KNOW INTUIT, Лекция, Въведение в мрежите за данни

Следващият по популярност след CSMA/CD е достъпът с токени (Token Ring, IEEE-802.4, ArcNet и FDDI), който е по-гъвкав и осигурява приоритетна йерархия на услугите. Масовото му прилагане е възпрепятствано от сложността и високата цена. Въпреки че регионалните мрежи имат най-разнообразна топология, те почти винаги са изградени върху връзки от точка до точка.

Таблица 10.1 предоставя обобщение на основните типове локални мрежи, които се използват в момента (списъкът не е пълен).

Тази таблица не може да се твърди, че е пълна. Например, това не включва мрежатаIBM DSDB, разработена в началото на 80-те години. Скоростта на мрежата е 64 Mbps. Тази мрежа е проектирана да обслужва процеси в реално време. Мрежата е с шинна топология с приоритетен достъп (дължина на шината - до 500м). Комуникационната шина е логично разделена на три магистрали: сигнална - за осъществяване на приоритетен достъп; токен автобус - за резервиране в буфера на дестинацията; и накрая комуникационна шина за пренос на данни. Всяка от тези магистрали използва идеологията на независими времеви области, чиито граници са синхронизирани и за трите магистрали. Схемата за достъп е подобна на описаната за CAN мрежи ( CSMA / CA - Collision Avoidance ).

Съществува цяло семейство от методи за достъп без конфликти: времево мултиплексиране (TDM), честотно мултиплексиране (FDM) или мултиплексиране по дължина на вълната (WDMA- множествен достъп с разделение по дължина на вълната). Тук на всеки клиент се разпределя определен времеви домейн или честотен диапазон. Когато неговият времеви интервал пристигне и клиентът има рамка (или бит) за изпращане, той го прави. В същото време всеки клиент чака средно N/2 временноинтервали (ако приемем, че работят N клиента). При FDM предаването не изисква изчакване, тъй като на всеки от участниците е разпределен определен честотен диапазон, който той може да използва по всяко време по свое усмотрение. Методите за достъп TDM и FDM могат да се комбинират. Но и в двата случая времевите интервали или честотните диапазони се използват от клиента според нуждите и могат да бъдат неактивни (неактивни) за известно време. Трябва също така да се отбележи, че ако искаме да осигурим двупосочен обмен с фиксиран честотен диапазон, максималният възможен брой участници трябва да бъде намален наполовина. Такива протоколи за достъп често се използват в мобилните комуникации. Схемата на алгоритъма WDMA е показана на фиг. 10.8.

know

  1. Приемник с фиксирана дължина на вълната за слушане на собствен контролен канал.
  2. Конфигурируем предавател за изпращане на съобщения до контролните канали на други станции.
  3. Предавател с фиксирана дължина на вълната за изпращане на информационни рамки.
  4. Конфигурируем приемник за получаване на данни от един от предавателите.

Всяка станция слуша своя контролен канал, за да получава заявки и се настройва на дължината на определен предавател, за да получава данни. Настройката на определена дължина на вълната се извършва с помощта на клетки на Фабри-Перо или интерферометри на Мах-Цендер (приемаме, че работим с оптични влакна).

Помислете как станцияAзадава типа обменbсъс станцияB, например, за обмен на файлове. Първо,Aнастройва своя приемник на данни към честотата на информационния каналBи изчаква своя домейн за състояние. Този домейн ви позволява да определите кой от контролните домейни е свободен (на фигурата заетите домейни са сиви). На фиг.10.8Bима 8 домейна, от които 0, 3 и 5 са ​​безплатни. Нека бъде решено да се заеме домейн 5 със заявката за връзка. Тъй като станцияBнепрекъснато слуша своя контролен канал, тя ще предостави безплатен домейн за станцияA. Това присвояване се отразява в домейна на състоянието на канала за трафик. Когато станцияAоткрие, че присвояването е завършено, може да се счита, че е направена еднопосочна връзка междуAиB. АкоAизисква двупосочна връзка (което е реалистично за FTP протокола), тогаваBще повтори същата процедура със станцияA. Напълно възможно е станцииAиCедновременно да се опитат да уловят един и същ домейн с номер 5. Нито една от тях няма да го получи и да научи за това от кода на състоянието в домейна на контролния каналB. След това и двете станции изчакват псевдослучайно време и правят нов опит.

За да извърши прехвърляне на файл, станцияAизпращаBконтролно съобщение като "погледнете в домейна на данни 3, има рамка за вас". КогатоBполучи управляващо съобщение, той настройва своя приемник да изведе каналA, за да получи кадъра с данни отA. СтанцияBможе да използва същата схема за изпращане на потвърждение за получаване на рамка, ако е необходимо. Имайте предвид, че може да възникне проблем, акоBима едновременни връзкиAиCи двете станции предлагат на B да разгледа информационен домейн 3. Станция B ще приеме едно от тези съобщения, второто ще бъде загубено. При постоянна скорост на предаване се използва модификация на този протокол. Когато станцияAпоиска връзка, тя едновременно изпраща съобщение като "имате ли нещо против да изпратя данни във всеки домейн 3?". АкоBможе да приемеданни (домейн 3 е неактивен), установява се връзка с фиксирана лента. Ако това не е така,Aможе да опита да използва друг безплатен временен домейн. За обмен тип 3 (дейтаграми) се използва друг вариант на протокола. Вместо да изпрати заявка за връзка към домейна на открития свободен контролен канал, станцията изписва съобщението "ДАННИ ЗА ВАС в СЛОТ 3" (има данни за вас в домейн 3). АкоBе свободен по време на следващия информационен домейн 3, обменът ще успее, в противен случай рамката се губи. Има голям брой различни варианти на протокола WDMA, например с общ канал за управление за всички работни станции.

Разгледайте случая (FDM), като приемем, че дължината на рамката има експоненциална плътност на вероятността със средна стойност 1/m, тогава средното време на забавяне T за канал с честотна лента от C бита/сек при честота на кадрите f c -1 ще бъде T = 1/(mC-f). Сега да предположим, че каналът е разделен на N независими подканала с капацитет C/N bps. Средното натоварване на всеки от подканалите ще стане равно на f/N. Сега за средното забавяне получаваме израза

Така FDM - достъпът е N пъти по-лош от варианта, когато по някакъв начин поставим всички кадри в някаква обща опашка. Точно същото разсъждение може да се приложи към метода TDM. Поради тази причина динамичните методи за организиране на достъпа до канала (мрежовата среда) са за предпочитане.

Интересен вариант на Ethernet е широколентовата мрежа Net/One. Може да се базира на коаксиален кабел (обща дължина до 1500 m) или на оптично влакно (обща дължина до 2500 m). Тази мрежа е подобна в много отношения на конвенционалния Ethernet ( CSMA/CD ), с изключение на комуникационното оборудванепредава данни на една честота и получава данни на друга. На всеки канал е определена честотна лента от 5 Mbit/s (честотната лента от 6 MHz съответства на телевизионния стандарт). Има 5 предавателни (59,75-89,75 MHz) и 5 ​​приемащи (252-282 MHz) канала за всеки от мрежовите сегменти. Коефициентът на грешка (BER) за този тип мрежа е по-малък от 10 -8.

Друга Ethernet съвместима мрежа е Fibercom Whispernet. Мрежата има пръстеновидна структура (до 8 km), честотна лента 10 Mbit / s, брой възли е до 100 на сегмент, с общ брой възли в мрежата - 1024. Броят на пръстеновидните сегменти може да достигне 101. Максималното междувъзлово разстояние е 2 km.

Пример за нетрадиционен тип мрежа е Localnet 20 (Sytek). Мрежата е базирана на един коаксиален кабел и има обща честотна лента от 400 MHz. Мрежата е разделена на 120 канала, всеки от които работи със скорост 128 Kbps. Каналите използват две ленти от 36MHz, една за предаване и една за приемане. Всеки от комуникационните канали заема 300 kHz от 36 MHz. Мрежата използва алгоритъма за достъп CSMA/CD, който позволява свързването на голям брой мрежови устройства към един канал. Осигурена е съвместимост с интерфейса RS-232. Вероятността за грешки в мрежата е не повече от 10 -8.

Традиционните мрежи и телекомуникационни канали формират основата на мрежата – нейния физически слой. Действителната мрежова топология може да се променя динамично, въпреки че това обикновено се случва без участниците да го забележат. За реализиране на мрежата се използват десетки протоколи. Във всички комуникационни протоколи са важни операциите за пренос на данни, ориентирани към връзка (ориентирани към връзка) и операции, които не изискват комуникация (без връзка - „невръзка“, ISO 8473). Интернет използва и двата вида транзакции. Първоначалнотип, потребителят и мрежата първо установяват логическа връзка и едва след това започват да обменят данни. Освен това се поддържа известно взаимодействие между отделните предавани блокове данни (пакети). Операциите „прекъснато свързване“ не предполагат установяване на каквато и да е връзка между потребителя и мрежата (например UDP протокол) преди началото на обмена. Индивидуалните блокове предадени данни в този случай са абсолютно независими и не изискват потвърждение за получаване. Пакетите могат да бъдат загубени, дублирани или доставени неправилно, без подателят или получателят да бъдат уведомени. Именно към този тип принадлежи основният интернет протокол - IP.

Всяка мрежа има свой собствен интервал на размера на пакета (MTU). Сред факторите, влияещи върху избора на размери на рамката, можем да разграничим:

  • хардуерни ограничения, като например размер на домейн за времево мултиплексиране;
  • операционна система, например, размер на буфера 512 байта;
  • протокол (например броя на битовете в полето за дължина на пакета);
  • осигуряване на съвместимост с определени стандарти;
  • желанието да се намали броят на грешките при предаване под дадено ниво (това е може би най-важният фактор, когато дължината на пакета се определя от нивото на BER);
  • желанието да се намали заетостта на канала при предаване на пакет.

По-долу са максималните размери на пакетите (MTU- Максимална единица за прехвърляне) за редица мрежи. Таблица 10.11.