Структура кадров. В сети TR используется два типа кадров: кадр маркера и кадр данных

В сети TR используется два типа кадров: кадр маркера и кадр данных. Кадр маркерасодержит три однобайтных поля: SD, АС и ED (рис. 2.16) SD (начальный разделитель) содержит J и К - биты нарушения кода, представляющие собой неправильные коды по отношению к сигналам син­хронизации в дифференциальном Манчестерском коде.

Рисунок 2.16

АС (управление доступом) имеет три бита текущего приоритета Р (000 -наименьший приоритет, 111 - наивысший), бит маркера Т (если кадр явля­ется маркером, бит Т=0, иначе Т=1), бит монитора М (если информация" передана монитором, то этот бит устанавливается в единицу, все остальные узлы, захватившие маркер, присваивают ему (биту М) значение, равное ну­лю), три бита резервируемого приоритета R. ED (конечный разделитель) имеет Е - бит обнаружения ошибки, J и К - разряды нарушения кода, пред­ставляющие собой неправильные коды по отношению к сигналам синхро­низации в ДМК.

В сетях TR реализован приоритетный доступ, при котором назначаются приоритеты передающимся по кольцу кадрам маркера или данных и те­кущим кадрам, ожидающим передачи PC. В процессе функционирования сети TR могут возникнуть следующие ситуации:

1. Станция не готова передать информацию. Такая станция, получив кадр
маркера, передает его по кольцу без изменения полей приоритета.

2. Станция готова передать информацию, однако приоритет ее очередного
кадра меньше приоритета Р поступившего кадра. Такая станция сравнивает
приоритет своего кадра с битами R резервируемого приоритета. Если при­оритет ее кадра выше приоритета резервирования, то она устанавливает но­
вые значения R, делая тем самым заявку на возможность последующей пе­редачи своего кадра. Если же приоритет ее кадра меньше приоритета резер­вирования, то тогда поступивший кадр будет передан дальше по кольцу без
изменения поля R.

3. Станция готова к передаче данных и приоритет ее информации выше,
чем поступивший приоритет кадра. В этом случае такая станция запоминает в своем буфере значения полей Р и R поступившего кадра маркера. После чего станция передает свой кадр со значением Р, равным приоритету этого кадра и устанавливает значение резервируемого приоритета равным нулю. Нулевое значение поля резервируемого приоритета R позволяют другим станциям кольцевой сети включиться в соревнование на право получения доступа к кольцу. После возвращения по кольцу переданного кадра, стан­ция-отправитель восстанавливает запомненные значения приоритетов Р и R, такой механизм приоритетов доступа уравнивает шансы всех станций на доступ к кольцу.

Рисунок 2.17

Кадр данных (рис. 2.17) имеет следующие поля: SFS (три байта) - стартовая последовательность пакета DA - адрес назначения, SA - адрес источника, далее может быть один байт информации маршрутизатора, данные, CRC -41 байта контрольного кода EES - конечная последовательность пакета.

Поле SFS состоит из двух байт SD и АС (см. кадр маркера) и байта FC - управление кадром (рис. 2.18), где F - тип кадра, г - резерв IBM, Z - биты управления. Кадр, который передается PC, получившими доступ к сети может быть кадром типа LLC, т. е. кадром управления логическим каналом (FF = 01), либо кадром MAC, т. е. кадром управления доступа к сети (FF = 00). Управляющие биты Z относятся только к МАС-кадрам. Информация, содержащаяся в Z, определяет способ кодирования этого кадра во входном буфере PC назначения. Каждая PC имеет обычный буфер 0000 и экспресс буфер (коды, отличные от 0000).

Рисунок 2.18

В сетях TR используют 3 типа адресов: индивидуальные, групповые, функциональные. При индивидуальной адресации каждая PC имеет свой уникальный адрес, при групповой адресации возможна адресация как одной, так и целой группы PC, благодаря чему по одному адресу выполняется обращение к группе PC - реализуется режим широковещательной передачи. Функциональная адресация реализуется из-за того, что PC, входящим в кольцо, приходится взаимодействовать со станциями, осуществляющими общие функции. Одни функциональные адреса заранее определены архитектурой TR, другие могут назначаться пользователем в зависимости от потребностей (Табл. 2.6).

Таблица 2.6

В Ethernet при задании индивидуальной адресации использовалась каноническая адресация К, а в сетях TR - неканоническая адресация (НК) при которой каждый 16-ричный символ перекодируется так:

Например, тот же самый шестибайтовый адрес в сети Ethernet, записаный шестнадцатиричным кодом в виде 080020123356 в сети TR будет пред­ставлен в форме: 100004482С6А, так как в сетях TR используют обратный порядок битов в каждом байте.

В поле DA определенные биты имеют специальное назначение. Бит 0 в байте 0 указывает, является ли адрес индивидуальным (код равен 0), либо групповым (код равен 1). Бит 1 в нулевом байте адреса указывает, каким является администрирование адреса: универсальным - 0 или локальным - 1. При универсальном администрировании используются адреса, присвоенные производителями сетевых плат, при локальном администрировании приме­няются адреса, задаваемые программно или с помощью установки адрес­ных переключателей на платах. При записи нуля в бит 0 второго байта за­дается функциональный адрес.

Поле данных имеет максимальную длину соответственно 4.500 или 18 тыс. байт. Если кадр адресован узлу другой сети, путь к которому лежит че­рез маршрутизатор, то в поле данных включается информация о маршруте. Длина поля адреса может составлять 2 или 6 байт. В первом случае семь бит нулевого байта кодируют номер кольца, первый байт кодирует адрес станции. Во втором случае номер кольца кодируется 14 битами, а адрес станции - четырьмя байтами.

Кадр данных заканчивается байтом FS (статус пакета):

Рисунок 2.19

здесь r - 4 бита резерва, А - бит распознавания адреса, С - бит копирования кадра. Для надежности эти биты дублируются. Байт FS не учитывается при формировании CRC (рис. 2.19). Познакомимся с особенностями работы сети TR. Активный монитор кольцевой сети TR выпол­няет главную управляющую роль в кольце. Он поддерживает передачу дан­ных и управляющей информации, циркулирующей между всеми PC, под­ключенными к кольцу. Активный монитор обеспечивает поддержку главно­го тактового генератора, инициирует процедуру уведомления соседа и осу­ществляет ее контроль, обеспечивает реализацию временных задержек в кольце, осуществляет контроль передачи маркеров и кадров, выявляет ис­порченные и утерянные маркера и кадры, выполняет очистку кольца.

Главный тактовый генератор синхронизирует тактовые генераторы всех PC. Активный монитор регулярно выдает МАС-кадр не реже, чем через ка­ждые 7 секунд, который называется "активный монитор функционирует (AMP - Active Monitor Present)". Получившие этот кадр PC инициируют процедуру уведомления соседа. Контроль этого процесса осуществляется с помощью нескольких таймеров протокола TR. Для обеспечения требуемой задержки в кольце активный монитор вводит так называемый 24-битовый шаблон задержки. Благодаря такой задержке будет обеспечена полная пе­редача маркера станции-получателю, который был послан станцией-отправителем. Активный монитор анализирует бит монитора в поле управ­ления доступом каждого поступившего маркера или кадра. Получение па­кета, в котором бит монитора М = 1, является признаком того, что сообще­ние обошло сеть и не нашло нужного адресата.

Любая PC, которая получает сообщение, обязана послать новый маркер, в котором бит монитора равен нулю. Если бит монитора поступившего со­общения равен единице, активный монитор выполняет процедуру очистки кольца. Максимальное время оборота кадра по кольцу ограничивается ве­личиной 10 мс. Для проверки этого интервала активный монитор контроли­рует таймер протокола TR, который называется AT (Any Token). Для этого активный монитор пытается обнаружить начальный разделитель кадра или маркера в пределах этого заданного интервала. Если же по истечении этого интервала начальный разделитель не обнаруживается, также выполняется процедура очистки кольца. Очистка кольца выполняется активным мони­тором не только при нарушении того или иного процесса в TR, но также при нарушении синхронизации между отдельными PC. Для очистки кольца активный монитор вырабатывает в режиме широковещательной передачи кадр "очистка кольца" (Ring Purge). При этом в процессе очистки кольца обнуляются все таймеры протокола TR.

В случае обнаружения нарушений в своей работе, в работе своего бли­жайшего соседа или соединительном кабеле PC выдает в кольцо так назы­ваемый сигнальный кадр предупреждения, то есть МАС-кадр. Этот кадр адресуется всем PC, подключенным к кольцу. Использование такой проце­дуры позволит локализовать неисправность до уровня, который называется доменом неисправности, включающего PC, ее активного соседа и кабель между ними.

В 1985 г. ком­пании IBM и TI разработали набор ИС - TMS 380, которые реализовали в стандарте IEEE 802.5 функции физического и канального уровней модели OSI. В этот набор входят 5 ИС: TMS 38051, TMS 38052 выполняли функции приема и передачи пакета, интерфейса с кабелем, проверку отсутствия повреждений в кабеле. Схема TMS 38020 реализует функции протокола IEEE 802.5, a TMS 38010 представляет собой специализированный сетевой 16-разрядный контроллер, который реализует программу, записанную в ROM. В состав этого контроллера входит буферная память на 2,75 Кбайт. Схема ROM содержит коды программ, выполняющих функции управления и диагностики. Последняя разработка - набор двух ИС, получивший название "сетевой поток" (IBM LAN Streamer) - состоят из контроллера протокола TR и 32-разрядного сетевого контроллера TMS 380C16. Использование на- бора этих ИС обеспечивает поддержку приложений мультимедиа, передачу данных и видео изображений в режимах различных приоритетов.

Большинство сетевых адаптеров Token Ring обладают способностью удаленной загрузки программ (RPL - Remote Program Load), что позволяет сетевым компьютерам подключаться к серверу с помощью установленной на плате PROM. Эта память содержит программы, позволяющие входить в кольцо, осуществлять доступ к файл-серверу и общаться с сетевой опера­ционной системой.

В первых сетях TR функции концентратора выполняет устройство меж­станционного доступа MAU IBM 8228. Это устройство содержало 8 вход­ных портов, порт ввода-вывода, и являлось пассивным устройством, в ко­тором отсутствовал источник питания. В последнее время компания IBM выпустила устройство управляемого доступа CAU (Controlled Access Unit) IBM 8230, представляющее собой высокоинтеллектуальный активный кон­центратор. Это устройство представляет собой центр для подключения группы из 20 абонентов LAM. Эти абоненты могут содержать либо разъемы DB9, либо RJ45.

К CAU можно подключать до 4 LAM, что позволяет создать сеть TR, состоящую из 80 PC.