Практическая работа №2

Наименование: Сравнительный анализ сетей с маркерным методом доступа

1. Цель: Изучить маркерный метод доступа на примере сетей Token Ring и FDDI

2. Литература:

1. Олифер в.Г., Олифер н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учебник для вузов. 3-е изд. – сПб.: Питер. 2009

2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Основы компьютерных сетей. – СПб.: Питер, 2009

3. Задание:

3.1 Изучить технологию Token Ring. Зарисовать рисунок и описать, как будет передаваться маркер и данные согласно своему варианту.

№ варианта	Количество станций в кольце	Передающая станция	Принимающая станция	Активный монитор	Скорость передачи
1	8	№1	№6	№7	4Мбит/с
2	9	№2	№7	№8	4Мбит/с
3	10	№3	№8	№9	16Мбит/с
4	8	№4	№5	№2	16Мбит/с
5	9	№5	№9	№3	4Мбит/с
6	10	№6	№10	№4	4Мбит/с
7	8	№7	№1	№5	16Мбит/с
8	9	№9	№2	№6	16Мбит/с
9	10	№10	№3	№8	4Мбит/с
10	8	№8	№4	№6	4Мбит/с

3.2 Сеть Token Ring состоит из 100 станций, длина кольца равна 2000м. Скорость передачи данных составляет 16 Мбит/с. Время удержания маркера выбрано 10 мс. Каждая станция передает кадры фиксированного размера в 4000 байт и полностью использует время удержания маркера для передачи своих кадров. Подсчитайте, какой выигрыш дает механизм раннего освобождения маркера для этой сети.

3.3 Изучить технологию FDDI. Зарисовать, как происходит реконфигурация сети при обрыве кабеля.

3.4 Записать в таблицу основные характеристики сетей Token Ring и FDDI.

Характеристика	Технология Token Ring	Технология FDDI
Скорость передачи данных
Максимальная длина кольца
Максим. число станций в кольце
Время удержания маркера
Среда передачи данных

4. Содержание отчета:

4.1 Наименование и цель работы;

4.2 Рисунок своего варианта;

4.3 Выполненные расчеты;

4.4 Заполненная таблица с характеристиками технологий;

4.5 Ответы на контрольные вопросы

4.6 Вывод о проделанной работе

5. Контрольные вопросы:

5.1 Какие функции выполняет активный монитор в технологии Token Ring?

5.2 Какие цели преследовали разработчики технологии FDDI и как они эти цели достигли?

5.3 Чем заменили приоритеты кадров технологии Token Ring в технологии FDDI?

ПРИЛОЖЕНИЕ:

Технология Token Ring

Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями — 4 и 16 Мбит/с. Смешение в одном кольце станций, работающих на разных скоростях, не допускается. Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мбит/с, имеют некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мбит/с.

В сети Token Ring определены процедуры контроля работы сети, которые опираются на свойство обратной связи, изначально присущее кольцеобразной структуре — посланный кадр всегда возвращается к станции-отправителю.

Для контроля сети одна из станций исполняет роль так называемого активного монитора. Активный монитор выбирается во время инициализации кольца, критерием выбора служит максимальное значение MAC-адреса. Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний в работоспособном состоянии каждые 3 секунды генерирует специальный кадр, обозначающий его присутствие. Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выборов нового активного монитора.

В сети Token Ring любая станция всегда непосредственно получает данные только от одной станции — той, которая является предыдущей в кольце. А передает данные своему ближайшему соседу вниз по потоку данных. Получив токен, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для передачи продвигает токен к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении токена изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде для передачи своих данных. Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Кадр снабжается адресами приемника и источника.

Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой. Все станции кольца ретранслируют кадр побитно, как повторители. Если кадр проходит через станцию назначения, то, распознав свой адрес, эта станция копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, получив его с подтверждением приема, изымает свой кадр из кольца и передает в сеть новый токен, давая другим станциям сети возможность передавать данные.

Время владения разделяемой средой в сети Token Ring ограничивается фиксированной величиной, называемой временем удержания токена. После истечения этого времени станция обязана прекратить передачу собственных данных (текущий кадр разрешается завершить) и передать токен далее по кольцу. Станция может успеть передать за время удержания токена один или несколько кадров в зависимости от размера кадров и величины времени удержания токена.

Обычно время удержания токена по умолчанию равно 10 мс, а максимальный размер кадра в стандарте 802.5 не определен. Для сетей 4 Мбит/с он, как правило, равен 4 Кбайт, а для сетей 16 Мбит/с — 16 Кбайт. Это связано с тем, что за время удержания токена станция должна успеть передать хотя бы один кадр. При скорости 4 Мбит/с за время 10 мс можно передать 5000 байт, а при скорости 16 Мбит/с — 20 000 байт. Максимальные размеры кадра выбраны с некоторым запасом.

В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется модернизированный вариант алгоритма доступа к кольцу, называемый алгоритмом раннего освобождения токена. В соответствии с ним станция передает токен доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра.

Для различных видов сообщений, передаваемых кадрами, 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). Токен также всегда имеет некоторый уровень текущего приоритета. Станция имеет право захватить переданный ей токен только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать, выше приоритета токена (или равен ему). В противном случае станция обязана передать токен следующей по кольцу станции.

Технология FDDI

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

- повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с;

- повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода;

- максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети.

Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности, должны быть подключены к обоим кольцам.

В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного (Primary) кольца, этот режим назван режимом Thru - «сквозным» или «транзитным». Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.

В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным, вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть «свертывание» колец. Операция свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении, а по вторичному - в обратном. Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа. Этот метод очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом маркерного кольца. Отличия метода доступа заключаются в том, что время удержания маркера в сети FDDI не является постоянной величиной, как в сети Token Ring. Это время зависит от загрузки кольца - при небольшой загрузке оно увеличивается, а при больших перегрузках может уменьшаться до нуля. Эти изменения в методе доступа касаются только асинхронного трафика, который не критичен к небольшим задержкам передачи кадров. Для синхронного трафика время удержания маркера по-прежнему остается фиксированной величиной. Механизм приоритетов кадров, аналогичный принятому в технологии Token Ring, в технологии FDDI отсутствует. Разработчики технологии решили, что деление трафика на 8 уровней приоритетов избыточно и достаточно разделить трафик на два класса - асинхронный и синхронный, последний из которых обслуживается всегда, даже при перегрузках кольца.