Лекция № 19

ArcNet и ArcNet Plus. Token Ring

Сегментация сети

Мы уже рассматривали задачу построения сети из нескольких сегментов. В частности, если не хватает длины одного сегмента для соединения всех пользователей сети, то можно через репитер подключить еще один сегмент. Но иногда возникает и другая задача. Пусть имеем сегмент сети с очень интенсивным трафиком, который снижает производительность всей сети. Повысить ее производительность можно, если разделить перегруженный сегмент на два и соединить их с помощью моста или маршрутизатора (рис. 7.8). Тогда трафик в каждом сегменте уменьшится, т.к. меньшее число компьютеров в каждом из сегментов попытается осуществить передачу, и время доступа к кабелю сокращается. Сегментация может помочь и при ограничении доступа к конфиденциальной информации.

Сетевые архитектуры ArcNet и ArcNet Plus

Это простая, гибкая и недорогая сетевая архитектура, поддерживающая протокол физического уровня IEEE 802.4:

· физическая топология - «звезда», «шина», «звезда – шина»;

· логическая топология – упорядоченное «кольцо»;

· широкополосная передача данных 2, 5 Мбит/с и 20 Мбит/с (для ArcNet Plus);

· метод доступа маркерный;

· средой передачи может быть:

· коаксиальный кабель (длиной 600 м при «звезде» и 300 м при «шине»);

· витая пара (максимальная длина 244 м – при «звезде» и «шине»);

Рис. 7.9. Архитектура Arc Net

Компьютеры могут быть коаксиальным кабелем связаны в шину или в иных случаях подключены к концентраторам, которые могут быть: пассивными; активными; интеллектуальными. Пассивные концентраторы просто осуществляют коммутацию кабельных соединений сети. Активные – восстанавливают и ретранслируют сигнал. Интеллектуальные - обнаруживают изменения в сети и удаленно управляют работой сетевых устройств.

Особенность маркерного доступа ArcNet (рис.7.9) состоит в том, что:

· все компьютеры имеют свои сетевые адреса;

· маркер передается между компьютерами согласно их номерам;

· маркер двигается от компьютера с меньшим номером к компьютеру с более высоким номером, хотя тот может находиться на другом конце сети;

· приемник, получив маркер, добавляет к нему свой пакет, который, дойдя до адресата, освобождает маркер.

Формат пакета ArcNet Plus имеет вид, представленный на рис. 7.10.

Рис. 7.10. Пакт передачи информации в ArcNet

Общее количество узлов: 255 – ArcNet; 2047 – Arc Net Plus. ArcNet – это одна из самых старых сетевых архитектур, реализованная недавно фирмой DataPoint в более современную ArcNet Plus. Однако на смену этим архитектурам приходят более современные и производительные. Одной из таких архитектур является FDDI, которая будет рассмотрена ниже. А сейчас познакомимся с давно используемой и хорошо зарекомендовавшей себя архитектурой.

Token Ring (Маркерное кольцо)

Данная сетевая архитектура была разработана и внедрена фирмой IBM еще в 1984 г. как часть предложенного ею способа объединить в сеть весь ряд выпускаемых IBM компьютеров: персональные компьютеры; средние ЭВМ и мейнфреймы. Разрабатывая эту технологию, IBM ставила задачу обеспечить простоту монтажа кабеля – витой пары – соединяющего компьютер с сетью через розетку. Token Ring является реализацией протокола физического уровня IEEE 802.5:

· физическая топология – «звезда»;

· логическая топология – «кольцо»;

· узкополосный тип передачи;

· скорость передачи 4 и 16 Мбит/с;

· соединение неэкранированной и экранированной витой пары;

· метод доступа – маркерное кольцо.

Формат кадра имеет вид, представленный на рис. 7.11.

Рис. 7.11. Формат кадра, используемый в сетях Token Ring

Одним из важнейших параметров сети является время реакции на запрос пользователя (Т_р) – промежуток времени между моментом готовности подать запрос в сеть и моментом получения ответа на запрос, то есть возвращения отправленного кадра, что является подтверждением в получении этого кадра адресатом и

Т_р = Т_ож + Т_обсл, (4.1)

где Т_ож – максимальное время ожидания подачи кадра, Т_обсл – время обслуживания запроса.

С учетом того, что

Т_ож = (N_рс – 1) Т_об,

где N_рс – количество рабочих станций, а Т_об – время в течение которого маркер вместе с кадром совершает полный оборот в моноканале и

Т_об = Т_с + Т_k + Т_cз, (4.2)

где Т_с – время распространения сигнала в передающей среде через весь моноканал, Т_k – время передачи кадра через моноканал, Т_cз – время задержки передаваемого кадра по кольцу в узлах сети и, исходя из того, что

Т_с = S_k/V_c; T_k = C_k/V_k; Т_cз = N_рс*T_з,

где S_k – длина кольцевого моноканала, V_c – скорость распространения сигнала, C_k – длина маркера и кадра, V_k – скорость передачи данных, T_з - время задержки маркера и кадра узлом, получаем

Т_об = S_k/V_c + C_k/V_k + N_рс*T_з (4.3)

и

Т_ож = (N_рс – 1) (S_k/V_c + C_k/V_k + N_рс*T_з)

Тогда, с учетом формул (4.1) и (4.3) имеем

Т_р = (N_рс – 1) (S_k/V_c + C_k/V_k + N_рс*T_з) + Т_обсл (4.4)

Пример. Определить время реакции на запрос пользователя в локальной сети построенной на топологии «маркерное кольцо» если известно, что N_рс = 25, S_k = 12, 5м, V_c = 50000 км/с, C_k = 512байт, V_k = 4 Мбит/с, T_з = 1500мкс – скорость передачи кадра по моноканалу.

Предполагая, что Т_обсл = Т_об и воспользовавшись формулами (4.3) и (4.4), получаем

Т_р = (N_рс – 1) (S_k/V_c + C_k/V_k + N_рс*T_з) + (S_k/V_c + C_k/V_k + N_рс*T_з) =

=N_рс (S_k/V_c + C_k/V_k + N_рс*T_з) = 969350 мкс.

Аппаратные компоненты

Логическое кольцо в этой сетевой архитектуре организуется концентратором, который называется модулем множественного доступа (MSAU – MultyStation Access Unit) или интеллектуальным модулем множественного доступа (SMAU – Smart Multystation Access Unit). Кабели (витые пары) соединяют клиентов и серверов с MSAU, который работает по принципу других концентраторов.

Рис. 7.12. Логическое кольцо

При соединении компьютеров он включается в кольцо (рис. 7.12). IBM MSAU имеет 10 портов соединения. К нему можно подключить до 8 компьютеров. Каждое кольцо может содержать до 33 концентраторов.

Общее число компьютеров – 72 при использовании UTP и 260 при использовании STP. Другие производители выпускают MSAU большей емкости (в зависимости от модели). Расширение логического кольца на базе концентраторов позволяет увеличить общее количество узлов в сети (рис. 7.13).

При этом расстояние между концентраторами до 45м (152м), а каждая РС соединяется с MSAU: при UTP - сегментом до 45м; при STR - сегментом до 100м. Расстояние между MSAU можно увеличить до 365, установив репитер.

Рис. 7.13. Расширение логического кольца

Известны две модели сетевых плат на 4 и 16 Мбит/с. Платы на 16Мбит/с могут обеспечить передачу более длинных кадров, что сокращает количество передач для одного и того же объема данных.

Мониторинг системы

Компьютер, который первым начал работу, наделяется системой Token Ring особыми функциями. Этот компьютер:

· должен наблюдать за работой всей системы;

· осуществляет текущий ее контроль;

· проверяет корректность отправки и получения кадров;

· отслеживает кадры, проходящие по кольцу более одного раза;

· гарантирует, что в кольце одновременно находится лишь один маркер.

После появления в сети нового компьютера система инициирует его, чтобы он стал частью кольца. Это включает в себя: проверку уникальности адреса; уведомление всех узлов сети о появлении нового узла.

В «теоретической» кольцевой топологии вышедший из строя компьютер останавливает движение маркера, что в свою очередь останавливает работу всей сети. В реальных сетевых архитектурах Token Ring используются интеллектуальные концентраторы, которые в состоянии обнаружить отказавшую сетевую плату (РС) и во время отключить ее.

Эта процедура позволяет “обойти” отказавший компьютер, поэтому маркер продолжает свое движение. Таким образом, отказавший компьютер не влияет на работу сети.