Сетевая технология Token Ring

Сетевая технология Token Ring была разработана компанией IBM в начале 80-х годов ХХ века. В дальнейшем она стала основой стандарта IEEE 802.5. Данная технология является основной технологией IBM для локальных сетей и по популярности занимает второе место после технологии Ethernet.

Локальные сети Token Ring/IEEE 802.5 могут иметь кольцевую (рис. 3.16) или звездообразную (рис. 3.17) физическую топологию, но логически данные всегда передаются по кольцу последовательно в одном направлении от одной абонентской системы к другой. В случае звездообразной топологии сеть строится на основе специального концентратора, способного автоматически отключать неисправные абонентские системы и реконфигурировать сеть.

 

 

Рис. 3.16. Сеть Token Ring/IEEE 802.5 с кольцевой топологией

 

 

Рис. 3.17. Сеть Token Ring/IEEE 802.5 с топологией звезда

 

В сетях Token Ring/IEEE 802.5 используется детерминированный маркерный метод доступа к разделяемой среде передачи данных, в качестве которой может использоваться витая пара или волоконно-оптический кабель (рис. 3.8).

При этом методе передачи информации по сети циркулирует небольшой блок данных ‑ маркер. Каждая абонентская система принимает маркер и может удерживать его в течении определенного времени. Если АС не готова передавать информацию, то она просто ретранслирует маркер следующей абонентской системе. Если АС начинает передачу, она модифицирует маркер, который преобразовывается в последовательность «начало блока данных», после которой следует собственно передаваемая информация. На время прохождения данных маркер в сети отсутствует, таким образом, остальные АС не имеют возможности передачи и конфликты (коллизии) в сети невозможны в принципе. При прохождении АС-назначения информация копируется в буфер ее сетевого адаптера с установлением признаков распознавания адреса и копирования и продолжает передаваться по кольцу, пока не достигнет абонентской системы-отправителя, где удаляется окончательно (рис. 3.18).

Для обработки возможных ошибок, таких как потеря маркера, в состав сети включается АС с особыми полномочиями (активный монитор). Она может удалять информацию, отправитель которой не может удалить ее самостоятельно, а также восстанавливать потерянный маркер. Поскольку для Token Ring всегда можно заранее рассчитать максимальную задержку доступа к среде для передачи информации, она может применяться в различных автоматизированных системах управления, производящих обработку информации и управление процессами в реальном масштабе времени. Для сохранения работоспособности сети при возникновении неисправностей предусмотрены специальные алгоритмы, позволяющие в ряде случаев изолировать неисправные участки путем автоматической реконфигурации. Скорость передачи, описанная в IEEE 802.5, составляет 4 Мбит/с, однако существует также реализация 16 Мбит/с, разработанная в результате развития технологии Token Ring. Локальные сети ЭВМ с детерминированным доступом позволяют организовать обработку и передачу информации в реальном масштабе времени.

 

Рис. 3.18 Метод маркерного доступа: t₁ ‑ предоставление маркера АС1, модификация маркера и отправка информационного кадра А; t₂ ‑ прием и ретрансляция кадра А абонентской системой АС2; t₃ ‑ прием кадра АС3, распознавание адреса и запись кадра в буфер, установка признаков распознавания адреса и копирования (А*), дальнейшая ретрансляция кадра; t₄ ‑ прием и ретрансляция кадра А* абонентской системой АС4; t₅ ‑ прием и удаление из кольца абонентской системой АС1 кадра А*; t₆ ‑ передача маркера АС2

Сетевая технология FDDI

 

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface ‑ оптоволоконный интерфейс распределенных данных) была разработана в 1986 ‑ 1988 годах комитетом Американского национального института стандартов (ANSI ‑ American National Standard Institute). Она явилась дальнейшим развитием технологии Token Ring и стала первой технологией локальных сетей ЭВМ, использовавшей в качестве передающей среды оптоволоконный кабель.

Причинами разработки новой сетевой технологии стали возросшие требования к пропускной способности и надежности локальных сетей. Технология FDDI обеспечивает передачу данных по двойному кольцу оптоволоконного кабеля со скоростью 100 Мбит/с (рис. 3.19).

 

 

Рис. 3.19. Сеть FDDI

 

Протяженность кольца может составлять до 100 км. Максимальное количество абонентских систем 500. Максимальное расстояние между АС ‑ 2 км при использовании многомодового оптоволокна и 6-8 км ‑ при одномодовом оптоволокне.

В локальных сетях FDDI используется бесприоритетный детерминированный маркерный метод доступа к передающей среде. Технология FDDI предусматривает деление передаваемого по сети трафика на синхронный и асинхронный, что позволяет обрабатывать информацию в реальном масштабе времени. Полоса пропускания сети, выделяемая для синхронного трафика, предоставляется абонентским системам при передаче критичной к временным задержкам информации (аудио- и видеоинформация). Полоса пропускания под асинхронный трафик предоставляется абонентским системам при передаче данных, допускающих значительные временные задержки.

Применение двух оптоволоконных колец позволяет существенно повысить надежность сети. В обычном режиме передача данных происходит по основному (первичному) кольцу, вторичное кольцо не задействуется (рис. 3.19). При возникновении неисправности в основном кольце (обрыв передающей среды, отказ оборудования АС) вторичное кольцо объединяется с первичным, вновь образуя замкнутое кольцо (рис. 15.8). При множественных неисправностях сеть распадается на отдельные кольца. Реконфигурация сети выполняется сетевыми адаптерами абонентских систем или концентратором с помощью специальных оптических переключателей.

 

 

Рис. 3.20. Реконфигурация сети FDDI при отказах

 

Основными достоинствами технологии FDDI являются высокая надежность и пропускная способность сети, большие расстояния между абонентскими системами.

К недостаткам технологии относятся высокая стоимость сетевого оборудования и сложность его монтажа.

Основными областями применения технологии FDDI является построение высокоскоростных магистральных или широкомасштабных локальных сетей ЭВМ [17].

Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сетей CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество ‑ большие допустимые расстояния между абонентскими системами (расстояния между АС не более 100 м).

 

Контрольные вопросы

1. Что называют локальной сетью ЭВМ?

2. Что является основными особенностями локальных сетей ЭВМ?

3. В каких областях применяются локальные сети ЭВМ?

4. Чем характеризуются и как классифицируются локальные сети ЭВМ?

5. Что понимается под архитектурой сетей ЭВМ?

6. Что является оконечным оборудованием локальных сетей ЭВМ?

7. Что понимается под коммуникационным оборудованиемлокальных сетей ЭВМ?

8. Что понимается под концентратором или хабом?

9. Какую функцию для локальных сетей ЭВМ выполняют устройства bridge (мост), switch (коммутатор) и router (маршрутизатор)?

10. Что понимается под модемным пулом?

11. Что понимается под структурированной кабельной системой (Structured Cabling System, SCS)?

12. Что называется сетевой технологией?

13. В чем состоит принцип построения и функционирования сетевой технологии Ethernet&

14. В чем состоит метод доступа к среде передачи данных CSMA/CD?

15. В чем состоит принцип функционирования сетевой технологии Token Ring.