2.1 Архітектура комп'ютерної мережі
Будь-яка комп'ютерна мережа характеризується своєю архітектурою, яка визначається (рисунок 2.1) її топологією, протоколами, інтерфейсами, мережевимиі технічними і програмними засобами. Топологія комп'ютерної мережі відображає структуру зв'язків між її основними елементами. Існує відмінність між топологіями глобальних і локальних мереж. Топологія глобальних мереж характеризується достатньо складною, неоднорідною структурою. У свою чергу, топологія локальної мережі зазвичай має визначену структуру: лінійну, зіркову, кільцеву або деревоподібну.
Рисунок 2.1 – Компоненти архітектури комп’ютерної мережі
Для спрощення розробки і документування мереж створений ряд моделей, що представляють різні погляди на те, з яких частин складаються мережеві програмні засоби (МПЗ) і як вони взаємодіють між собою. Базовим поняттям для всіх використовуваних моделей є поняття протоколу. Протокол (protocol) – формальний набір правил, що визначає послідовність і формат повідомлень, якими обмінюються мережеві компоненти. Кожна модель, відповідно до різновидів виконуваних протоколами функцій, виділяє групи протоколів, які називають рівнями (level), і описує взаємодію рівнів. Кожний рівень взаємодіє з сусідніми рівнями формально описаним способом, тобто визначено інтерфейс (interface) між кожними двома рівнями. Інтерфейс – набір послуг, служб або сервісів (service), які нижчий рівень надає вищому. Для отримання послуг вищий рівень звертається до точки доступу сервісу (Service Access Point, SAP). Повний набір протоколів, що включає протоколи всіх рівнів моделі, зазвичай називають стеком протоколів (protocol stack). За типом розрізняються служби зі встановленням з'єднання (connection) і без з'єднання (connectionless). Служби зі встановленням з'єднання дозволяють передавати і приймати потоки даних довільного обсягу, заздалегідь домовившись про це (встановивши з'єднання). Служби без з'єднання передають дані окремими блоками незалежно один від одного. Варто звернути увагу, що у ролі функціональних елементів можуть виступати як окремі пристрої, так і програмні модулі. Відповідно до цього, існують апаратні і програмні інтерфейси. Інтерфейс – формально зазначена логічна та фізична межа поміж незалежними об'єктами, яка задає параметри, процедури і характеристики іхньої взаємодії. Мережевими технічними засобами є різноманітні пристрої, що забезпечують об'єднання комп'ютерів в єдину комп'ютерну мережу. До цих пристроїв відносяться мережеві контролери, вузли комутації тощо. МПЗ керують роботою комп'ютерної мережі і забезпечують відповідний інтерфейс з користувачами. До МПЗ належать мережеві операційні системи і допоміжні (сервісні) програми. Кожна із складових архітектури комп'ютерної мережі характеризує її окремі властивості, і тільки їх сукупність характеризує всю мережу в цілому. Таким чином, вибір комп'ютерної мережі може бути зведений до вибору її топології, протоколів, апаратних засобів і МПЗ. Кожна з цих компонент є відносно незалежною. Наприклад, мережі з однаковою топологією можуть використовувати різні методи доступу, протоколи і МПЗ. Термін «розподілене МПЗ» означає процеси, що знаходяться в різних адресних просторах на різних комп'ютерах, які змушені обмінюватися даними, не використовуючи звичні засоби – загальні області пам'яті тощо. У різних мережах можуть застосовуватись однакові протоколи і (або) МПЗ. Це розширює можливість вибору оптимальної архітектури комп'ютерної мережі.
2.2 Еталонні моделі
2.2.1 Модель OSI (Open Systems Interconnection)
Міжнародна організація по стандартизації (ISO, International Standardization Organization) запропонувала в 1979 р. еталонну модель взаємодії відкритих систем (ВВС) OSI. На основі цієї моделі був розроблений стек протоколів, який був прийнятий як національний стандарт урядом США в 1990 році. Модель OSI є головною методологічною основою для аналізу і розробки мереж. Стандартом де-факто для глобальних мереж в наш час став стек протоколів TCP/IP, розроблений на замовлення Міністерства оборони США. У локальних мережах, разом з TCP/IP, застосовуються стеки IPX/SPX, NetBIOS/SMB, XNS, DECnet та інші. Розробка моделі OSI була направлена на встановлення механізмів для розподіленої обробки даних в апаратному і програмно різнорідних комп'ютерних середовищах. Мета розробки протоколів TCP/IP: встановлення порядку з'єднання мереж і надання користувачам цих мереж набору базових комунікаційних послуг. Розробку TCP/IP починали заради вирішення проблеми лавиноподібного зростання кількості підключених комп'ютерів і, відповідно, трафіку, який ними продукується. Протокол IP повинен був надати засоби розділення єдиної мережі, якою була ARPANET, на множину підмереж, що ізолюють внутрішній трафік один від одного. Потрібно було створити мережу мереж замість мережі комп'ютерів. Модель OSI (рисунок 2.2) визначає сім рівнів: фізичний, канальний, мережевий, транспортний, сеансовий, відображення даних, прикладний. Фізичний рівень – організовує передачу бітів по каналу передачі, визначає характеристики кабелів і роз'ємів, схеми кодування електричного або оптичного сигналу та ін. Функції фізичного рівня реалізує мережевий адаптер або послідовний порт RS-232C. Канальний рівень – забезпечує надійну безпомилкову доставку даних у фізичній мережі. Стандарти цього рівня: підрівень управління логічним каналом (Logical Link Control – LLC) і підрівень управління доступом до середовища (Medium Access Control – MAC). На канальному рівні потік бітів між двома учасниками мережі поділяється на кадри (frame). Канальний рівень вирішує, хто може передавати дані в кожний момент часу, керує потоком даних (буферизацією) і контролює послідовність кадрів. Мережевий рівень – забезпечує передачу даних між мережами. На цьому рівні знаходяться системи адресації учасників мереж і системи маршрутизації. Мережевий рівень вибирає спосіб передачі даних по мережі: (комутація каналів, комутація пакетів). У мережах з комутацією пакетів мережевий рівень ділить потік даних на пакети, що незалежно маршрутизуються по мережі. Пакети можуть передаватися як по віртуальних каналах, так і у вигляді дейтаграм. Приклади протоколів 3-го рівня: ARP (Address Resolution Protocol), IP (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange). Транспортний рівень – організовує інтерфейс системи, призначеної для користувача, з мережею передачі даних, відповідає за надійну передачу даних і розподіл обов'язків між учасниками мережі: SPX (Sequenced Packet Exchange), UDP (User Datagramm Protocol), TCP (Transmission Control Protocol) Сеансовий рівень – призначений для організації діалогу між процесами. Основні функції рівня – обробка підключень (login) і відключень (logout), автентифікація, синхронізація. Приклад: NETBIOS (Network Basic Input/Output System), NETBEUI (Network Basic Extended User Interface). Презентаційний рівень – керує представленням інформації в мережі. Гарантує, що дані, якими обмінюються учасники, записані у форматі, який розуміють обидві сторони. Рівень має справу з наборами символів (character sets), форматами даних, кодуванням і упаковкою даних. Приклад: перекодування з KOI8-P в Windows 1251, SSL (Secure Socket Layer). Прикладний рівень – інтерфейс між мережею і користувачем. Типові послуги, що надаються прикладним рівнем, – електронна пошта (X.400), передача файлів (FTP), веб-сервер (HTTP), управління мережею не в ISO (SNMP). 2.2.2 Модель ТСР/IР
Ця еталонна модель використана в комп'ютерній мережі ARPANET (а також її спадкоємиці, всесвітній мережі Інтернет), яка є попередником нинішніх мереж. ARPANET була дослідницькою мережею Міністерства оборони США. Вона об'єднала сотні університетів і урядових будинків за допомогою виділених телефонних ліній. Коли згодом з'явилися супутникові мережі і радіомережі, виникли великі проблеми при об'єднанні з ними інших мереж за допомогою наявних протоколів. Знадобилася нова еталонна архітектура. Таким чином, можливість об'єднувати різні мережі в єдине ціле була головною метою. Пізніше архітектура отримала назву еталонної моделі TCP/IP відповідно до своїх двох основних протоколів. У цій моделі мережі з комутацією пакетів в основі є міжмережевий рівень ( інтернет-рівень), що не має з'єднань. Його завдання полягає в забезпеченні можливості для кожного хоста посилати в будь-яку мережу пакети, які незалежно рухатимуться до пункту призначення (наприклад, в іншій мережі). Вони можуть прибувати не в тому порядку, в якому були відправлені. Якщо потрібне дотримання порядку відправлення, тоді це завдання виконують більш верхні рівні. Міжмережевий рівень визначає офіційний формат пакету і протокол, названий IP (Internet Protocol). Завданням міжмережного протоколу є доставка IP-пакетів до пунктів призначення. Основними аспектами тут є вибір маршруту пакету і недопущення закупорки транспортних артерій. Міжмережевий рівень моделі TCP/IP функціонально близький мережевому рівню моделі OSI. Ця відповідність показана на рисунку 2.3. Транспортний рівень – рівень, розташований над міжмережевим рівнем моделі TCP/IP. На цьому рівні описано два різні протоколи. Перший, TCP (Transmission Control Protocol – протокол управління передачею), є надійним протоколом зі встановленням з'єднань, що дозволяє без помилок доправити байтовий потік з однієї машини на будь-яку іншу машину об'єднаної мережі. Він розбиває вхідний потік байтів на окремі повідомлення і передає їх міжмережевому рівню.
Рисунок 2.3 – Еталонна модель ТСР/ІР
У пункті призначення одержуючий TCP-процес збирає з отриманих повідомлень вихідний потік. Крім того, TCP здійснює управління потоком, щоб швидкий відправник не «завалив» інформацією повільного одержувача. Другий протокол цього рівня, UDP (User Data Protocol – призначений для користувача протокол даних), є ненадійним протоколом без встановлення з'єднання, що не використовує послідовне управління потоком протоколу TCP, а надає власне. Він також широко використовується в одноразових клієнт-серверних запитах і додатках, в яких оперативність важливіша за акуратність, наприклад, при передачі мови і відео. Прикладний рівень. У моделі TCP/IP немає сеансового рівня і рівня відображення. У цих рівнях просто не було необхідності, тому вони не були включені в модель. Над транспортним рівнем розташовується прикладний рівень. Він містить всі протоколи високого рівня. До старих протоколів відносяться протокол віртуального терміналу (TELNET), протокол перенесення файлів (FTP) і протокол електронної пошти (SMTP). Протокол віртуального терміналу дозволяє користувачеві реєструватися на віддаленому сервері і працювати на ньому. Протокол перенесення файлів надає ефективний спосіб переміщення інформації з машини на машину. Електронна пошта спочатку була різновидом перенесення файлів, проте пізніше для неї був розроблений спеціальний протокол. З роками було додано багато інших протоколів, таких як DNS (Domain Name Service – служба імен доменів), яка дозволяє перетворювати імена хостів в мережеві адреси, NNTP (Network News Transfer Protocol – мережевий протокол передачі новин), HTTP - протокол, використовуваний для створення сторінок на World Wide Web, і багато інших. Мережевий рівень. У еталонній моделі TCP/IP не описується детально, що знаходиться нижче міжмережного рівня. Повідомляється тільки, що хост з'єднується з мережею за допомогою будь-якого протоколу, це дозволяє йому посилати до мережі IP-пакети. Цей протокол ніяк не визначається і може змінюватись від хоста до хосту і від мережі до мережі. Порівняння моделей OSI та TCP/IP. Еталонна модель OSI була розроблена раніше, ніж були винайдені протоколи для неї. Така послідовність подій зробила її універсальною. Зворотною стороною такого порядку дій є те, що у розробників було мало досвіду в цій сфері і не було чіткого уявлення про функції, які повинен виконувати кожен рівень. З моделлю TCP/IP було все навпаки: спочатку з'явилися протоколи, а вже потім була створена модель, що описує існуючі протоколи. Таким чином, не було проблеми з відповідністю протоколів моделі. Єдиною проблемою було те, що модель не відповідала ніяким іншим стекам протоколів. В результаті вона не використовувалася для опису мереж, відмінних від TCP/IP. У моделі OSI сім рівнів, в моделі TCP/IP – чотири. В обох моделях є міжмережевий, транспортний і прикладний рівні, а решта рівнів різна. Ще одна відмінність між моделями полягає у можливості використання зв'язку на основі з'єднань і зв'язку без встановлення з'єднання. Модель OSI на мережевому рівні підтримує обидва типи зв'язку, а на транспортному рівні – тільки зв'язок на основі з'єднань (оскільки транспортні служби є видимими для користувача). У моделі TCP/IP на мережевому рівні є тільки один режим зв'язку (без встановлення з'єднання), але на транспортному рівні він підтримує обидва режими, надаючи користувачам вибір. Цей вибір особливо важливий для простих протоколів «запит – відповідь». 2.3 Стандарти IEEE 802.х
Група стандартів 802.х стосується нижніх рівнів мережної моделі OSI. 802.1 - управління мережевимиі пристроями на апаратному рівні і забезпечення міжмережної взаємодії (internetworking): 802.1d – логіка роботи моста/комутатора; 802.1h – транслюючий міст; 802.1р – доповнення до логіки МАС-мостів, забезпечуючи пріоритетність; 802.1Q – побудова віртуальних локальних мереж (VLAN) за допомогою мостів. 802.2 описує роботу підрівня LLC, під яким об'єднуються технології локальних мереж; 802.3 – технології з методом доступу CSMA/CD: Ethernet, Fast Ethernet (802.3u), Gigabit Ethernet (802.3z і 802.3ab), 10 Gigabit Ethernet, управління потоком для повного дуплексу (802.3х); 802.4 – технології з шинною топологією і передачею маркера доступу (token passing); 802.5 – технології з кільцевою топологією і передачею маркера доступу Token Ring; 802.6 – мережі міського масштабу MAN (Metropolitan-Area Network); 802.7 – стандарти широкосмугової (broadband) передачі; 802.8 – оптоволоконна техніка, яка застосована в мережах 802.3-802.6; 802.9 – інтегрована передача голосу і даних Технології ISDN; 802.10 – безпека (конфіденційність) мереж: шифрування даних, мережне управління для архітектури, сумісної з OSI; 802.11 – безпровідні (wireless) технології передачі Wі-Fі; 802.12 –100VG-AnyLAN / метод доступу Demand Priority; 802.15 – безпровідні персональні мережі (WPAN) – IrDA, Bluetooth, WUSB; 802.16 – широкосмугові безпровідні мережі BWA /WMAN/ WI-MAX; 802.20 – Mobile BWA – мобільна безпровідна широкосмугова мережа.
2.4 Основні організації щодо стандартизації мереж
Міжнародна організація щодо стандартизації (International Organization for Standardization, ISO) – добровільна, не договірна асоціація провідних національних організацій з питань стандартизації. Головним досягненням ISO виявилася модель взаємодії відкритих систем OSI, стек комунікаційних протоколів OSI. Аби уникнути несумісних стандартів, ISO співпрацює з ITU. Міжнародний союз електрозв'язку (International Telecommunications Union, ITU) – спеціалізований орган ООН і його Міжнародний консультативний комітет з телефонії і телеграфії, ITU-T (сектор телекомунікаційної стандартизації), видає праці у вигляді кольорових книг, наприклад, рекомендації серії X: Х.25 для мереж з комутацією пакетів, Х.400 для систем електронної пошти, Х.500 для глобальної довідкової служби. Інститут інженерів з електротехніки та радіоелектроніки (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) – національна організація США з мережевих стандартів. У 1980 році робоча група 802 цього інституту сформулювала основні вимоги до ЛМ. Асоціація електронної промисловості (Electronic Industries Association, ЕІА) – промислово-торгівельна група виробників мережевого обладнання, яка розробляє стандарти для кабелів, дротів, конекторів і інших мережевих компонентів (наприклад, інтерфейс RS-232C). Міністерство оборони США (Department of Defense, DOD) також створює стандарти для комп'ютерних систем: приклад – стек транспортних протоколів TCP/IP. Американський національний інститут стандартів (American National Standards Institute, ANSI) – представник США в ISO. ANSI розроблені стандарти мереж SNA, архітектура FDDI, мови програмування, інтерфейс SCSI. Стандарти Інтернету розробляє Internet Society (ISOC) – професійне співтовариство, в його компетенції питання еволюції і зростання Інтернету. Під управлінням ISOC працює Internet Architecture Board (IAB) – організація технічного контролю і координації робіт для Інтернету.У IAB входять дві основні групи: Internet Engineering Task Force (IETF) і Internet Research Task Force (IRTF). IETF - розв’язує найближчі технічні проблеми Інтернету; визначає специфікації RFC, які потім стають стандартами Інтернету. IRTF - координує довгострокові дослідницькі проекти щодо протоколів TCP/IP.
2.5 Класифікація топологічних елементів мереж
Комп'ютерні мережі складаються з кінцевих пристроїв (ES) і проміжних пристроїв (IS), які з'єднані каналами зв'язку (комутованими або призначеними). Вузли мережі (nodes) – кінцеві пристрої і проміжні пристрої, наділені мережевимиі адресами. До вузлів мережі відносяться комп'ютери з мережевим інтерфейсом, що виступають в ролі робочих станцій, серверів; мережеві периферійні пристрої (принтери, плоттери, сканери); мережеві телекомунікаційні пристрої (модемні пули, модеми колективного використання); маршрутизатори. Термінальне обладнання (DTE) складене з джерела даних на одному боці та приймача даних на іншому. Апаратура передавання даних (DCE) – обладнання для перетворення даних, розташовано між DTE і каналом зв'язку. Наприклад, модем є різновидом DCE, перетворює цифрові дані в аналогову форму для передавання по мовному каналу. Кабельний сегмент – ділянка кабелю або ланцюжок ділянок кабелів, електрично (оптично) поєднаних одна з одною, що забезпечують з'єднання двох або більш вузлів мережі. Сегмент мережі (або просто сегмент) – сукупність вузлів мережі, які використовують загальне середовище передачі, що розділяється. Стосовно технології Ethernet це сукупність вузлів, підключених до одного коаксіального кабельного сегменту, одного хаба. Стосовно Token Ring – це одне кільце. Мережа (логічна) – сукупність вузлів мережі, що мають єдину систему адресації третього рівня моделі OSI. Прикладами можуть бути IPX-мережа, IP-мережа. Кожна мережа має свою власну адресу, цими адресами оперують маршрутизатори для передачі пакетів між мережами. Мережа може бути розбита на підмережі (subnet) з адресацією на тому ж третьому рівні. Мережа може складатися з множини сегментів. Хмара (cloud) – комунікаційна інфраструктура з однорідними зовнішніми інтерфейсами, подробицями організації якої не цікавляться. Приклад хмари: міська-міжміська-міжнародна телефонна мережа: у будь-якому її місці можна підключити телефонний апарат і зв'язатися з будь-яким абонентом. За способом використання кабельних сегментів розрізняють: Двопунктові з'єднання (point-to-point connection) – між двома вузлами, сполученими симетричними електричними (скрученими парами) і оптичними кабелями. Багатопунктові з'єднання (multi point connection) – до одного кабельного сегменту підключається більше двох вузлів. Типове середовище передачі – несиметричний електричний кабель (коаксіальний кабель), можливе застосування і оптичних кабелів. З'єднання пристроїв ділянками кабелю один за одним називається ланцюговим (daisy chaining). Проміжні системи (IS). Ці пристрої класифікуються за рівнями моделі OSI таким чином: Повторювач (repeater) – пристрій фізичного рівня, що дозволяє долати топологічні обмеження кабельних сегментів. Інформація з одного сегменту в інший передається побітно, аналіз інформації не проводиться. Міст (bridge) – засіб об'єднання сегментів мереж. Рішення про просування (передачі в іншій сегмент, forvarding) або фільтрацію (ігнорування, (filtering) кадру ухвалюється на базі інформації 2-го рівня. Міст МАС-підрівня об'єднує сегменти мережі в межах однієї технології. Міст LLC-підрівня, він же транслюючий міст (translating bridge), з'єднує сегменти мереж із різними технологіями (наприклад, Ethernet–Fast Ethernet, Ethernet–Token Ring, Ethernet -FDDI). Міст може бути «прозорим» (transparent bridge), присутність такого моста ніяк не відбивається на діях вузлів; він сам визначає, чи потрібна передача кадру з одного сегменту в іншій і в якій саме( Ethernet). В протилежність прозорим існують і мости з маршрутизацією від джерела (SRB – Source Routing Bridge): джерело кадру повинне вказати трасу його передачі, характерні для Token Ring. Міст може бути локальним, віддаленим або розподіленим. Локальний міст – пристрій з двома або більш інтерфейсами, до яких підключаються сегменти локальних мереж, що сполучаються. Віддалені мости сполучають сегменти мереж, значно віддалені один від одного, через лінію зв'язку. Розподіленим мостом є сукупність інтерфейсів якоїсь комунікаційної хмари, до яких підключаються сегменти мереж, що з'єднуються. У кадрі, що пересилається, міст може модифікувати інформацію тільки другого рівню. Міст може виконувати фільтрацію за правилами, що задані адміністративно. Комутатор (switch) другого рівня виконує функції мостів, але використовується для сегментації – розбиття мереж на дрібні сегменти з метою підвищення пропускної спроможності. Інтелектуальні комутатори використовуються для побудови ВЛМ (Virtual LAN, віртуальні локальні мережі). Комутатор третього рівня (L3 switch) виконує завдання, близькі завданням маршрутизаторів, і ряд інших (побудова віртуальних локальних мереж) з високою продуктивністю. В даний час комутатори почали «забиратися» і на четвертий (транспортний) рівень. Маршрутизатор (router) працює на третьому рівні і використовується для передачі пакетів між мережами. Маршрутизатор в пакетах, що пересилаються, модифікує деякі поля заголовка третього рівня, виконує фільтрацію на основі інформації мережного рівня (і вище). На відміну від повторювачів і мостів/комутаторів, присутність маршрутизатора відома вузлам мереж, підключених до його інтерфейсів. Кожний порт маршрутизатора має свою мережну адресу, на цю адресу вузли надсилають пакети, призначені вузлам інших мереж.
2.6. Топології
Кожна мережна технологія має характерну для неї топологію з'єднання вузлів мережі і метод доступу до середовища передачі (media access method). Ці категорії пов'язані з двома·нижніми рівнями моделі OSI. Розрізняють фізичну топологію, що визначає правила фізичних з'єднань вузлів (прокладку реальних кабелів), і логічну топологію, що визначає напрями потоків даних між вузлами мережі. Фізичні топології – шина (моноканал) (bus); зірка (star); кільце (ring), дерево (tree), сітка (mesh) ілюструє рисунок 2.4.. У логічній шині інформація (кадр), що передається одним вузлом, одночасно доступна для всіх вузлів, підключених до одного сегменту. Передачу даних на рівень, що знаходиться вище (LLC-підрівень), проводить тільки той вузол (вузли), якому адресований цей кадр. У логічному кільці інформація передається послідовно від вузла до вузла. Кожний вузол приймає кадри тільки від попереднього і посилає тільки подальшому вузлу по кільцю. Вузол транслює далі по мережі всі кадри, а обробляє тільки ті, що адресовані йому. Мережа реалізована на фізичній топології кільця або зірки з внутрішнім кільцем в концентраторі. На логічному кільці побудовані мережі Token Ring і FDDI. Найчастіше використовують топології "зірка" , "розподілена зірка", "дерево".
Рисунок 2.4 – Види фізичної топології: а – шина, б – зірка, в – кільце, г – дерево, д – сітка
2.7. Методи доступу до середовища передаваннята їх класифікація
Метод доступу (access method) – це набір правил, що регламентують спосіб отримання в користування (“захоплення”) середовища передачі. Метод доступу визначає, в який спосіб вузли дістають можливість передавати дані. Виділяють такі класи методів доступу: - селективні методи, - змагальні методи (методи випадкового доступу), - методи, засновані на резервуванні часу, - кільцеві методи. Всі методи доступу, окрім змагальних, утворюють групу методів детермінованого доступу. При використанні селективних методів для того, щоб вузол міг передавати дані, він повинен отримати дозвіл. Метод називається опитом (polling), якщо дозволи передаються всім вузлам по черзі спеціальним мережевим устаткуванням. Метод називається передачею маркера (token passing), якщо кожний вузол після закінчення передачі передає дозвіл наступному. Методи випадкового доступу (random access methods) засновані на “змаганні” вузлів за діставання доступу до середовища передавання. Випадковий доступ може бути реалізований в різний спосіб: базовим асинхронним, з тактовою синхронізацією моментів передачі кадрів, з прослуховуванням каналу перед початком передачі (“слухай, перш ніж говорити”), з прослуховуванням каналу під час передачі (“слухай, поки говориш”). Можуть бути використані одночасно декілька способів з перерахованих. Методи, засновані на резервуванні часу, зводяться до виділення інтервалів часу (слотів), які розподіляються між вузлами. Вузол отримує канал в своє розпорядження на всю тривалість виділених слотів. Існують варіанти методів, що враховують пріоритети, – вузли з вищим пріоритетом отримують більшу кількість слотів. Кільцеві методи використовуються в ЛМ з кільцевою топологією. Кільцевий метод вставки регістрів полягає в підключенні паралельно до кільця одного або декількох буферних регістрів. Дані для передачі записуються в регістр, після чого вузол чекає міжкадрового проміжку. Потім вміст регістра передається в канал. Якщо під час передачі поступає кадр, він записується в буфер і передається після своїх даних. Розрізнюють клієнт-серверні і однорангові методи доступу. Клієнт-серверні методи доступу припускають наявність в мережі центрального вузла, який скеровує решту вузлів. Такі методи розпадаються на дві групи: з опитом і без опиту. Серед методів доступу з опитом найбільш поширені “опит із зупинкою і очікуванням” і “безперервний автоматичний запит на повторення” (ARQ). У будь-якому випадку первинний вузол послідовно передає вузлам дозвіл на передачу даних. Якщо вузол має дані для передачі, він видає їх в середовище передачі, якщо немає – або видає короткий пакет даних типу “даних немає”, або просто нічого не передає. При використанні однорангових методів доступу всі вузли мають однакові права. Мультиплексна передача з тимчасовим розділенням – найбільш проста однорангова система без пріоритетів, що використовує жорсткий розклад роботи вузлів. Кожному вузлу виділяється інтервал часу, протягом якого вузол може передавати дані, причому інтервали розподіляються порівну між всіма вузлами. Множинний доступ з контролем частоти- носія і визначенням колізій (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) – найбільш поширений метод випадкового доступу з тих, що застосовуються в локальних мережах. Всі вузли мережі постійно прослуховують канал (контроль частоти-носія). Якщо вузол має дані для передачі, він чекає тиші в каналі і починає передачу. При цьому може статися так, що інший вузол теж виявив, що канал вільний і теж почав передачу. Така ситуація називається колізією. Оскільки всі вузли, які передають дані, продовжують прослуховувати канал, вони можуть виявити накладення сигналів від різних джерел. При виявленні колізії передавачі видають в канал спеціальну послідовність бітів – “затор” для сповіщення решти вузлів про колізію. Потім всі вузли- передавачі припиняють передачу і планують її на пізніший час. Величина паузи обирається випадковим чином. Метод передачі маркера відноситься до селективних детермінованих однорангових методів доступу. Мережі з шинною топологією, що використовують передачу маркера, називаються мережами типу “маркерна шина” (token bus), а кільцеві мережі – мережами типу “маркерне кільце” (token ring). У мережах типу “маркерна шина” маркером є кадр, що містить поле адреси, в яке записується адреса вузла, якою надається право доступу до середовища передачі. Після передачі кадру даних, передавач-вузол записує в маркер адресу наступного вузла і видає маркер в канал. Мережі типу “маркерне кільце”, які є мережами з кільцевою топологією, мають послідовну конфігурацію: кожна пара вузлів зв'язана окремим каналом, а для функціонування мережі необхідне функціонування всіх вузлів. У таких мережах маркер не містить адреси вузла, якому дозволена передача, а містить тільки поле зайнятості, яке може мати одне з двох значень: “зайнято” і “вільно”. Коли вузол, що має дані для передачі, отримує вільний маркер, він змінює стан маркера на “зайнято”, а потім передає в канал маркер і свій кадр даних. Станція-одержувач, розпізнавши свою адресу в кадрі даних, прочитує призначені їй дані, але не змінює стану маркера. Змінює стан маркера на “вільно” (після повного оберту маркера з кадром даних по кільцю) той вузол, який його зайняв. Кадр даних при цьому видаляється з кільця. Вузол не може повторно використовувати маркер для передачі іншого кадру даних, а повинен передати вільний маркер далі по кільцю і дочекатися його отримання після одного або декількох обертів. Рівнорангові пріоритетні системи включають пріоритетні слотові системи, системи з контролем частоти-носія, без колізій і системи з передачею маркера з пріоритетами. Пріоритетні слотові системи подібні до систем з мультиплексною передачею з тимчасовим розділенням, але видача слотів відбувається з урахуванням пріоритетів вузлів. Критеріями для встановлення пріоритетів можуть бути: попереднє володіння слотом, час відповіді, об'єм передаваних даних й ін. Системи з контролем частоти-носія без колізій (CSMA/CA, Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) відрізняються від систем з виявленням колізій наявністю у вузлів таймерів, що визначають безпечні моменти передачі. Тривалість таймерів встановлюється залежно від пріоритетів вузлів: станції з вищим пріоритетом мають меншу тривалість таймера. Пріоритетні системи з передачею маркера визначають пріоритети вузлів таким чином, що чим менший номер вузла, тим вищий його пріоритет. Маркер при цьому містить поле резервування, в яке вузол, що збирається передавати дані, записує своє значення пріоритету. Якщо в кільці зустрінеться вузол з вищим пріоритетом, який теж має дані для передачі, цей вузол запише своє значення пріоритету в полі резервування, чим перекриє попередню заявку (зберігаючи старе значення поля резервування у власній пам'яті). Якщо маркер, що поступив на вузол, містить в полі резервування значення пріоритету даного вузла, да… Продолжение » |