Функции методов доступа

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Методы доступа

Функции методов доступа

Компьютеры сети должны распределять среду передачи между собой. Однако если два компьютера передали данные в линию передачи в одно и то же время, пакеты данных от одного компьютера могут столкнуться с пакетами от другого компьютера и оба выставленных пакета данных будут уничтожены. (Анимация)

Если данные посылаются в сеть от одного пользователя к другому, или поступают от сервера, должно быть выполнено несколько условий:

· Проход по кабелю без смешения с другими данными

· Быть доступным компьютеру-приемнику (здесь компьютер 2) с приемлемой гарантией того, что не будет нарушений при столкновении (коллизии) данных в течение передачи.

(Анимация)

Установленные правила, определяющие, каким образом компьютер выдает данные в среду передачи и извлекает данные из нее, называются методом доступа.

Методы доступа должны быть совместимыми на пути обработки данных. Если различные компьютеры используют различные методы доступа, сеть наверняка бы не функционировала, так как некоторые методы доминировали бы в сети.

Методы доступа предохраняют от одновременного доступа к кабелю. Гарантией того, что только один компьютер в данный момент времени может выставлять данные в среду передачи является то, что методы доступа сохраняют передаваемые и принимаемые по сети данные при организации процесса обмена данными. (Анимация)

При методе доступа CSMA/CD каждый компьютер сети, включая клиентов и серверы, проверяет кабель для передачи в сети:

1. Компьютер «чувствует», что кабель свободен, когда нет передачи по кабелю.

2. Компьютер может посылать данные.

3. Если в кабеле присутствуют данные, ни один компьютер не может передавать до тех пор, пока получатель примет все данные и кабель снова станет свободным. (Анимация)

Помните, если два или более компьютера начнут передачу одновременно, точно в один и тот же момент времени, будет столкновение. Когда это случается, два компьютера прекращают передачу на случайный отрезок времени и затем пытаются повторить передачу.

С этих точек зрения, название метода доступа - случайный множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов CSMA/CD (carrier cense multiple access with collision detection) имеет смысл. Компьютер проверяет или “чувствует” (слышит) среду передачи (контроль несущей). Обычно имеется много компьютеров в сети, пытающихся передать данные (multiply access), в то же самое время прослушивающих, происходят ли какие-то столкновения, которые заставляют компьютеры ожидать, перед тем как повторить передачу. (Анимация)

CSMA/CD известен как состязательный метод, потому что компьютеры в сети состязаются или конкурируют между собой за получение возможности передать данные.

Когда вы начинаете проигрывание («play»), заметьте, что компьютеры 3, 4 и 6, все трое, готовы к передаче. Компьютер 6 получает доступ к кабелю. Компьютеры 3 и 4 готовы к передаче. Зеленый шарик над компьютерами 3 и 4 показывает, что они готовы к передаче. (Анимация)

Метод CSMA/CA (случайный множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий) не столь популярен как CSMA/CD или эстафетная передача маркера. При CSMA/CA каждый компьютер подает сигнал тому компьютеру, которому он собирается осуществлять передачу данных непосредственно перед передачей. А остальные станции, получив предупреждение, откладывают свою передачу на случайный интервал времени. Данная процедура минимизирует число коллизий.

Однако подача сигнала перед отправкой данных делает более нагруженным трафик данных, пересылаемых по кабелю, и соответственно снижает производительность. Именно за низкое быстродействие метод CSMA/CA менее популярен, нежели CSMA/CD. (Анимация) применяется в основном в беспроводных сетях.

Аналогия с разговором Хорошей аналогией взаимодействиям в среде Ethernet может служить разговор группы вежливых людей в небольшой темной комнате. При этом аналогией электрическим сигналам в коаксиальном кабеле служат звуковые волны в комнате. Каждый человек слышит речь других людей (контроль несущей). Все люди в комнате имеют одинаковые возможности вести разговор (множественный доступ), но никто не говорит слишком долго, так как все вежливы. Если человек будет невежлив, то его попросят выйти (т.е. удалят из сети).Все молчат, пока кто-то говорит. Если два человека начинают говорить одновременно, то они сразу обнаруживают это, поскольку слышат друг друга (обнаружение столкновений). В этом случае они замолкают и ждут некоторое время, после чего один из них вновь начинает разговор. Другие люди слышат, что ведется разговор, и ждут, пока он кончится, а затем могут начать говорить сами. Каждый человек имеет собственное имя (аналог уникального Ethernet-адреса). Каждый раз, когда кто-нибудь начинает говорить, он называет по имени того, к кому обращается, и свое имя, например, "Слушай Петя, это Андрей,... ля-ля-ля..." Если кто-то хочет обратиться ко всем, то он говорит: "Слушайте все, это Андрей,... ля-ля-ля "(широковещательная передача).

Передача маркера

В эстафетной передаче (передача маркера) специальный тип пакета вызывает маркер, циркулирующий по кабелю от компьютера к компьютеру.

В то время как маркер используется одним компьютером, другие компьютеры не могут передавать данные, так как только один компьютер в данный момент времени может использовать маркер, и поэтому нет состязаний, нет конфликтов и, не требуется время, которое тратится на ожидание компьютером на повтор передачи. (Анимация)

Данные проходят по сети с передачей маркера (Token Ring) следующим образом:

А. Когда компьютер в кольце захочет послать данные через сеть, он должен ожидать, пока освободится маркер. Когда свободный маркер появится, компьютер берет над ним управление.

В. После того, как компьютер получил управление над маркером, он может посылать данные. Данные передаются кадром с дополнительной информацией, такой как адрес, добавленный к кадру, с заголовками и концевиками.

С. Когда кадр прибывает к компьютеру-получателю, данные копируются на этой машине, сигнализируя флажком, и маркер продолжает следовать по кольцу.

D. Когда маркер прибывает обратно в компьютер-источник, маркер и данные уничтожаются и новый маркер начинает обход кольца.

(Анимация)

Приоритетный запрос

Приоритетный запрос является относительно новым методом доступа, созданным для сети со скоростью 100 Мбит/с с названием 100VG-Any LAN.

Этот метод доступа основывается на том, что повторители и конечные узлы являются двумя компонентами, которые составляют все сети 100VG-Any LAN. Повторители управляют доступом к сети, делая циклический поиск запросов, посылаемых от всех узлов. Повторители или hub-ы являются ответственными за отметку всех адресов, каналов и оконечных узлов, подтверждая, что они все функционируют. Согласно стандарту 100VG-Any LAN, по определению, оконечным узлом может быть компьютер, мост, маршрутизатор или коммутатор. (Анимация)

Каждый коммутатор ведет отдельные очереди для низкоприоритетных и высокоприоритетных запросов. Низкоприоритетные запросы обслуживаются до тех пор, пока не получен высокоприоритетный запрос. В этом случае текущая передача низкоприоритетного кадра завершается и обрабатывается высокоприоритетный запрос. Перед возвратом к обслуживанию низкоприоритетных кадров должны быть обслужены все высокоприоритетные запросы.

При приоритетном запросе имеется только связь между компьютером-отправителем, концентратором и выбранным компьютером. Это более эффективно, чем в случае CSMA/CD, когда обращение идет ко всей сети. При приоритетном запросе каждый концентратор (hub) имеет информацию только об оконечных пунктах, и повторители напрямую подсоединяются к ним, в то время как в случае CSMA/CD окружение каждого hub-a знает адреса всех узлов в сети.

Другим преимуществом приоритетного запроса над CSMA/CD является использование 4-х пар проводов. Четыре пары проводов позволяют компьютерам осуществлять передачу и прием в одно и то же время. (Анимация)

Так же как при CSMA/CD, два компьютера могут соревноваться друг с другом в одно и то же время. Как правило, станция, желающая передать пакет, запрашивает низкий приоритет для обычных данных и высокий приоритет для данных, чувствительных к временным задержкам, например, мультимедиа информации. Приоритеты запросов имеют статическую и динамическую составляющие. Если сеть занята, коммутатор ставит полученный запрос в очередь, которая обрабатывается в соответствии с порядком поступления запросов и с учетом приоритетов. Если к порту подключен другой коммутатор, то опрос приостанавливается до завершения опроса коммутатором нижнего уровня.

Однако, при приоритетном запросе возможно выполнение схемы, по которой определенному типу данных было бы отдано предпочтение при наличии конфликта (спора). Низкий уровень приоритета соответствует обычным данным (файловая служба, служба печати и т. п.), а высокий приоритет соответствует данным, чувствительным к временным задержкам (например, мультимедиа). Если два запроса переданы hub-у или повторителю в одно и то же время, высший приоритет обслуживается первым. Если же два запроса имеют одинаковый приоритет, оба запроса обслуживаются на альтернативной основе. (Анимация)

В таблице, приведенной ниже, показаны основные применения рассмотренных методов доступа.

	Метод доступа
CSMA/CD	CSMA/SA	Передача маркера	Запрос по приоритету
Тип связи	Широковещательный	Широковещательный	Маркерный	Через концентратор
Вид метода доступа	Состязательный	Состязательный	Несостязательный	Состязательный
Тип сети	Ethernet	Local Talk	Token Ring	100VG-Any LAN