7.6.4. Сети Token Ring

Версия сети Token Ring была представлена IBM в 1984 г. как часть предложенного фирмой способа объединения в сеть всего ряда выпускаемых IBM компьютеров и компьютерных систем. В 1985 г. Token Ring стала стандартом.

От других сетей Token Ring отличает не только наличие уникальной кабельной системы, но и использование метода доступа с передачей маркера. Топология типичной сети − звезда/кольцо. Соединение выполняет­ся через концентратор в виде звезды, а физическое кольцо реализу­ется в концентраторе. Кабельная система − неэкранированная и экранированная витая пара (UTP, STP). Скорость передачи — 4 и 16 Мбит/с.

Когда в сети начинает работать первый компьютер, он генери­рует маркер. Маркер проходит по кольцу от компьютера к компью­теру (направление движения маркера зависит от оборудования), пока один из них не сообщит о готовности передать данные и не возьмет управление маркером на себя. Маркер — это предопределенная по­следовательность бит, которая позволяет компьютеру отправить дан­ные по кабелю. Когда маркер захвачен каким-либо компьютером, другие передавать данные не могут. Захватив маркер, компьютер от­правляет кадр данных в сеть. Кадр проходит по кольцу, пока не дос­тигнет узла с адресом, соответствующим адресу приемника в кадре. Компьютер-приемник копирует кадр в буфер приема и делает помет­ку в поле статуса кадра о получении информации. Кадр продолжает передаваться по кольцу, пока не достигнет отправившего его компь­ютера, который и удостоверяется, что передача прошла успешно. Компьютер изымает кадр из кольца и возвращает туда маркер. В сети одномоментно может передаваться только один маркер, причем толь­ко в одном направлении.

Передача маркера — детерминистический процесс. Это значит, что самостоятельно начать работу в сети (как при методе доступа CSMA/CD) компьютер не может. Он может передавать данные толь­ко после получения маркера. Каждый компьютер действует как од­нонаправленный повторитель, регенерируя маркер и посылая его дальше по кольцу.

Основным компонентом сетей Token Ring является концентра­тор, реализующий физическое кольцо. В сети с передачей маркера вышедший из строя компьютер или соединение останавливают дви­жение маркера, что ведет к прекращению работы всей сети. Концен­траторы разработаны таким образом, чтобы обнаруживать вышедшую из строя плату СА и вовремя отключать ее. Эта процедура позволяет обойти отказавший компьютер, поэтому маркер продолжает цирку­лировать по сети.

7.7. СетеВые протоколы

Протоколы − это набор правил и процедур, регулирующих по­рядок осуществления некоторой связи. Протоколы реализуются во всех областях деятельности человека, например, дипломатических. В сетевой среде — это правила и технические процедуры, позволяю­щие нескольким компьютерам общаться друг с другом.

Различают три определяющих свойства протоколов:

1. Каждый протокол предназначен для различных задач и имеет свои преимущества и недостатки.

2. Протоколы работают на разных уровнях модели OSI. Функ­ции протокола определяются уровнем, на котором он работает.

3. Несколько протоколов могут работать совместно. В этом слу­чае они образуют так называемый стек, или набор протоколов. Как сетевые функции распределяются по всем уровням модели OSI, так и протоколы совместно работают на различных уровнях стека. Например, Прикладной уровень протокола TCP/IP соответствует уровню Представления модели OSI. В совокупности протоколы опреде­ляют полный набор функций и возможностей стека.

Передача данных по сети должна быть разбита на ряд последо­вательных шагов, каждому из которых соответствует свой протокол. Эти шаги должны выполняться на каждом сетевом компьютере в одной и той же последовательности. На компьютере-отправителе они выполняются сверху вниз, а на компьютере-получателе — снизу вверх.

Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом выполня­ет следующие действия: разбивает данные на небольшие блоки − пакеты, с которыми может работать протокол; добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог опреде­лить, что эти данные предназначены именно ему; подготавливает данные к передаче через плату СА по сетевому кабелю.

Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, но в обратном порядке. Он принимает пакеты дан­ных из сетевого кабеля и через плату СА передает пакеты в компью­тер. Затем он удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером-отправителем; копирует данные из пакета в бу­фер для их объединения в исходный блок данных; передает прило­жению собранный из пакетов блок данных в том формате, который использует это приложение.

И компьютеру-отправителю, и компьютеру-получателю необхо­димо выполнять каждое действие одинаковым способом, чтобы от­правленные данные совпали с полученными.

До середины 80-х гг. большинство ЛВС были изолированными. С развитием ЛВС и увеличением объема передаваемой ими инфор­мации они стали компонентами больших сетей. Данные, передавае­мые из одной локальной сети в другую по одному из возможных мар­шрутов, называются маршрутизированными, а протоколы, поддерживающие передачу данных между сетями по нескольким мар­шрутам, — маршрутизируемыми. Такие протоколы служат для объе­динения локальных сетей, поэтому их роль постоянно возрастает.

Модель OSI помогает определить, какие протоколы нужно ис­пользовать на каждом ее уровне. Продукты разных производителей, которые соответствуют этой модели, способны вполне корректно взаимодействовать друг с другом. ISO, IEEE, ANSI, ITU и другие организации по стандартизации разработали протоколы, соответствующие некоторым уровням моде­ли OSI.

TCP/IP — стандартный промышленный набор протоколов, обеспе­чивающий связь в неоднородной среде, т.е. между компьютерами разных типов. Совместимость — одно из основных преимуществ TCP/IP, поэтому его поддерживают большинство ЛВС. Кроме того, TCP/IP предоставляет маршрутизируемый протокол для корпоратив­ных сетей и доступ в Интернет. Из-за своей популярности TCP/IP стал стандартом де-факто для межсетевого взаимодействия. У TCP/IP есть два главных недостатка: большой размер и недостаточная скорость работы. Но для современных ОС это не является пробле­мой (проблема только у DOS-клиентов), а скорость работы сравни­ма со скоростью работы протокола IPX.

Стек TCP/IP включает и другие протоколы:

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) − для обмена E-mail;

• FPT (File Transfer Protocol) — для обмена файлами;

• SNMP (Simple Network Management Protocol) — для управле­ния сетью.

TCP/IP разрабатывался специалистами МО США как маршру­тизируемый, надежный и функциональный протокол. Он также пред­ставляет собой набор протоколов для ГВС. Его назначение - обес­печивать взаимодействие между узлами даже в случае ядерной войны. Сейчас ответственность за разработку TCP/IP возложена на сообще­ство Интернет в целом. Установка и настройка TCP/IP требует зна­ний и опыта со стороны пользователя, однако применение TCP/IP предоставляет ряд существенных преимуществ.

Протокол TCP/IP в точности не соответствует модели OSI. Вме­сто семи уровней в нем используется только четыре:

1. Уровень сетевого интерфейса.

2. Межсетевой уровень.

3. Транспортный уровень.

4. Прикладной уровень.

Каждый из них соответствует одному или нескольким уровням модели OSI.

Уровень сетевого интерфейса, относящийся к Физическому и Канальному уровням модели OSI, напрямую взаимодействует с се­тью. Он реализует интерфейс между сетевой архитектурой (Ethernet или Token Ring) и Межсетевым уровнем.

Межсетевой уровень, относящийся к Сетевому уровню модели OSI, использует несколько протоколов для маршрутизации и достав­ки пакетов. Для этого используются маршрутизаторы, которые ра­ботают на Сетевом уровне и могут переадресовывать и маршрутизи­ровать пакеты через множество сетей, обмениваясь информацией между отдельными сетями.

Транспортный уровень, соответствующий Транспортному уровню модели OSI, отвечает за установку и поддержание соединения меж­ду двумя хостами. Транспортный уровень отвечает также за отправ­ку уведомлений о получении данных, управление потоком, упорядо­чение пакетов и их повторную передачу. Transmission Control Protocol (TCP) отвечает за надежную передачу данных между узлами. Это ори­ентированный на соединение протокол, поэтому он устанавливает се­анс связи между двумя компьютерами прежде, чем начать передачу.

Прикладной уровень, соответствующий Сеансовому, Представи­тельскому и Прикладному уровням модели OSI, соединяет в сети приложения.