Методы управления обменом

В сети типа «активная звезда»

Преимуществами такого централизованного обмена являются:

· невозможность конфликтов;

· гарантированное время доступа.

1-й метод: «Активный центр.

Центральный абонент с помощью управляющих пакетов опрашивает по очереди периферийных абонентов (см. рис.1.2.). Абонент, нуждающийся в передаче, посылает ответ и сразу же начинает передачу, По окончании его сеанса связи, центральный абонент продолжает опрос по кругу.

2-й метод: «Пассивный центр».

При таком алгоритме абонент ждет запросы от периферийных абонентов и удовлетворяет их в порядке очереди.

В сети типа «шина»

1-й метод —«централизованное управление».

В этом случае физически сеть – «шина», а логически – «звезда». Один из абонентов (центральный) посылает по очереди всем остальным запросы, а затем разрешает, если это нужно, передачу (см. рис.1.7.). По окончании передачи абонент сообщает об этом центру и тот продолжает опрос.

2-й метод — «децентрализованное управление».

Решение принимается каждым абонентом самостоятельно исходя из анализа состояния сети. Существует множество алгоритмов (сценариев) доступа. Остановимся на трех из них.

1-й алгоритм.

CSMA (Carrier-Sense Multiple Access) —множественный доступ с контролем несущей (МДКН).

Абонент, желающий передать данные, следит за состоянием сети и в случае ее занятости ждет освобождения. Этот этап определяется как контроль несущей частоты, т.к. применяется код Манчестер II и, следовательно, можно говорить о несущей частоте. После освобождения канала абонент начинает передачу и отсылает свой пакет данных.

Столкновения пакетов от нескольких абонентов обнаруживаются только на этапе проверки контрольной суммы у получателя. Отправитель информируется об ошибке и искаженные пакеты передаются повторно. Такой метод применяется , например, в сети PC NET.

2-й алгоритм.

CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (МДКН/ОК).

Начало этого алгоритма аналогично CSMA, т.е. производится прослушивание канала и передача пакета после его освобождения. Однако начав передачу пакета абонент продолжает анализировать сигнал в канале. Обнаружив столкновение пакетов (по искажению передаваемой им информации) абонент передает еще некоторое время (усиливает столкновение, чтобы гарантировать его обнаружение другими абонентами), а затем отключается.

После этого абонент выдерживает случайно выбираемый интервал времени, после чего повторяет попытку передачи, контролируя столкновения. Время задержки определяется как: T _зад = N^. t₀, где N – случайное число; t₀ – равняется 2L/V, где L – длина сети, V – скорость распространения сигнала в используемом канале.

Если возникает повторное столкновение, то существует достаточно много алгоритмов задания последующего T _зад. При одном из вариантов это время каждый раз увеличивается в 2 раза.

Сеть Ethernet использует этот метод с t₀ = 51,2 мкс.

Недостатками метода CSMA/CD являются:

· Негарантированное время доступа;

· Метод плохо реагирует на высокую загрузку (выше 30%).

3-й алгоритм.

CSMA/CA (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance) — множественный доступ с контролем несущей и избежанием конфликтов.

После освобождения сети всеми ожидавшими абонентами передаются не пакеты, а специальный сигнал, контролируя который они обнаруживают конфликты в канале. Таким образом здесь сталкиваются не пакеты, а только эти сигналы. Примером сети с таким алгоритмов является Omninet.

В ЛВС типа «кольцо»

Маркерный метод управления.

При таком алгоритме исключены конфликты, т.к. применяется метод временного распределения сети между абонентами. Этот метод можно также определить как метод опроса или детерминированным и централизованным.

Рис1.8.

(a) Абонент (у которого есть что передавать) ждет “свободный маркер” (со специальной отметкой). Получив маркер абонент помечает его как “занятый” и добавляет к нему свой пакет. Полученная связка (маркер +пакет) отправляется далее по кольцу.

(b) Абонент, распознавший свой адрес, принимает пакет, устанавливает в маркере специальный бит подтверждения и отправляет связку (метка +пакет) далее.

(c) Абонент-отправитель получает обратно свою посылку, освобождает маркер (помечает его как «свободный») и отправляет маркер далее по кольцу. Из анализа бита подтверждения (в маркере) отправитель выясняет, был ли пакет принят адресатом.

При таком методе один из абонентов в кольце должен следить за сохранностью маркера. Метод характерен гарантированным временем доступа, которое равно N^.t_пк, где N – число абонентов в кольце; t_пк – время прохождения пакета по кольцу.

Этот метод применяется в кольцевых сетях Token Ring, а также в шинных сетях (Arcnet-Bus) и в «звезде» (Arcnet Star). В последних случаях организуется «логическое кольцо», т.е. все абоненты передают друг другу пакеты по замкнутой цепочке (см. рис.1.9.).

Метод кольцевых сегментов (слотов).

Примером такой сети может служить одна из первых ЛВС – Cambridge Ring.

В отличие от предыдущего метода здесь могут передавать одновременно несколько абонентов. Вместо одного маркера в сети используется несколько слотов (от 2 до 8), которые выполняют функцию близкую к маркеру — функцию временных меток. В интервале между слотами может поместиться от 8 до 32 байт информации. Алгоритм обмена следующий:

a) Абонент разбивает подготовленную к передаче информацию на маленькие пакеты – слоты.

b) Абонент дожидается свободного слота в кольце и загружает туда свой пакет. В каждом слоте имеются: признак занятости, поля сетевых адресов приемника и передатчика, а также бит признака конца передачи.

c) Абонент-получатель выбирает информацию из слота и устанавливает в нем бит подтверждения.

d) Передавший слот абонент получает его обратно после полного оборота по кольцу, анализирует бит подтверждения и помечает слот как свободный.

Передачу по этому методу могут вести сразу несколько абонентов, причем они не обязательно занимают соседние слоты.

В данном методе необходим монитор или центральный узел, который бы следил за сохранностью слотов и восстанавливал их в случае утери.

Метод вставки регистров.

Рис.1.10.