Офисный сетевой стандарт Token Ring

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра автоматизации и информационных систем

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Инфокоммуникационные системы и сети»

на тему «Офисный сетевой стандарт Token Ring»

Выполнил:

студент гр. ИП-142,

Бобрышева Н.А.

Научный руководитель:

к.т.н., доцент, Грачев В.В.

Новокузнецк 2017

Сеть Token-Ring (маркерное кольцо) была предложена компанией IBM в 1985 году (первый вариант появился в 1980 году). Она предназначалась для объединения в сеть всех типов компьютеров, выпускаемых IBM. Token-Ring является в настоящее время международным стандартом IEEE 802.5 (хотя между Token-Ring и IEEE 802.5 есть незначительные отличия).

Разрабатывалась Token-Ring как надежная альтернатива Ethernet, но сейчас Ethernet вытеснил все остальные сети, и Token-Ring можно считать безнадежно устаревшей. Сеть Token-Ring имеет топологию кольцо, хотя внешне она больше напоминает звезду. Это связано с тем, что отдельные абоненты (компьютеры) присоединяются к сети не напрямую, а через специальные концентраторы или многостанционные устройства доступа (MSAU или MAU - Multistation Access Unit).

Физически сеть образует звездно-кольцевую топологию. В действительности же абоненты объединяются все-таки в кольцо, то есть каждый из них передает информацию одному соседнему абоненту, а принимает информацию от другого. Концентратор (MAU) при этом позволяет централизовать задание конфигурации, отключение неисправных абонентов, контроль работы сети и т.д. Никакой обработки информации он не производит.

Для каждого абонента в составе концентратора применяется специальный блок подключения к магистрали (TCU - Trunk Coupling Unit), который обеспечивает автоматическое включение абонента в кольцо, если он подключен к концентратору и исправен.

Если абонент отключается от концентратора или же он неисправен, то блок TCU автоматически восстанавливает целостность кольца без участия данного абонента. Срабатывает TCU по сигналу постоянного тока (так называемый 38 «фантомный» ток), который приходит от абонента, желающего включиться в кольцо. Абонент может также отключиться от кольца и провести процедуру самотестирования. «Фантомный» ток никак не влияет на информационный сигнал, так как сигнал в кольце не имеет постоянной составляющей.

Существуют как пассивные, так и активные концентраторы MAU. Активный концентратор восстанавливает сигнал, приходящий от абонента (то есть работает, как концентратор Ethernet). Пассивный концентратор не выполняет восстановление сигнала, только пере коммутирует линии связи.

Концентратор в сети может быть единственным, в этом случае в кольцо замыкаются только абоненты, подключенные к нему. Внешне такая топология выглядит, как звезда. Если же нужно подключить к сети большое число абонентов, несколько концентраторов соединяют магистральными кабелями и образуют звездно-кольцевую топологию.

Как уже отмечалось, кольцевая топология очень чувствительна к обрывам кабеля кольца. Для повышения живучести сети, в Token-Ring предусмотрен режим так называемого сворачивания кольца, что позволяет обойти место обрыва. В нормальном режиме концентраторы соединены в кольцо двумя параллельными кабелями, но передача информации производится при этом только по одному из них. В случае одиночного повреждения (обрыва) кабеля сеть осуществляет передачу по обоим кабелям, обходя тем самым поврежденный участок.

При этом даже сохраняется порядок обхода абонентов, подключенных к концентраторам, но увеличивается суммарная длина кольца. В случае множественных повреждений кабеля сеть распадается на несколько частей (сегментов), не связанных между собой, но сохраняющих полную работоспособность. Максимальная часть сети остается при этом связанной, как и прежде. Несколько концентраторов может конструктивно объединяться в группу, кластер (cluster), внутри которого абоненты также соединены в кольцо. Применение кластеров позволяет увеличивать количество абонентов, подключенных к одному центру.

В качестве среды передачи в сети IBM Token-Ring сначала применялась витая пара, как неэкранированная (UTP), так и экранированная (STP), но затем появились варианты аппаратуры для коаксиального кабеля, а также для оптоволоконного кабеля в стандарте FDDI.

Сеть Token Ring имеет активное управление кольцом. Для этой цели за отдельными WS закрепляются специальные отдельные функции:

1. Активный монитор. Выполняет следующие функции:

a) запускает в кольцо маркер в начале работы и при его исчезновении;

b) регулярно (раз в 7 с) сообщает о своем присутствии специальным управляющим пакетом (AMP - Active Monitor Present);

c) удаляет из кольца пакет, который не был удален пославшим его абонентом;

d) следит за допустимым временем передачи пакета.

Активный монитор выбирается при инициализации сети, им может быть любой компьютер сети, но, как правило, становится первый включенный в сеть абонент. Абонент, желающий передавать пакет, ждет прихода свободного маркера и захватывает его. Захваченный маркер превращается в обрамление информационного пакета. Затем абонент передает информационный пакет в кольцо и ждет его возвращения. После этого он освобождает маркер и снова посылает его в сеть.

2. Резервный монитор. Наблюдает за активным монитором и в случае потери маркера запускает процесс "соперничеств за монитор";

3. Сервер конфигурации. Необязателен. Собирает статистику о событиях, процессах в кольце. Необходимо специальное программное обеспечение;

4. Монитор ошибок. Необязателен. Требуется специальное программное обеспечение;

5. Сервер параметров кольца. Необязателен. Фиксирует служебную информацию.

Основные технические характеристики классического варианта сети Token Ring:

1) максимальное количество концентраторов типа IBM 8228 MAU - 12;

2) максимальное количество абонентов в сети - 96;

3) максимальная длина кабеля между абонентом и концентратором - 45 метров;

4) максимальная длина кабеля между концентраторами - 45 метров;

5) максимальная длина кабеля, соединяющего все концентраторы - 120 метров;

6) скорость передачи данных - 4 Мбит/с и 16 Мбит/с.

Сеть Token-Ring в классическом варианте уступает сети Ethernet как по допустимому размеру, так и по максимальному количеству абонентов. Также по сравнению с аппаратурой Ethernet аппаратура Token-Ring заметно дороже, так как используется более сложный метод управления обменом.

По скорости передачи - хотя и имеются версии Token-Ring на скорость 100 Мбит/с (High Speed Token-Ring, HSTR) и на 1000 Мбит/с (Gigabit Token-Ring), однако еще в 1999 году все производители оборудования, изначально поддержавшие эту инициативу, отказались от нее. В сети Token-Ring используется классический маркерный метод доступа, то есть по кольцу постоянно циркулирует маркер, к которому абоненты могут присоединять свои пакеты данных.

Отсюда следует такое важное достоинство данной сети, как отсутствие конфликтов, но есть и недостатки, в частности необходимость контроля целостности маркера и зависимость функционирования сети от каждого абонента (в случае неисправности абонент обязательно должен быть исключен из кольца).

Каждый абонент сети (его сетевой адаптер) должен выполнять следующие функции:

1) выявление ошибок передачи;

2) контроль конфигурации сети (восстановление сети при выходе из строя того абонента, который предшествует ему в кольце);

3) контроль многочисленных временных соотношений, принятых в сети.

Каждая WS в кольце принимает все пакеты, а затем ретранслирует их. Процесс передачи состоит из четырех шагов:

1. Захват маркера. WS ожидает свободного маркера, распознает его, добавляет к нему адрес источника и отправителя плюс служебные поля, тем самым, превращая его в пакет данных (кадр данных);

2. Передача данных. Осуществляется в течение 10 мс. Каждая WS ретранслирует каждый пакет до тех пор, пока он не достигнет станции назначения (адресата). Станция назначения копирует данные себе в буфер, устанавливает признак копирования и затем ретранслирует кадр дальше;

3. Изъятие переданного кадра. Адресат копирует данные в свой буфер. WS-источник принимает вернувшийся к ней кадр и дальше не ретранслирует его, а проверяет пакет на наличие ошибок и на бит копирования;

4. Передача свободного маркера. В случае отсутствия данных для передачи WS-источник генерирует маркер с признаком "свободно" и передает его дальше соседу.

Модификации Token Ring

Существуют 2 модификации по скоростям передачи: 4 Мбит/с и 16 Мбит/с. В Token Ring 16 Мбит/с используется технология раннего освобождения маркера. Суть этой технологии заключается в том, что станция, «захватившая» маркер, по окончании передачи данных генерирует свободный маркер и запускает его в сеть. Попытки внедрить 100 Мбит/с технологию не увенчались коммерческим успехом. В настоящее время технология Token Ring считается устаревшей.

Общая часть

В сетях Token Ring используются различные типы кадров:

1) Data/Command Frame (кадр управления/данные),

2) Token (маркер),

3) Abort (кадрсброса).

Аппаратное обеспечение сетей Token Ring

При подключении устройств в ARCNet применяют топологию шина или звезда. Адаптеры ARCNet поддерживают метод доступа Token Bus (маркерная шина).

Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается.

Коллизии

Из-за ошибок передач и сбоев оборудования могут возникать проблем с передачей маркера - коллизии. Стандарт Token Ring четко определяет методы разрешения коллизий:

Важной для разрешения коллизий является возможность станций “слушать” после передачи.

В случае, если станция передает маркер соседней, а та в это время отключается (например из-за аппаратного сбоя), то если не последует передач кадра или маркера, то маркер посылается вторично.

Если и при повторной передаче маркера ничего не последовало, то станция посылает WHO_FOLLOWS кадр, где указан не отвечающий сосед. Увидя этот кадр, станция, для которой не отвечающая станция - предшественник, шлет кадр SET_SUCCESSOR, и становится новым соседом. При этом неотвечающая станция исключается из кольца.

В случае, если остановилась не только следующая станция, но и следующая за ней - запускается новая процедура, посылкой кадра SOLICIT_SUCCESSOR_2. В ней участвует процедура разрешения конфликтов. При этом все кто хочет подключиться к кольцу могут это сделать. Фактически кольцо переустанавливается.

Звездообразная топология сети IBM Token Ring также способствует повышению общей надежности сети. Т.к. вся информация сети Token Ring просматривается активными MSAU, эти устройства можно запрограммировать так, чтобы они проверяли наличие проблем и при необходимости выборочно удаляли станции из кольца.

Алгоритм Token Ring, называемый "сигнализирующим" (beaconing), выявляет и пытается устранить некоторые неисправности сети. Если какая-нибудь станция обнаружит серьезную проблему в сети (например такую, как обрыв кабеля), она высылает сигнальный блок данных. Сигнальный блок данных указывает домен неисправности, в который входят станция, сообщающая о неисправности, ее ближайший активный сосед, находящийся выше по течению потока информации (NAUN), и все, что находится между ними. Сигнализация инициализирует процесс, называемый "автореконфигурацией" (autoreconfiguration), в ходе которого узлы, расположенные в пределах отказавшего домена, автоматически выполняют диагностику, пытаясь реконфигурировать сеть вокруг отказавшей зоны. В физическом плане MSAU может выполнить это с помощью электрической реконфигурации.

token ring сеть офисный

Список использованной литературы

1. Олифер В. Г., Олифер Н. А., Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Издание 4-ое.

2. Шимбирёв А. А. Курс лекций: «Компьютерные сети». МПТ РГТЭУ -- Москва, 2013, -- 116

3. Хамбракен, Д. Компьютерные сети: Пер. с англ./ Д. Хамбракен.- М.: ДМК Пресс, 2004. - 448 с.

4. Гук, М. Аппаратные средства локальных сетей/ М. Гук.- СПб.: Питер, 2001.- 576 с.

5. Фролов, А.В. Локальные сети персональных компьютеров/ А.В. Фролов, Г.В. Фролов.- М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1993.- 176 с.

6. Новиков, Ю.В. Локальные сети. Архитектура/ Ю.В. Новиков, С.В. Кондратенко.- М.: ЭКОМ, 2000.- 312 с.

7. Новиков, Ю.В. Аппаратура локальных сетей: функции, выбор, разработка/ Ю.В. Новиков, Д.Г. Карпенко.- М.: ЭКОМ, 1998.- 288 с.

8. Нанс, Б. Компьютерные сети/ Б. Нанс.- М.: БИНОМ, 1996. - 400 с.

9. Лапшинский, А.В. Локальные сети персональных компьютеров: В 2-х ч./ А.В. Лапшинский.- М.: МИФИ, 1994.- 264c.

10. Олифер В.Г. Компьютерные сети: html учебник.

Размещено на Allbest.ru