Базовые технологии локальных сетей

Для упрощения и удешевления аппаратных и программных средств в локальных сетях чаще всего применяются моноканалы, используемые совместно всеми компьютерами сети в режиме разделения времени (второе название моноканалов – разделяемые каналы). Классический пример моноканала – канал сети шинной топологии. Сети кольцевой и радиальной топологии с пассивным центром также используют моноканалы. В каждый момент времени моноканал принадлежит только одному компьютеру. Данный подход позволяет упростить логику работы сети, так как отпадает необходимость контроля переполнения узлом пакетов от многих станций. В глобальных сетях для этого контроля используются весьма сложные алгоритмы.

Для локальных вычислительных сетей, использующих для передачи информации моноканал (monochannel – канал связи, одновременно используемый несколькими абонентами, например, в сетях с шинной и петлевой топологиях и в радиальной топологии с пассивным центром), весьма актуальным является вопрос доступа клиентов к этому каналу. Чтобы сделать доступ эффективным, необходимо специальные механизмы – методы доступа. Методы доступа обеспечиваются протоколами на нижних уровнях модели OSI.

Для организации эффективного доступа к моноканалу используются принципы частотной или временной модуляции. Наибольшее применение в простых сетях получили принципы временной модуляции, т.е. временного разделения сообщений, передаваемых по

моноканалу.

Существуют несколько групп метода доступа, основанных на временном разделении

- централизованные и децентрализованные;

- детерминированные и случайные.

Централизованный доступ управляется из центра управления сетью, например, от сервера. Децентрализованный методы доступа функционируют на основе протоколов, принятых к исполнению всеми рабочими станциями сети без каких-либо управляющих воздействий со стороны центра.

Детерминированный доступ обеспечивает наиболее полное использование моноканала и описывается протоколами, дающими гарантию каждой рабочей станцией на определенное время доступа к моноканалу. При случайном доступе обращения станций к моноканалу могут выполняться в любое время, но нет гарантий, что каждое такое обращение позволит реализовать эффективную передачу данных.

В случае централизованного доступа каждый клиент может получать доступ к моноканалу:

- по заранее составленному расписанию – статическое времени канала;

- по схеме жесткой временной коммутации через определенные промежутки времени канала (например, через каждые 0.5 c), задаваемые электронным коммутатором, – динамическое детерминированное разделение времени канала;

- на основе гибкой временной коммутации, реализуемой в процессе выполняемого из центра сети опроса рабочих станций на предмет выяснения необходимости доступа, – динамическое псевдослучайное разделение канального времени;

- при получении полномочий в виде специального пакета – маркера.

Первые два метода не обеспечивают эффективную загрузку канала, так как при представлении доступа некоторые клиенты могут быть не готовы к передачи данных, и канал в течение выделенного им отрезка времени будет простаивать.

Метод опроса используется в сетях с ярко выраженным центром управления и иногда даже в сетях с раздельными абонентскими каналами связи (например, в сетях с радиальной топологией для обеспечения доступа к ресурсам центрального сервера).

Метод передачи полномочий используют пакет, называемый маркером. Маркер – служебный пакет определенного формата, в который клиенты сети могут помещать свои информационные пакеты. Последовательность передачи маркера по сети от одной рабочей станции к другой задается сервером (управляющей станцией). Рабочая станция, имеющая данные для передачи анализирует, свободен ли маркер. Если маркер свободен, станция помещает в него пакет/пакеты своих данных, устанавливает в нем признак занятости и передает маркер дальше по сети. Станция, которой было адресовано сообщение (в пакете есть адресная часть), принимает его, сбрасывает признак занятости и отправляет признак дальше. При этом методе доступа легко реализуется приоритетное обслуживание привилегированных абонентов.

К децентрализованным детерминированным методам относятся:

- метод передачи данных;

- метод включения маркера.

Оба метода находят применение преимущественно в сетях с петлевой (кольцевой) технологией и основаны на передаче по сети специальных пакетов-маркеров, сегментов.

Метод передачи маркера использует пакет, называемый маркером (сегментом). Маркер – это не имеющий адреса свободно циркулирующий по сети пакет, определяющий стандартный временной интервал. Маркер может быть “занят” или “свободен”. Если маркер свободен, станция, до которой маркер дошел, может вложить в него пакет/пакеты своих данных, пометить маркер как занятый и передать его дальше. Можно использовать приоритетное обслуживание привилегированных абонентов. Этот метод во многом подобен методу передачи полномочий, но движение маркера не управляется из центра.

Метод включения маркера также использует свободно циркулирующий по сети маркер. Рабочая станция, получившая маркер, может передать свои данные, даже если пришедший маркер занят. В последнем случае станция приостанавливает движение поступившего маркера (временно запоминает его в буферной памяти) и вместо него формирует новый маркер с включенным в него своим пакетом данных. Дальше по сети станции сначала посылает свой новый маркер, а затем уже ранее поступивший “чужой” маркер.

Случайные методы доступа основаны равноправности всех станций сети и их возможности в любой момент времени обратиться к моноканалу с целью передачи данных.