocalTalk

не выполняется обнаружение коллизий, а принимаются меры для их исключения

(avoidence) посредством контроля несущей и передачи специальных пакетов:

Запрос передачи (RTS - Request to Send) и Готовность к передаче

(CTS - Clear to Send). Комбинация RTS/CTS служит нескольким целям. Во-первых,

она предупреждает другие узлы о наступлении фазы передачи данных. Во-вторых,

если коллизия и происходит, то лучше, если она возникает в ходе передачи

короткой последовательности RTS/CTS, чем на этапе передачи собственно данных.

Обсуждая диалоги и метод CSMA/CA, рассмотрим более внимательно процесс

выполнения прямых и широковещательных диалогов. При этом предполагается, что

ответственность за повторную передачу данных несут протоколы более высоких

уровней.

Прямой диалог выполняется следующим образом.

[ Контроль ] [ Данные ]

[ несущей ]

[ Время ]

[ Прямая передача ]

[5] Рис. 21-1. Прямой диалог

[КС 21-4]

[5]Перед выполнением передачи узел прежде всего выполняет оперецию "контроль

несущей". Контроль несущей осуществляется в течение по-крайней мере 400

микросекунд (минимальный интервал IDG). Если в этот период обнаруживается

несущая, то выполняется задержка (отсрочка) передачи на время, зависящее от

предыстории работы узла, увеличенное на некоторую случайную величину.

[Контроль] [Контроль]

[несущей] [отсрочка] [несущей ]

[ данные ]

[ задержанная прямая передача ] [ 400 микросекунд ]

[ Контроль ] [ Cлучайная задержка ]

[ несущей ]

[5] Рис. 21-2. Задержанный прямой диалог.

[5]Время отсрочки минимально, если ранее было выполнено несколько отсрочек

передачи. Время отсрочки увеличивается, когда сеть занята другими

передачами, и было выполнено достаточно много отсрочек. Если же несущая

не обнаружена, то осуществляется передача кадра RTS. Принимающий узел

должен сформировать и передать кадр CTS в течение 200 микросекунд

(минимальный IFG). Если кадр CTS в указанный период не передается, то

считается, что возникла коллизия, и вводится отсрочка передачи.

[ Контроль ] [ нет ] [ контроль ]

[ несущей ] [ CTS?] [ отсрочка ] [ несущей ]

[ контроль ] [ нет ] [ отсрочка ] [ контроль ]

[ несущей ] [ CTS?] [ несущей ]

[ Коллизия при прямой передаче ]

[5] Рис. 21-3. Прямой диалог и коллизия

[5]После приема кадра CTS узел должен передать информационный кадр в

течение 200 микросекунд.

[КС 21-5]

[5]Широковещательный диалог выполняется следующим образом.

[ Контроль ]

[ несущей ] [ Данные ]

[ Широковещательная передача ] [ 200 микросекунд ]

[ отсрочка - переменный интервал ]

[ времени, зависящий от предыстории]

[ и некоторой случайной величины ]

[5] Рис. 21-4. Широковещательный диалог

[5]Перед передачей выполняется "прослушивание" несущей. Если несущая

обнаружена, то узел вводит задержку передачи (отсрочку). Если же несущая не

зафиксирована, то осуществляется передача кадра RTS, содержащего

широковещательный адрес назначения (255). Этот кадр не требует ответа, он

просто информирует другие узлы о наступлении фазы передачи данных. Если при

этом канал остается не занятым, узел передает широковещательное сообщение.

При фиксации подряд 32 коллизий (32 отсрочек) в ходе прямого или

широковещательного диалога для высокоуровневых протоколов формируется сигнал

сбоя.

В соответствии со спецификацией LocalTalk прием кадров осуществляется при

совпадении собственного адреса узла и значения из поля адреса кадра, а также

при правильной контрольной сумме кадра (FCS). При нарушении одного из двух

условий кадр "поглощается" без какого-либо уведомления программного

обеспечения протоколов верхнего уровня.

[КС 21-6]

[ Формат кадра LocalTalk ]

[ Преамбула ] [ заголовок ] [ поле Данные ] [ Хвостовик ]

[ пакета ] [ 0-600 байт] [ кадра]

[ кадр ]

[ А=Флаг (2 или более байтов)] [ F=Данные (переменные) ]

[ В=Ид. целевого узла (1 байт)] [ G=Контрольная сумма (2 байта)]

[ C=Ид. узла источника (1 байт)] [ Н=Флаг (1 байт)]

[ D=Тип (1 байт)] [ I=Последовательность сброса (12-18 бит)]

[ E=Длина данных (10 бит)]

[ к рис. на стр. 21-7 (в поле рисунка) ]

[1]Форматы кадров LocalTalk и назначения полей

[5]В LocalTalk специфицировано применение кадров двух типов: кадр управления,

используемый исключительно в интересах протокола передачи, и собственно кадр

данных для высокоуровневой информации. Оба кадра содержат заголовок, в

котором указываются адреса узлов источника и назначения, а также тип пакета.

Реальная длина кадра колеблется от 5 до 603 байтов. При этом в расчет

принимаются длина заголовка и минимальная и максимальная длина поля данные.

Флаги, поле FCS и длина последовательности сброса не учитываются.

[5]Преамбула

[5]Поле преамбулы состоит из двух и более байтов, переносящих

шестнадцатиричное значение 7E. Используется в качестве указателя на начало

кадра. Для обеспечения прозрачности передачи данных внутри кадра применяется

техника бит-стаффинга.

[5]Идентификатор узла-источника

[5]Поле содержит однобайтовый адрес источника кадра

[5]Идентификатор узла назначения

[5]Поле содержит однобайтовый адрес целевого узла.

[КС 21-7]

[5]Тип

[5]В этом поле специфицируется тип кадра: или это кадр данных (значения

1 - 127), или кадр управления (значения 128 - 255). В кадрах управления

поле Данные отсутствует. В настоящее время определены 4 типа кадров

управления, остальные типы зарезервированы. В случае кадров данных поле

Тип используется для идентификации высокоуровневых процессов, принимающих

соответствующие данные.

[5]Длина данных

[5]Первые два байта поля Данные, если оно имеется в кадре, в младших десяти

разрядах содержат значение, указывающее длину всего поля Данные. Шесть

старших разрядов в LocalTalk не используются, однако они зарезервированы для

применения в высокоуровневых протоколах.

[5]Поле Данные

[5]Поле Данные содержит информацию прикладных систем и высокоуровневых

протоколов. Длина данных в этом поле колеблется в интервале от 0 до 600

байтов.

[5]Контрольная сумма (FCS)

[5]Поле контрольной суммы содержит циклическую 16-ти битовую сумму (CRC)

содержимого всех полей кадра, кроме флагов, собственно поля FCS и

последовательности сброса.

[5]Хвостовой флаг

[5]Хвостовой флаг подобно преамбуле содержит 1 байт, имеющий значение 7Е.

Длина поля в 1 байт отличает его от поля преамбулы.

[5]Последовательность сброса

[5]С помощью этой последовательности отмечается конец передаваемого кадра.

Последовательность представляется 12-18 единичными битами. Приемно/передающая

аппаратура узлов при получении последовательности сброса прекращает процессы

синхронизации передачи, канал считается свободным.

[КС 21-8]

[1]Итоги

[5]Благодаря успехам фирмы Apple в направлении создания машин Macintosh

концепция LocalTalk получила широкое признание. Хотя LocalTalk и не

предназначалась для обеспечения совместной работы большого числа ЭВМ,

достоинства концепции в отношении небольших сетей неоспоримы.

[КС 21-9]

[1]Упражнение 21

[5]1. Пригодна ли концепция LocalTalk для создания глобальных сетей ЭВМ?

Мотивируйте ответ.

2. Какова максимальная скорость передачи данных в сетях LocalTalk?

a. 230.4 Кбит/сек

в. 534 Кбит/сек

с. 10 Мбит/сек

d. 534 Мбит/сек

[5]3. Опишите процесс динамического назначения адресов в сетях LocalTalk.

[КС 21-10]

//изм. 01.11.94

[ FDDI ]

[0]Раздел 22 [2] FDDI (Fiber Distributed Data Interface -

интерфейс распределенной оптической системы передачи данных)

[1]Цели

[5]В результате изучения данного раздела вы сможете:

1. Определять основные организации, которые распространяют протоколы

FDDI и/или являются их приверженцами, а также определять целевое назначение

этих протоколов;

2. Определять основные услуги, обеспечиваемые FDDI;

3. Определять характеристики FDDI;

4. Определять метки полей FDDI-кадра и определять функции этих полей.

[1]Введение

[5]В середине 80-х годов широкое распространение получили рабочие станции на

базе ЭВМ настольного типа. Эти устройства обеспечивались встроенной

аппаратурой для работы в сетях Ethernet или Token Ring (Маркерных кольцах).

Однако вскоре было обнаружено, что полоса пропускания 10 Мбит/сек Ethernet

или 4 Мбит/сек Token Ring позволяет обеспечить достаточный уровень реактивности

распределенных систем только при очень небольшом числе рабочих станций.

Возникла необходимость в создании нового сетевого стандарта.

В данном разделе рассматриваются стандарты протоколов распределенной оптической

системы передачи данных FDDI (Fiber Distributed Data Interface). В

действительности существует несколько стандартов, однако в этом разделе все

они имеют ссылку FDDI. Стандарт FDDI специфицирует высокоскоростное маркерное

кольцо на основе оптоволоконной среды. Реализованная в 1986 году сеть FDDI,

позволила решить вышеуказанную проблему.

Стандарт FDDI был разработан комитетом Х3Т9.5 ANSI. Несмотря на то, что

стандарты FDDI еще находятся в процессе разработки, спецификации FDDI все

же достаточно стабильны, что позволяет наладить их промышленное освоение.

Реализации FDDI были выполнены многими компаниями, включая IBM, Rockwell/CMC,

Interphase Corp., Fibronics Communications, Codenoll, Cisco Systems, AMD

(Advanced Micro Devices), National Semiconductor и Intel.

[КС 22-1]

[ FDDI, IEEE 802 и ]

[ Эталонная Модель OSI ]

[ Эталонная ]

[ Модель OSI ]

[ Сетевой ] [ Управление ]

[ Канальный ] [ станцией ]

[ Физический ]

[ к рис. на стр. 22-2 (в поле рисунка)]

[1] Обзор FDDI

[5]Стандарт FDDI включает спецификации Физического уровня (PHY), подуровня

MAC и управления станцией (SMT - Station Management). Стандарт FDDI поэтому

аналогичен стандартам серии IEEE 802 (802.3, 802.4 и 802.5), включая также

их связи с Моделью OSI. Подобно перечисленным протоколам предполагается, что

FDDI будет обеспечивать услуги по передаче данных для протокола IEEE 802.2

(LLC), хотя не исключаются и другие высокоуровневые протоколы.

FDDI создавался, как стандарт локальных и средне-масштабных сетей, обладающих

широкой полосой пропускания и защищенностью. Таким образом предполагалось

использовать FDDI следующими тремя способами:

- Магистральные (стержневые - backbond) сети. Сети FDDI образуют

высокоскоростную передающую среду, к которой могут быть подключены другие

сети;

- Сети вычислительных центров. Сети FDDI объединяют большие ЭВМ, мини-ЭВМ,

периферийное оборудование в единый вычислительный комплекс;

- Высокоскоростные локальные сети. Скоростные локальные сети на базе FDDI

позволяют объединить высокопроизводительные мини-ЭВМ, рабочие станции или

персональные ЭВМ с целью обеспечения работы видео-приложений, и управления

промышленными предприятиями (CAD/CAM - computer-aided design/computer-aided

manifacturing).

[КС 22-2]

[ Основные характеристики FDDI ]

[ и IEEE 802.5 ]

[ Характеристики ]

[ Среда ] [ Оптоволокно ] [ Различные ]

[ Топология ] [ Кольцо, звезда] [ Кольцо ]

[ Скорость передачи ] [100 Мбит/сек] [1,4 Мбит/сек]

[ Метод доступа ] [ Передача маркера ] [ Передача маркера ]

[ Метод передачи ] [ В основной полосе ] [ В основной полосе ]

[ Метод кодирования ] [ NRZ1 - 4B/5B ] [ Дифференциальный ]

[ Манчестер ]

[ Адресация ] [ 16 и 48 бит ] [ 16 и 48 бит ]

[ к рис. на стр. 22-3 (в поле рисунка)]

[1]Технология FDDI

[5]Сеть FDDI при сравнении ее с изученными ранее очень похожа

на IEEE 802.5. Обе основаны на маркерном методе доступа, обе детерминированы.

Обе могут быть сконфигурированы в звездообразную топологию для оптимизации

процесса эксплуатации. Обе обладают многочисленными встроенными средствами

управления. В обеих сетях может быть использовано оптическое волокно

в качестве среды передачи данных, которое обеспечивает устойчивость сети

к электромагнитному излучению. Однако одним из основных достоинств FDDI

является значительно более высокая скорость передачи данных. Рассмотрению

других отличий посвящается оставшаяся часть раздела.

[КС 22-3]

[ FDDI Противоположнонаправленные кольца ]

[ Первичное ]

[ кольцо ]

[ Вторичное ]

[ кольцо ]

[ Нормальная работа ] [ Кольцо после сбоя ]

[ к рис. на стр. 22-4 (в поле рисунка)]

[1]Основная операция FDDI и физические параметры

[5]Сеть FDDI состоит из двух противоположнонаправленных колец. По одному

кольцу трафик передается в одном направлении, по другому - в противоположном. Одно

из колец является первичным, другое - вторичным. В нормальных условиях трафик

передается только по первичному кольцу, вторичное кольцо бездействует.

При возникновении сбоя (обрыва) первичного кольца выполняется автоматическая

реконфигурация сети с целью обеспечения ее работоспособности. Реле на

станциях, расположенных на обеих сторонах поврежденного участка, направляют

поток данных из первичного кольца во вторичное.

Одно FDDI кольцо может обеспечить подключение более 1000 станций. При этом

общая длина кабеля не должна превысить 200 километров. Кольцо из 500 станций

класса А общей протяженностью в 100 км при обрыве одного сегмента становится

кольцом, состоящим из 1000 станций и длиной в 200 км. Поэтому FDDI имеет

следующие ограничения: 500 станций и длина кабеля до 100 километров.

Через каждые два километра оптоволоконного кабеля необходимо устанавливать

повторитель или постоянно работающую станцию. Оптоволоконный кабель

подключается механически к оптическим передатчикам (светодиодам - LED) и

приемникам (фотодиодам), встроенным в сетевую карту (NIC). В спецификации

FDDI определяются характеристики многоцелевого оптоволоконного кабеля с

диаметром световода 62.5 микрон.

[КС 22-4]

[ FDDI в конфигурации Звезда ]

[ Класс В ] [ Первичное кольцо ] [ Класс А ]

[ Класс В ] [ Вторичное кольцо ] [ Класс А ]

[ Класс В ] [ Концентратор ] [ Класс А ]

[ к рис. на 22-5 (в поле рисунка)]

[1]FDDI. Конфигурация "Звезда"

[5]Станции FDDI могут быть подключены к "проводному" концентратору наряду с

непосредственным подключением друг к другу. В связи с этим в FDDI различаются

типы подключаемых станций: Класс А и Класс В, как показано на рисунке. Как

видно из того же рисунка, звездообразная топология имеет некоторые

эксплуатационные достоинства по сравнению с другими топологиями.

Станции могут быть подключены к одному или сразу к обоим кольцам. Станции,

подключаемые к двум кольцам, называются станциями класса А. Станции,

подключаемые к одному кольцу, называются станциями класса В. В случае, когда

какой-либо сегмент кольца повреждается, в процессе реконфигурации, описанном

выше, участвуют только станции класса А.

[КС 22-5]

[ Циркуляция маркера и кадров в FDDI ]

[ Маркер ]

[ маркер ]

[ кадр 1 ]

[ кадр 1 ] [ кадр 1 ]

[ кадр 2 ] [ кадр 2 ]

[ маркер ] [ маркер ]

[ к рис. на стр. 22-6 ( в поле рисунка)]

[1]FDDI. Процедура передачи маркера.

[5]Так же, как в стандартах IEEE 802.4 и IEEE 802.5, стандарт FDDI

обеспечивает доступ к физической среде с помощью маркера. Маркер постоянно

циркулирует в пределах первичного кольца. Когда станция располагает данными

для передачи, ей осуществляется захват маркера и посылка в кольцо кадра данных.

Из-за высокой скорости передачи данных маркер выдается в кольцо сразу же

после завершения передачи кадра данных. Поэтому в кольце одновременно могут

существовать несколько кадров.

На рисунке приведен пример передачи данных с несколькими кадрами в кольце.

Станция А (иллюстрация 2) получает маркер и передает кадр данных (кадр 1).

Затем станция А выдает новый маркер сразу же после передачи последнего

бита кадра. Станция В принимает кадр 1 (адресованный станции С) и

повторяет его выдачу в кольцо. Кроме этого, станция В получает маркер,

захватывает его, поскольку содержит данные для передачи. На третьей

иллюстрации станция В передает кадр 2, вслед за которым в кольцо выдается

новый маркер.

Станция С (иллюстрация 4) принимает и копирует в свою память кадр 1. Она

также осуществляет прием кадра 2 и маркера. Поскольку станции C нечего

передавать, она переповторяет выдачу кадра 2 и маркера в след за кадром 1.

В конце концов станция А примет и изымет из кольца кадр 1, а станция В

выполнит аналогичные действия с кадром 2. При этом в кольце останется только

циркулирующий маркер.

[КС 22-6]

[ Кодирование в FDDI ]

[ Данные (4В) ]

[ FDDI символ ]

[ Закодированные данные (5В) ]

[ После ]

[ NR21 - кодирование ]

[ к рис. на стр. 22-7 ( в поле рисунка)]

[1]FDDI. Кодирование

[5]Метод кодирования, применяемый в сетях FDDI, существенно отличается от

методов кодирования в рассмотренных выше сетях. Кодирование по методу

Манчестера или дифференциального Манчестера предусматривает выполнение двух

переходов на каждый бит данных. Поэтому для осуществления передачи со

скоростью 10 Мбит/сек в IEEE 802.3 требуется 20 МГц сигнал, а для 16 Мбит/сек

в IEEE 802.5 - 32 МГц сигнал. Такая расточительность полосы пропускания не

приемлема для стандарта FDDI.

В стандарте FDDI применяется кодирование по методу 4 из 5 (4В/5В). Каждая

четырехбитовая порция данных кодируется символом из пяти элементов. Каждый

элемент представляется сигналами - наличие или отсутствие света (излучения).

Например, двоичная порция данных "0110" кодируется символом FDDI "6" и

представляется пятибитовым фрагментом "01110". Затем к данному фрагменту

применяется метод NRZ1 формирования передаваемого сигнала, в соответствии с

которым единичный бит представляется переходом в начале битового интервала,

нулевой бит - отсутствием перехода в начале битового интервала. Фрагмент

"01110" представляется в форме сигнала, изображенного на рисунке.

[КС 22-7]

[5]Четырехбитовая комбинация данных отображается лишь в 16 из 32-х возможных

пятибитовых символов. Символы, не используемые для представления данных,

применяются, как символы состояния, стартовые и концевые разделители,

индикаторы управления и т.д. Шестнадцать двоичных комбинаций для представления

данных были подобраны таким образом, чтобы в символьном потоке никогда не

встречались последовательности нулей длиной более 3, т.е. сигнальный переход

выполняется обязательно хотя бы раз за три битовых интервала. Этот подход

позволяет обеспечить адекватную устойчивую синхронизацию процессов

приема/передачи данных.

Из сказанного выше следует, что эффективность схемы FDDI кодирования

составляет 80%. Поэтому для обеспечения скорости передачи в 100 Мбит/сек

требуется 125-ти МГц сигнал. Реализация такого метода несомненно дешевле,

чем построение аппаратуры передачи 200 МГц сигналов в случае применения

манчестерского кодирования.

[5]Распределение полосы пропускания FDDI

[5]В сети FDDI обеспечивается гибкая динамическая схема распределения

сетевой полосы пропускания в реальном масштабе времени, что делает сеть FDDI

идеальной для различных распределенных приложений. Для реализации

распределения полосы пропускания сети в реальном масштабе времени в FDDI

определены два типа трафика: синхронный и асинхронный. Синхронная полоса

представляет собой часть общей в 100 МГц полосы, которая используется

исключительно для передачи синхронного трафика. Для станций, на которых

исполняются высокореактивные приложения (например, аудио/видео системы),

может быть выделена синхронная полоса пропускания сети. Другие станции будут

использовать оставшуюся часть полосы пропускания сети асинхронно. Протокол SMT

(Station Management), являющийся частью спецификации FDDI, применяет

распределенную запросную схему для выделения полосы пропускания.

Часть полосы пропускания сети, не выделенная для синхронного трафика,

доступна для асинхронной передачи. Асинхронная полоса распределяется с

помощью 8-ми уровневой приоритетной схемы. Если вся доступная полоса

пропускания сети используется для синхронной и высокоприоритетной

асинхронной передачи, то станциям с низким приоритетом асинхронной передачи

вообще не будет предоставляться возможность передавать.

Кроме этого, в сети FDDI вводится понятие "расширенного диалога". Станции

могут инициировать расширенный диалог с другой станцией, временно резервируя

за собой всю асинхронную полосу пропускания. Для этой цели применяется

маркер-ограничитель, который запрещает использовать асинхронную полосу тем

станциям, которые расположены на пути следования маркера до станции,

адресованной в передаваемом перед маркером кадре. При этом указанные станции

могут осуществлять передачу в синхронной полосе пропускания сети. Таким

образом две станции могут обмениваться данными и маркерами-ограничителями

в режиме "расширенного диалога". Для завершения расширенного диалога одна из

станций должна передать обычный маркер, в результате асинхронная полоса

пропускания становится доступной всем станциям сети в соответствии с их

приоритетами.

[КС 22-8]

[5]Функции управления сетью FDDI

[5]На сети FDDI поддерживается ряд функций управления. Некоторые управляющие

функции аналогичны тем, которые определены в IEEE 802.5. Например, также,

как в IEEE 802.5, каждая станция отслеживает ситуации, связанные с нарушением

работы кольца, требующие его повторной инициализации. При возникновении такой

ситуации, станции начинают выполнять процесс "розыгрыша маркера". В ходе

исполнения данного процесса станции выдают в кольцо кадры-требования до тех

пор, пока одна из станций не окажется победителем и не получит право

инициализировать кольцо. Станция-победитель создает маркер и посылает

его в сеть.

Подобно сети IEEE 802.5 в сети FDDI применяется функция предупреждения для

изоляции серьезных повреждений сети таких, как обрыв кольца. Узлы,

обнаружившие такого рода повреждения кольца, начинают передавать кадры

предупреждения до тех пор, пока не примут кадр предупреждения от своего

"передающего" соседа. В конце концов остается только одна станция, передающая

пакеты предупреждения, причем она прекращает их передачу только после

получения своего собственного кадра предупреждения. С этого момента считается,

что работоспособность кольца восстановлена, и осуществляется инициализация

процесса "розыгрыша маркера".

[КС 22-9]

[ Форматы кадров FDDI ]

[ Кадр маркер ]

[ Кадр Данные/Команда ]

[ <= 4500 байтов]

[ А - Преамбула (16 и более символов) F - Адрес источника (4 или 12 символов]

[ B - Разделитель старта (2 символа) G - Информация (0 и более символов)]

[ С - Управление (2 символа) Р - Контрольная последовательность (8 символов)]

[ D - Концевой разделитель (2 символа) I - Концевой разделитель (1 символ)]

[ E - Адрес назначения (4 или 12 символов)J - Состояние кадра (3 и более символов)]

[ к рис. на стр. 22-10 (в поле рисунка)]

[1]FDDI. Форматы кадров и назначение полей

[5]Подобно стандарту IEEE 802.5 в стандарте FDDI специфицируются два основных

типа кадров: кадр маркер и кадр данные/команда. Форматы этих кадров показаны

на рисунке и обсуждаются в следующих подразделах.

Маркер состоит из преамбулы, стартового разделителя, поля управления и

концевого разделителя. Если в кольце не выполняется никакая передача данных,

то в нем осуществляется циркуляция маркера. После выдачи в кольцо кадра

данные/команда передатчик формирует новый кадр маркера, посылая его вслед

переданному кадру.

Кадры данные/команда имеют переменную длину, не превышающую 4500 байтов.

Кадры-команды переносят данные для осуществления управления кольцом на

подуровне MAC, они не содержат информацию для протоколов более высоких

уровней. Кадры-данные содержат информацию протоколов более высоких уровней.

Дополнительно к полям, составляющим кадр маркера, как данные, так и команды

содержат поля адресов передатчика и приемника, поле контрольной

последовательности (FCS) и поле состояния кадра, с помощью которого

подтверждается прием кадра.

[КС 22-10]

[5]Преамбула и разделитель старта

[5]Если передатчик не занят выдачей в кольцо каких-либо кадров, то он

постоянно передает IDLE-символ, содержащий все единицы. По-крайней мере 16

таких пятибитовых символов должны передаваться между кадрами. С помощью

преамбулы осуществляется синхронизация соответствующих схем, ответственных

за прием кадров. Два символа стартового разделителя указывают приемнику на

начало кадра.

[5]Поле управления

[5]В поле управления указывается следующее:

- кадр является синхронным или асинхронным;

- используются 16-битовые или 48-битовые поля адресов;

- кадр является данными или командой;

- тип команды (для кадров-команд).

[5]Адрес назначения

[5]Поле содержит адрес станции назначения. Когда приемник обнаруживает в

этом поле свой собственный адрес, выполняется копирование в память

поля адреса источника и информационного поля перед тем, как отправить кадр

в кольцо.

[5]Адрес источника

[5]Поле содержит адрес станции источника данных.

[5]Информация

[5]Данное поле присутствует в кадрах данных, содержит переменное число

символов, представляющих собой информацию, предназначенную для

высокоуровневых протоколов управления каналом передачи данных.

[КС 22-11]

[5]Контрольная последовательность (FCS)

[5]Контрольная последовательность, содержащаяся в данном поле, подобна FCS

стандартов 802.3 и 802.5 и используется для контроля правильности приема

кадра. При подсчете контрольной последовательности учитывается значение полей

управления, адресов и информации. При несовпадении контрольной

последовательности, вычисленной при приеме кадра, со значением поля FCS кадра,

кадр "поглощается" как искаженный.

[5]Концевой разделитель

[5]Данное поле содержит символ "T". Кадр маркера в этом поле содержит два

символа "T", кадр данные/команда - один символ "T".

[5]Состояние кадра

[5]Минимально поле Состояние кадра состоит из трех символов. Поле применяется

для оповещения передающей станции о том, что происходило с кадром. Если

источник принимает свой кадр с неизменным полем Статус кадра, то считается,

что станции назначения нет в кольце. Модифицируя значение этого поля, станция

назначения может указать передатчику, что кадр нормально принят, или, что кадр

не принят из-за искажений (несовпадение FCS) или же из-за отсутствия памяти.

[1]Итоги

[5]Сеть FDDI обладает широкой полосой пропускания, является надежной и гибкой,

а также защищенной (с точки зрения защиты от утечки информации).

Популярность FDDI быстро растет из-за большой выгоды, получаемой при

эксплуатации сети.

[КС 22-12]

[1]Упражнение 22

[5]1. Назовите свойства сети FDDI, которые делают ее идеальной основой для

обьединения разнообразных локальных сетей.

2. Сравните сети FDDI и IEEE 802.5.

[КС 22-13]

[КC 22-14]

[ TCP/IP и пакет межсетевых протоколов ]

[0]Раздел 23 [2] TCP/IP и пакет межсетевых протоколов

[1]Цели

[5]В результате изучения данного раздела вы сможете:

1. Определять организации, которые распространяют межсетевые

протоколы и/или являются лидерами в этой области, а также определять их

целевое назначение;

2. Определять услуги, обеспечиваемые основными межсетевыми протоколами;

3. Определять характеристики основных межсетевых протоколов;

4. Определять поля кадров протоколов IP и TCP, а также назначение этих полей.

[1]Введение

[5]Набор межсевых протоколов в настоящее время является наиболее популярным

множеством коммуникационных протоколов, которые предназначены для объединения

гетерогенных вычислительных систем с помощью разнотипных сред передачи данных

Физического уровня. Наиболее известными в пакете межсетевых протоколов

являются TCP (Transmission Control Protocol) и IP (Internet Protocol). Хотя

часто, полный пакет называют "TCP/IP", мы будем называть их пакетом

межсетевых протоколов.

Межсетевые протоколы определяют функции, соответствующие функциям уровней

выше Канального в Модели OSI. Отсутствтвие спецификаций функций нижних

уровней в стандартах межсетевых протоколов обеспечивает их независимость от

конкретных реализаций разнообразных канальных и физических технологий.

Именно этот подход и обеспечил успех применения межсетевых протоколов.

Пакет межсетевых протоколов насчитывает десятки (если не сотни) протоколов.

Конечно, в данном разделе будут рассмотрены только наиболее фундаментальные

межсетевые протоколы. Из них протоколы IP и TCP будут обсуждаться

достаточно подробно.

[КС 23-1]

[Хроника развития интерсетей]

[ Начало развития межсетевых протоколов ]

[ Разработка межсетевых протоколов в основном завершена ]

[ Межсетевые протоколы включаются в состав UNIX 4.2 BSD]

[ DARPA преобразует все ARPANET системы для работы по межсетевым ]

[ протоколам ]

[ Правительство США принимает GOSIP для замены межсетевых протоколов]

[ Межсетевой протокол остается индустриальным]

[ стандартом де-факто для объединения разнородных систем ]

[ к рис. на стр. 23-2 (в поле рисунка)]

[1] История пакета межсетевых протоколов

[5]В середине 70-х годов в Стэнфордском университете под эгидой компании

Bolt Beranek and Newman (BB&N) был разработан пакет межсетевых протоколов.

Разработка финансировалась Агенством перспективных исследований Министерства

Обороны США (DARPA). Усилиями DARPA была создана сеть ЭВМ,

получившая название ARPANET (Advanced Research Projects Agency NETwork),

которая связала правительственные учреждения, университеты и исследовательские

центры, став первой сетью с коммутацией пакетов. Для обеспечения связи между

разнородными устройствами необходимо было разработать пакет протоколов.

Пакет межсетевых протоколов и был разработан для того, чтобы решить эту

проблему.

В 78-79 годах разработка пакета межсетевых протоколов была в основном

завершена. В 1980 году агенством DARPA была начата кампания по использованию

межсетевых протоколов в устройствах сети ARPANET. В январе 1983 года

программа внедрения межсетевых протоколов в сети ARPANET была выполнена.

Благодаря применению межсетевых протоколов ARPANET прошла путь от

небольшой сети коммутации пакетов на основе телефонных линий (точка - точка)

до мощной гибридной интерсети. Название "ARPANET" сохранилось и используется

для обозначения той части интерсети, которая используется Департаментом

обороны для своих исследований и разработок.

[КС 23-2]

Параллельно организация IAB (Internet Activity Board) проводила исследования

в области создания интерсетей. IAB первоначально учреждалась агенством DARPA

для поддержки взаимодействия между ведущими исследователями в области

интерсетей. Каждая задача, решаемая в рамках IAB, имела отношение к

определенной части вопросов построения интерсетей, и, зачастую, результаты

проводимых работ находили применение в создаваемой интерсети.

Большинство протоколов и приложений, функционирующих на интерсети,

задокументированы, и входят в серию технических статей, называемых RFC

(Request For Comments). Поддержание библиотеки RFC, а также юридическая

ответственность за все подключения к интерсети возложена на SRI NIC (Network

Information Center), расположенный в Менто Парке в Калифорнии.

Любая история развития межсетевых протоколов будет неполной без рассмотрения

межсетевых протоколов UNIX BSD (Berkeley Software Distribution), называемых

"merger" ("обьединение"). В 1982 году операционная система UNIX BSD,

чрезвычайно популярная операционная система в университетких кругах, была

дополнена межсетевыми протоколами а качестве стандарта построения сетей.

Межсетевые протоколы UNIX BSD способствовали увеличению популярности как

операционной системы, так и собственно системы протоколов. Этот процесс

продолжается и по сей день.

Недавно правительство США в законодательном порядке инициировало замену

межсетевых протоколов той части интерсети, которая контролируется

правительством, на набор протоколов Эталонной Модели OSI в варианте GOSIP

(Goverment Open Systems Interconnection Profile). Несмотря на это,

продолжается рост коммерческого использования TCP/IP. Глубокое проникновение

систем, построенных на основе наборов межсетевых протоколов в экономику

страны, не позволяет провести немедленную их замену, делают эту попытку

непрактичной.

[КС 22-3]

[ Межсетевые протоколы ]

[ и Эталонная Модель OSI ]

[ Эталонная ] [ Межсетевые ] [ Модель ]

[ Модель OSI] [ протоколы ] [ интерсети ]

[ Прикладной ]

[ Представительный ] [ Процессы ]

[ Сеансовый ]

[ Транспортный ] [ Host-to-Host ]

[ Сетевой ] [ интерсеть ]

[ Канальный ]

[ Физический ]

[ к рис. на стр. 22-4 (в поле рисунка)]

[1]Пакет межсетевых протоколов и Эталонная Модель OSI

[5]Пакет межсетевых протоколов был разработан почти на десять лет раньше

Эталонной Модели OSI. Несмотря на это, в общем, можно отобразить функции,

обеспечиваемые пакетом межсетевых протоколов, на Модель OSI. Межсетевые

протоколы в своем составе имеют, так называемые, протоколы межсетевых

процессов: TELNET (протокол эмуляции терминала), FTP (протокол передачи

файлов), SMTP (протокол передачи электронной почты), RIP (протокол

маршрутизации информации). Протоколы межсетевых процессов обеспечивают

пользователей прикладными услугами и грубо соответствуют функциям

Прикладного, Представительного и Сеансового уровней Модели OSI. TCP и UDP

(Пользовательский дейтаграммный протокол - User Datagram Protocol) являются

протоколами типа ЭВМ-ЭВМ (host-to-host). Протоколы ЭВМ-ЭВМ осуществляют

доставку данных между двумя ЭВМ, подключенными к сети и грубо соответствуют

Транспортному уровню модели OSI. Протоколы IP и ICMP являются межсетевыми

протоколами. Межсетевые протоколы обеспечивают пересылку данных между двумя

машинами, подключенными к различным подсетям интерсети. Данные протоколы

соответствуют Сетевому уровню.

В данном разделе также обсуждается семейство протоколов NFS (Network File

System). Семейство NFS было разработано в середине 80-х годов

фирмой Sun Microsystems. В данном семействе протоколов специфицируется

файловая распределенная система, разработанная для гетерогенной

вычислительной среды.

[КС 23-4]

[ Формат IP - пакета ]

[ к рис. на стр. 23-5 (в поле рисунка)]

[1]Межсетевой протокол - IP

[5]Протокол IP обеспечивает негарантированную доставку пакетов Транспортного

уровня (называемых транспортными протокольными блоками данных, TPDU -

Transport Protocol Data Units) в пределах интерсети в режиме без

установления соединения (в дейтаграммном режиме). В протоколе IP

предусмотрена операция фрагментации TPDU на более мелкие пакеты в том

случае, когда это необходимо, и соответственно - обратная операция сборки,

выполняемые обычно в маршрутизаторах или же в целевой ЭВМ. Каждый TPDU или

фрагмент снабжается IP заголовком и передается как кадр низкоуровневыми

протоколами.

Между источником данных и получателем в зависимости от структуры сети могут

существовать несколько путей. Дейтаграммы передаются по сети от маршрутизатора

к маршрутизатору. В соответствии с протоколом IP в каждом маршрутизаторе для

каждой дейтаграммы вычисляется следующее направление передачи.

В интерсети различные фрагменты некоторого TPDU могут передаваться по

различным маршрутам. При этом порядок приема фрагментов в целевой ЭВМ может

не совпасть с порядком их передачи. Упорядоченная сборка фрагментов

выполняется в целевой ЭВМ соответствующим IP-объектом.

Заголовок IP пакетов состоит из нескольких полей, их определение приведено

ниже.

[КС 23-5]

[1]Версия (Version)

[5]В 4-х битовом поле "Версия" сохраняется некоторый номер, отражающий

определенный этап развития протокола. Оконечные системы и маршрутизаторы

должны иметь согласованые номера версий, что гарантирует корректную обработку

заголовка.

[5]Длина IP заголовка (IP Header Length-IHL)

[5]В поле IHL (длина поля 4 бита) указывается длина заголовка дейтаграммы в