Įvadas į vietinius kompiuterinius tinklus

ĮVADAS

BAZINIAI MODELIAI IR STANDARTAI

Vietinių tinklų standartai. Didžiausias vietinių tinklų (VT) standartų kūrėjas yra IEEE 802 komitetas, suformuotas 1980 m. pramoniniams standartams kurti. IEEE 802 pakomitečiai kuria standartus įvairiems pramonės segmentams. 802.3 standartas apibrėžia Ethernet tipo tinklus, 802.5 standartas apima Token Ring, 802.2 aprašo loginio ryšio valdymą. Tiek 802.3, tiek 802.5 tinklai realizuoja 802.2 loginio ryšio valdymą. IEEE yra didžiausia profesinė techninė organizacija pasaulyje. Ją įkūrė naujos elektrinės inžinierinės disciplinos praktikai 1884 m. Šiuo metu institutas turi virš 320000 narių, dirbančių daugelyje šalių (apie 150).

FDDI standartai sudaryti ANSI (the American National Standards Innstitute). ANSI buvo įkurtas 1918 m. penkių inžinierinių sąjungų ir trijų valstybinių agentūrų pagrindu. Tai privati, ne pelno organizacija, kurią palaiko tiek privačios, tiek visos kitos organizacijos.

ATM standartus suformulavo ATM forumas ir ITU-T. ATM forume standartų priėmimo procesas remiasi balsų daugumos principu. Dėl to standartai kuriami pakankamai greitai ir gerai atitinka einamąjį momentą. Nežiūrint to, dauguma technologijų, kurias ATM forumas naudoja ir tobulina, buvo sukurtos ir išvystytos ITU-T. ATM forumas suformuotas 1991 m. spalio mėn. iš keturių narių tapo pasauline organizacija, į kurią įeeina virš 750 kompanijų, atstovaujančių visus telekomunikacijų ir kompiuterių pramonės sektorius, taip pat daug vyriausybinių agentūrų, mokslinio tyrimo organizacijų ir vartotojų. ITU-T yra tarptautinės telekomunikacijų sąjungos dalis (International Telecommunication Union). ITU yra Jungtinių Tautų dalis – pasaulinė organizacija, kur vyriausybės ir privatus se

ektorius koordinuoja telekomunikacijų tinklų ir paslaugų darbą. ITU atsakinga už tarptautinių telekomunikacijų reguliavimą, standartizavimą, koordinavimą ir vystymą, taip pat už nacionalinės telekomunikacijų politikos harmonizavimą. ITU įkurta 1865 m.

1 pav. pateikti pagrindiniai vietinių tinklų standartai.

Technologija Standartas Vietinio tinklo tipas
Aukštesniųjų lygių sąsaja IEEE 802.1 Daugelis MAC kontrolės ir valdymo pogrupių, įskaitant 802.1Q virtualiesiems vietiniams tinklams
Kabelių specifikacijos IEEE 802.14 Visiems vietiniams tinklams
Loginio ryšio valdymas
(Logical Link Control) IEEE 802.2 Antrojo lygmens viršutinė dalis
(LLC polygis)
CSMA/CD (Ethernet tipo) IEEE 802.3 CSMA/CD Ethernetui, greitajam Ethernetui ir komutuojamoms versijoms; Gigabitiniam Ethernetui (išskyrus dvikryptę vienalaikę (full-duplex) versiją) kaip 802.3z ir pilnojo duplekso srauto valdymas 802.3x
Token Bus IEEE 802.4 Retai naudojamiems žymės perdavimo magistralinės organizacijos vietiniams tinklams
Token Ring IEEE 802.5 Žymės perdavinėjimas žiedu (Token Ring), komutuojamas Token Ring, dupleksinis komutuojamas Token Ring
Miesto tipo tinklai (MAN- Metropolitan Area Network) IEEE 802.6 Paskirstytosios eilės dvigubos magistralės potinkliui (DQDB Distributed Queue Duual Bus)
Integruotas balsas ir duomenys vietiniame tinkle IEEE 802.9 Kuriamas
Apsauga apjungtuose vietiniuose tinkluose IEEE 802.10 Paketų žymėjimas (tagging), kartais naudojamas virtualiuosiuose tinkluose
Belaidis vietinis tinklas IEEE 802.11 Nebaigtas standartas bevieliams tinklams, naudojantis Ethernet tiltus (with roaming) keičiančius pajungimo į tinklą vietą
100VG-Any Lan IEEE 802.12 VG – voice grade (garso kokybės). Veikia 100 Mb/s, naudoja žymės siuntinėjimą
FDDI ANSI X3T12 FDDI ir komutuojamas FDDI
TP-PMD (CDDI) ANSI X3T12 FDDI variniais laidais, taip pat komutuojama versija
FDDI II ANSI X3T12 Nebaigtas
Skaidulinis kanalas (Fiber Channel) ANSI X3T11 Naudojamas gigabitiniame Ethernete. Mažesnės spartos (120 Mb/s) standartas yra paruoštas
ATM LANE (ATM vietinio tinklo emuliacija) ATM Forum Vietinio tinklo emuliavimas, paruoštas
MPOA (Multiprotocol Ov

ver ATM) ATM Forum Paruoštas

1 pav. Pagrindiniai vietinių tinklų standartai.

Plačiausiai naudojamas yra Ethernet ir Fast Ethernet.
10 Base-T:
 10 – megabitų per sekundę.
 Base – baseband (arba Broad plačiajuosčiui) – siaurajuostis.
 T – twisted pair – susuktoji pora (arba 5, metrais per segmentą padalinta iš 106).
100 Base-TX. Tai praktiškai pervadintas 100Base-X variantas susuktajai porai. Naudoja Ethernet kadrus ir CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).
100Base-FX. Skaidulinis 100Base -X variantas. Fizinė aplinka iki 2 km ilgio. Tačiau CSMA/CD aplinkoje apribota 412 m visam tinklui.
100Base -T4. Tai pervadinta 4T+. Naudoja 8B6T (trijų būsenų: 8 bitai užkoduoti šešiais tritais) kodavimą ir 25 MHz taktinį dažnį. Naudoja dvi papildomas susuktas poras panašiai į full-duplex.

Greitojo Etherneto paketai yra identiški 802.3. CSMA/CD prigimtis reikalauja, kad bendras tinklo dydi būtų apribotas viena dešimtąja 10 Mb/s tinklo dydžio. Vieno šakotuvo (Hub) tinklai iki 325 m (225 m skaidulos viename gale ir 100 m susuktos poros kitame(. Praplėsti tinklą galima komutatoriaus, tilto arba maršrutizatoriaus pagalba. Skaidulos su CSMA/CD bet šakotuvų gali būti iki 450 m. Full-duplex ryšiai (CSDM/CD atjungtas) gali būti iki 2 km.

KREIPTIES Į APLINKĄ POLYGIS

IEEE 802.3 standartas ir Ethernetas

IEEE 802.3 standartas aprašo vietinius tinklus, naudojančius CSMA/CD technologiją (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection – Daugkartinės kreipties nešančiojo signalo aptikimas/Susidūrimų (kolizijų) aptikimas). Pagrindinė šios technologijos idėja: kai stotis nori siųsti duomenis, ji “klauso” kabelį, ar tuo metu kokia nors kita stotis nesiunčia duomenų. Jei kabelis užimtas, stotis laukia, kol jis at

tsilaisvins. Jei kabelis laisvas, stotis perduoda savo duomenis. Kai stotys tuo pačiu metu pradeda perdavinėti duomenis į laisvą kabelį, įvyksta kolizija, stotys turi nutraukti perdavimą ir po atsitiktinio laiko intervalo gali bandyti siųsti vėl.
802.3 standarto istorija. Tikroji jo pradžia buvo ALOHAA sistema, naudojama palaikyti radijo ryšiui tarp kompiuterių, išdėstytų Havajų salose. Vėliau buvo pridėtas nešančiojo signalo jutimas (sensing) ir XEROX PARC sukūrė 2,94 Mb/s CSMA/CD sistemą, jungiančią virš 100 darbo stočių 1 km ilgio kabeliu. Ši sistema buvo pavadinta Ethernet (Ether – eteris).

XEROXo Ethernetas buvo toks sėkmingas, kad XEROX, DEC ir Intel sukūrė 10 Mb/s Ethernet standartą. Šis standartas sudarė 802.3 pagrindą. Paskelbtas 802.3 standartas skiriasi nuo Etherneto tuo, kaip jis aprašo visą vienetinio “atkaklumo” CSMA/CD sistemų šeimą, dirbančią sparta nuo 1 iki 10 Mb/s įvairiose perdavimo aplinkose. Taip pat skiriasi vienas iš antraštės laukų (802.3 ilgio laukas Ethernete naudojamas paketo tipui nurodyti).

Dažnai pavadinimas “Ethernet” yra naudojamas visiems CSMA/CD protokolams, netgi tada, kai kalba eina tik apie 802.3 realizaciją.

802.3 kabeliai

Dažniausiai naudojami keturi kabelių tipai, kaip parodyta 2 pav. Istoriškai pirmasis buvo 10Base5 kabelis, vadinamas storuoju Ethernetu. Prisijungimo prie kabelio vietos sužymėtos kas 2,5 m.

Sekantis kabelio tipas – 10Base2 arba plonasis Ethernetas. Prie jo jungiamasi naudojant standartines BNC jungtis. Taip yra paprasčiau ir patikimiau. Plonasis Ethernetas yra daug pigesnis ir paprasčiau instaliuojamas, tačiau segmento ilgis neviršija 200 m ir pr

rie jo gali būti jungiama ne daugiau 30 kompiuterių.

Dėl problemų, susijusių su trūkių kabeliuos aptikimo, dabar dažniausiai naudojama 1Base-T, kai laidai iš kiekvieno kompiuterio eina į šakotuvą (Hub). Sujungimams naudojamos susuktos poros. Kartais galima pasinaudoti susuktomis poromis, kurias pravedė anksčiau telefonų kompanija.

Pavadinimas
Kabelis Maks.
Segmento
ilgis, m Mazgų skaičius segmente
Privalumai
10Base5 Storas koaksialas 500 100 Magistralėms
10Base2 Plonas koaksialas 200 30 Pigiausia sistema
10Base-T Susuktoji pora 100 1024 Paprasta priežiūra
10Base-F Optinė skaidula 2000 1024 Sujungimai tarp pastatų

2 pav. Dažniausiai naudojami 802.3 vietinių tinklų tipai.

10Base5 atveju transiveris (siųstuvas-imtuvas) montuojami ant kabelio. Transiveris atlieka nešančiojo signalo ir kolizijų aptikimą. Kai aptinkama kolizija, transiveris perduoda specialų signalą į kabelį, padedantį kitiems transiveriams greičiau aptikti koliziją. Transiverio kabelis jungia transiverį su interfeisine korta kompiuteryje. Kabelio ilgis – iki 50 m, susideda iš penkių individualiai ekranuotų susuktų porų. Dvi poros yra duomenims perduoti abiem kryptim. Dvi kitos poros skirtos valdymo signalams. Penktoji pora, kuri ne visada yra naudojama, leidžia perduoti transiverio maitinimą iš kompiuterio. Kai kurie transiveriai leidžia prijungti iki 8 kompiuterių.

Interfeisinėje kortoje yra valdiklis, kuris surenka duomenis į reikalingą kadrą, apskaičiuoja kontrolines sumas, valdo įėjimo ir išėjimo buferius, DMA perdavimus ir kitus dalykus, susijusius su tinklo valdymu.
10Base2 atveju transiveris ir valdiklis yra tinklo kortoje.

10Base-T atveju nėra bendro kabelio. Čia yra paprasčiau prijungti ir atjungti darbo stotį, taip pat surasti trūkį kabelyje, jungiančiame kompiuterį su šakotuvu. Kabelio ilgis 100 m. Geriausiu atveju, naudojant 5 kategorijos susuktoji pora – 150 m. Taip pat dideli šakotuvai yra brangūs.

10Base-F naudoja optinę skaidulą. Jungtys ir terminatoriai yra pakankamai brangūs, tačiau optinės sistemos nejautrios elektriniams trukdžiams ir gali veikti didesniais atstumais.

Kiekviena 802.3 versija turi maksimalų vieno segmento kabelio ilgį. Dideliuose tinkluose keli segmentai gali būti sujungti kartotuvais, kurie yra fizinio lygmens įrenginiai. Jie priima, regeneruoja ir perduoda signalus abiem kryptim. Programinės įrangos požiūriu keletas segmentų, sujungtų kartotuvais, yra tas pats kaip ilgas kabelis (plius tam tikras vėlinimas kartotuvuose). Sistemoje gali būti keletas segmentų ir kartotuvų, tačiau tarp transiverių negali būti daugiau kaip 2,5 km ir tarp dviejų transiverių negali būti daugiau keturių kartotuvų.

Mančesterio kodavimas

Bito pradžia ir pabaiga turi būti aiškiai apibrėžta be išorinio sinchronizuojančio signalo, t.y. bitams koduoti turi būti naudojami, taip vadinami, savisinchronizuojantys kodai. Vietiniuose tinkluose dažniausiai naudojamas Mančesterio kodavimas arba diferencinis Mančesterio kodavimas. Kiekvieno bito trukmė yra padalyta į du vienodus intervalus. Dvejetainį vienetą atitinka aukštas įtampos lygis pirmo intervalo metu ir žemas įtampos lygis antro intervalo metu. Dvejetainis nulis vaizduojamas atvirkščiai. Pradžioje žemas lygis, po to aukštas. Tai reiškia, kad kiekvieno bito viduryje yra perėjimas iš vieno lygio į kitą ir kad imtuvas gali lengvai susisinchronizuoti su siųstuvu. Mančesterio kodavimo trūkumas yra tai, kad jis reikalauja dvigubai didesnės dažnių juostos, negu tiesioginis dvejetainis kodavimas (NRZ – Non Return to Zero).

Bitų srautas 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1

NRZ a)

Mančesterio

kodavimas b)

Diferencinis

Mančesterio c)

kodavimas

Šis perėjimas Perėjimo nebuvimas

reiškia nulį čia reiškia vienetą

3 pav. Dvejetainis kodavimas NRZ (a), Mančesterio kodavimas (b),

diferencinis Mančesterio kodavimas (c).

Diferencinis Mančesterio kodavimas yra pagrindinio Mančesterio kodavimo variacija. Nulinis bitas koduojamas perėjimu intervalo pradžioje, o perėjimo nebuvimas intervalo pradžioje reiškia vienetą. Abiem atvejais yra perėjimas intervalo viduje. Diferencinė schema reikalauja sudėtingesnės aparatūros, tačiau yra atsparesnė triukšmams. Visos 802.3 sistemos naudoja Mančesterio kodavimą. Signalo lygiai ±0,85 V. Pastovusis įtampos sandas lygus nuliui.

802.3 MAC polygio protokolas

802.3 kadro struktūra parodyta 4 pav. Kiekvienas kadras prasideda preambule iš 7 baitų. Kiekviename baite yra toks bitų rinkinys: 10101010. Šio rinkinio Mančesterio kodas yra 5,6 µs 10 MHz dažnio meandras, kuris leidžia susinchronizuoti imtuvą su siųstuvu. Toliau eina kadro pradžios baitas (10101011).

Kadre yra du adresai – paskirties ir šaltinio. Standartas leidžia 2 arba 6 baitų adresus, tačiau parametrai, apibrėžti 10 Mb/s standarte, naudoja tik šešių baitų adresus. Vyriausias paskirties adreso bitas lygus nuliui paprastiems adresams ir lygus vienetui grupiniams adresams. Grupinis adresas leidžia daugeliui stočių priimti kadrą tuo pačiu adresu. Kai kadras siunčiamas grupiniu adresu, visos stotys, priklausančios grupei, jį priima. Siuntimas stočių grupei vadinamas grupine transliacija (multicast). Adresas, susidedantis iš visų vienetų, naudojamas transliacijai (broadcast). Tokį kadrą priima visos stotys tinkle.

Baitai 7 1 2 arba 6 2 arba 6 2 0-1500 0-46 4
Preambulė Paskirties adresas Šaltinio adresas Duomenys Papildymas Kontrolinė suma

Kadro ribos Duomenų lauko

pradžia ilgis

4 pav. 802.3 kadro formatas.

46-tasis adreso bitas parodo ar adresas yra vietinis ar globalus. Vietiniai adresai yra skiriami tinklo administratoriaus ir neturi reikšmės už vietinio tinklo ribų. Globaliuosius adresus skiria IEEE. Trys vyresnieji adreso baitai yra gamintojo identifikatorius. Likusius tris baitus kiekvienai kortai savo nuožiūra skiria gamintojas. Globalieji adresai yra unikalūs. Iš viso yra apie 7·1013 globaliųjų adresų (246).

Ilgio laukas parodo, kiek baitų yra duomenų lauke (0-1500). Kai įvyksta kolizija, kadro perdavimas nutraukiamas. Tai reiškia, kad kabelyje visą laiką yra kadrai arba jų dalys. Kad būtų galima geriau atskirti gerus kadrus nuo nutrauktų kadrų dalių, kiekvienas geras kadras turi būti ne mažiau 64 baitų ilgio (nuo paskirties adreso iki kontrolinės sumos). Jeigu duomenų dalis kadre yra mažesnė už 46 baitus, yra naudojamas papildymo laukas, parodantis minimalaus ilgio kadrą.

Kita (svarbesnė) priežastis, dėl kurios yra nustatytas minimalus kadro ilgis, yra tai, kad stotis neturi nutraukti trumpo kadro siuntimo anksčiau, negu pirmasis bitas pasiekia tolimąjį kabelio galą, kur jis gali susidurti su kitu kadru. Problema iliustruojama 5 pav. Kadro sklidimo nuo stoties A iki B lygi τ. Prieš kadrui patenkant į B stotį (τ-ε), B pradeda siųsti savo kadrą. Kai B nustato, kad priima daugiau galios, negu išsiunčia, tai reiškia, kad įvyko kolizija. B nutraukia kadro siuntimą ir perduoda į kabelį 48 bitų ilgio triukšmo paketą (Jam) kitų stočių perspėjimui apie koliziją.

Paketas išsiunčiamas Paketas po laiko

A laiku t=0 B A τ-ε B

a) b)

Susidūrimas po laiko τ Triukšmų paketas grįžta

A B A į A po 2τ B

c) d)

5 pav. Susidūrimai gali būti aptikti po laiko τ.
Po maždaug 2τ siųstuvas gauna triukšmų paketą ir nutraukia savo kadro siuntimą. Po atsitiktinės trukmės laiko intervalo stotis A vėl bando siųsti kadrą.

Jeigu stotis siunčia labai trumpą kadrą, tai gali būti taip, kad kadras bus baigtas siųsti anksčiau, negu “kamštis” (Jam) pateks į siųstuvą. Atrodys, kad kadras buvo sėkmingai išsiųstas. Kad taip neatsitiktų visi kadrai turi būti ilgesni už 2τ. 10 Mb/s vietiniame tinkle, kurio maksimalus ilgis yra 2500 m su keturiais kartotuvais, minimali kadro trukmė turi būti 51,2 μs. Tai atitinka 64 baitus. Kadrai su mažesniu baitų kiekiu turi būti papildyti iki 64 baitų.

Didėjant tinklo veikimo spartai turi didėti minimali kadro trukmė arba mažėti maksimalus kabelio ilgis. 2500 m ilgio tinkle, dirbančiame 1 Gb/s sparta, minimalus kadro ilgis 6400 baitų. Išliekant 64 baitų minimaliam kadro ilgiui atstumas tarp dviejų stočių neviršija 25 m. Tai jau rimta problema gigabitiniuose tinkluose.

Dvejetainis eksponentinis grįžimo (Backoff) algoritmas

Po susidūrimo (kolizijos) laikas dalinamas į diskretinius intervalus (slots), kurių trukmė yra lygi padvigubintai signalo sklidimo trukmei (2τ) iš vieno tinklo galo į kitą. Ilgiausias atstumas, leidžiamas 802.3 standarto yra 2,5 km ir ne daugiau keturių kartotuvų. Pagal tai yra pasirinkta 512 bitų trukmė arba 51,2 μs (10 Mb/s atveju). Po pirmojo susidūrimo kiekviena stotis laukia 0 arba 1 laiko intervalą (slotą) prieš pradėdama siųsti vėl. Po antrojo susidūrimo kiekviena stotis atsitiktinai pasirenka 0,1,2 arba 3 laiko intervalus ir tik po to siunčia. Jeigu ir trečią kartą susiduriama (tokio įvykio tikimybė – 0,25), tai laukimo intervalų skaičius pasirenkamas atsitiktinai nuo 0 iki 23 – 1.

Bendru atveju po i susidūrimų pasirenkamas atsitiktinis skaičius tarp 0 ir 2i – 1 ir tiek slotų praleidžiama. Tačiau po 10 susidūrimų atsitiktinių skaičių intervalas įšaldomas ties 1023 slotų riba. Po 16 susidūrimų valdiklis praneša kompiuteriui apie klaidą. Tolimesnė perdavimo eiga priklauso nuo aukštesniųjų lygmenų.
Šis algoritmas, vadinamas dvejetainiu eksponentiniu grįžimu (binary exponential backoff), pasirinktas tam, kad dinamiškai būtų galima prisitaikyti prie stočių, bandančių siųsti skaičiaus. Jeigu 1023 būtų pasirinkta visiems susidūrimams, šansai dviems stotims susidurti antrą kartą būtų labai maži, bet vidutiniška laukimo trukmė būtų šimtai slotų ir duotų didelį vėlinimą. Iš kitos pusės, jeigu stotys visada lauktų nulį arba vieną slotą, tai, esant pvz.: šimtui stočių, susidūrimai būtų nuolatiniai ir išsiuntimas truktų kelis metus. Eksponentinis intervalo didinimas, kai įvyksta vis daugiau susidūrimų, užtikrina mažą vėlinimą, kai tik kelios stotys susiduria, ir pakenčiamą vėlinimą, kai susiduria daug stočių.

Paskirties adreso laukas

Bitai 1 15 2 baitų laukas (IEEE 802.3)

I/G 15 adreso bitų

Bitai 1 1 46 6 baitų laukas

I/G U/L 46 adreso bitai (Ethernet arba IEEE 802.3)

I/G bitas: 0 – individualus adresas, 1 – grupinis adresas.

U/L bitas: 0 – universalusis adresavimas, 1 – vietinis adresavimas.

I/G lygus nuliui šaltinio lauke.

6 pav. Šaltinio ir paskirties adreso laukų formatai.

Dviejų baitų adresų laukai yra leidžiami tik 802.3 tinkluose. Šešių baitų laukai tinka ir Ethernetui ir 802.3 tinklams. Visos stotys tinkle turi naudoti vienodą adreso lauko struktūrą. Šiuo metu beveik visi 802.3 tinklai naudoja šešių baitų adresavimą. Dviejų baitų laukas įvestas dėl suderinamumo su senaisiais vietiniais tinklais, kurie naudojo 16 bitų adresus.

I/G bitas lygus nuliui reiškia, kad kadras yra skirtas individualiai stočiai (unicast address), lygus vienetui reiškia, kad kadras skirtas daugiau negu vienai stočiai, t.y. grupinis adresas (multicast address). Specialus grupinis adresas – visi vienetai yra suprantamas kaip transliacinis (broadcast). Kadrą tokiu adresu priima visos stotys vietiniame tinkle.

U/L bitas yra tik šešių baitų paskirties adreso lauke. Jis parodo naudojamo adresavimo būdą: 0 – universalusis adresavimas, 1 – vietinis adresavimas.

Kiekviena tinklo korta (Network Interface Card – NIC) turi unikalų adresą, įrašytą į ROM gamybos metu. Unikalumą užtikrina IEEE, priskirdama adresų blokus kiekvienam gamintojui. Pirmieji trys adreso baitai nusako gamintoją, paskutinius tris baitus kortai skiria gamintojas. Pvz.: jeigu pirmieji baitai yra 02608C, tai reiškia, kad gamintojas yra 3Com.

Nors unikalieji adresai užtikrina kortos unikalumą, tačiau vietiniai adresai gali užtikrinti tam tikrą lankstumą, kai pvz.: vienas didelis kompiuteris (mainframe) aptarnauja daug vartotojų ir turi jų visų tinklo kortų vietinius adresus ir dar visą eilę tokių adresų, kurie gali būti panaudoti naujai pajungiamoms darbo stotims. Tokiu atveju nereikia keisti mainframe’o komunikacijų programinės įrangos (keičiant paprastai reikia perkompiliuoti ir perkrauti).

Tipo laukas

Dviejų baitų tipo laukas yra tik Etherneto kadre. Šis laukas identifikuoja aukštesniojo lygmens protokolą, esantį duomenų lauke. Pagal tipo lauko reikšmę priimantysis įrenginys žino, kaip interpretuoti duomenų lauką. Keletas tipo lauko reikšmių:

08-06 – Address Resolution Protocol (ARP),

80-9B – Apple Talk,

81-37 – NetWare IPX/SPX.

Tipo lauko reikšmė visada viršija 1500 (05DCh). Pagal tai galima atskirti Ethernet kadrą nuo 802.3 kadro, kuriame vietoj tipo lauko yra duomenų ilgio laukas. Jo reikšmė neviršija 1500.

Ilgio laukas

Pagal Etherneto ir IEEE 802.3 standartus minimalus kadro ilgis nuo preambulės iki kontrolinės sumos turi būti 64 baitai. Įskaitant preambulę (7 baitai), kadro pradžią (1 baitas), galimus dviejų baitų adresus ir tipo/ilgio lauką (2 baitai), gauname, kad duomenų lauke turi būti ne mažiau 46 baitų. 802.3 atveju yra duomenų papildymo laukas (0-46 baitai), kurio ilgis neįeina į ilgio lauką. Kadangi duomenų lauke negali būti daugiau už 1500 baitų, tai ir ilgio lauko reikšmė neviršija 1500 baitų. Duomenų papildymo laukas užtikrina minimalų kadro ilgį net ir tuo atveju, kai realių duomenų nėra.

Kontrolinės sumos laukas

Kadro kontrolinės sumos laukas (FCS) yra vienodas tiek Ethernete tiek 802.3. FCS apima abu adresų laukus, tipo/ilgio lauką ir duomenis. Naudojamas toks generacinis polinomas:

G(x) = x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1.

Tai užtikrina labai mažą nesurastų klaidų tikimybę – vienas bitas iš 232 – 1 bitų.

Jei gaviklyje suskaičiuota kontrolinė suma nesutampa su esančia priimto kadro lauke, kadras atmetamas. Kadras taip pat laikomas blogu tuo atveju, kai jame yra nesveikas baitų skaičius arba duomenų lauko ilgis neatitinka ilgio lauko reikšmės. Paskutinis atvejis tinka tik 802.3 kadrams.

Kreipties į aplinką polygio funkcijos

IEEE 802.3 standarte OSI kanalinis lygmuo yra padalintas į du polygius LLC (Logical Link Control – loginio ryšio valdymas) ir MAC (Media Access Control – kreipties į aplinką valdymas). MAC polygis yra žemiau LLC. Jo struktūra pavaizduota 7 pav.

Duomenų perdavimo operacijos. Priima duomenis iš LLC polygio, sukonstruoja kadrą pridedant preambulę ir kadro pradžios atskyriklį; įterpia paskirties ir šaltinio adresą, ilgio lauką; jeigu kadras trumpesnis už 64 baitus, įterpia reikalingus papildančiuosius simbolius duomenų lauke. Apskaičiuoja CRC ir patalpina į FCS lauką.

Perdavimas LLC duomenys Priėmimas

Kreipties į Kreipties į

aplinką aplinką

valdymas valdymas

Duomenų Perdavimo Duomenų Priėmimo

perdavimo kreipties į priėmimo kreipties į

operacijos aplinką vald. Operacijos aplinką vald.

Duomenų Fizinis Duomenų

kodavimas lygmuo dekodavimas

Kanalas

7 pav. Kreipties į aplinką valdymas. MAC polygis yra interpretuojamas

kaip sąsaja tarp vartotojo duomenų ir jų perdavimo/priėmimo

fiziniu tinklu.

Perdavimo kreipties į aplinką valdymas.
 Užlaiko perdavimą, kai aplinka užimta.
 Vėlina perdavimą nustatytam laiko intervalui tarp kadrų
 Perduoda nuoseklų bitų srautą į fizinį lygį išsiuntimui.
 Sustabdo siuntimą, jeigu aptinkamas susidūrimas (kolizija).
 Perduoda “kamštį” (jam), kad informacija apie koliziją pasklistų po tinklą.
 Nustato pakartotinių siuntimų laiką po kolizijos, kol išsiuntimas bus sėkmingas arba kol išsemiamas pakartojimų limitas.

Duomenų priėmimo operacijos.
 Atmeta kadrus, adresuotus kitoms stotims.
 Atpažįsta visus transliacinius kadrus ir tuos, kurie adresuoti stočiai.
 Patikrina CRC.
 Atmeta preambulę, kadrų pradžios atskyriklį, adresus, ilgio lauką, FCS; jei reikia, atmeta kadro duomenų papildymo simbolius.
 Perduoda duomenis į LLC polygį.

Priėmimo kreipties į aplinką valdymas.
 Priima nuoseklų bitų srautą iš fizinio lygmens.
 Patikrina baitų ribas ir kadro ilgį.
 Atmeta kadrus su nepilnais baitais arba trumpesnius už minimalų kadro ilgį.

Ethernet LLC polygis

LLC polygį apibrėžia IEEE 802.2 standartas. Tai užtikrina ryšio valdymo nepriklausomumą nuo specifinio kreipties į aplinką metodo. Tokiu būdu 802.2 ryšio valdymo metodas apima Ethernet (802.3), Token Bus (802.4) ir Token Ring (802.5) vietinius tinklus. Į LLC funkcijas įeina duomenų srauto valdymo komandų generavimas ir interpretavimas, įskaitant atstatymo operacijas, kai perduodant įvyksta klaida.

Ryšio valdymo informacija yra 802.3 kadro duomenų lauke. Tai yra LLC PDU (Protocol Data Unit). 8 pav. parodytas ryšys tarp 802.3 kadro ir LLC PDU.

Preambulė Kadro pradžios atskyriklis Paskirties adresas Šaltinio adresas Ilgis Duomenys Kontrolinė suma

DSAP SSAP Valdymas Informacija

8 pav. LLC protokolo duomenų vieneto (PDU) struktūra. Valdymo
informacija yra MAC kadro viduje.

Priėjimo prie paslaugos taškus (Service Access Points -SAPs) galima palyginti su pašto dėžute, kuri užtikrina pasikeitimą informacija tarp MAC ir tinklinio lygmens per LLC polygį. Tinklinio lygmens požiūriu SAP yra ta vieta, kur paliekami pranešimai apie paslaugas, reikalingas taikomosioms programoms.

Paskirties priėjimo prie paslaugos taškas (Destination Service Access Point – DSAP) yra vieno baito laukas, parodantis, koks turi būti naudojamas aukštesniojo (tinklinio) lygmens protokolas paskirties taške. Šaltinio priėjimo prie paslaugos taškas (Source Service Access Point – SSAP) taip pat vieno baito laukas. SSAP apibrėžia siunčiančiojo tinklinio lygmens procesą, kuris yra šaltinio aukštesniojo lygmens protokolas. DSAP ir SSAP yra skiriami IEEE ir visada yra vienodi, nes paskirties ir šaltinio protokolai turi būti tie patys. Pvz.: FF atitinka transliacinį DSAP adresą.

Valdymo lauke (Control Field) yra informacija, nurodanti paslaugos tipą ir protokolo formatą. Pvz.: jeigu kadre yra NetWare duomenys, valdymo lauke bus 03, parodantis, kad kadras naudoja paslaugą be sujungimų ir nenumeruotąjį formatą.

Ethernet_ SNAP kadras

Ethernet_SNAP (Subnetwork Access Protocol) kadras suteikia tikro Ethernet kadro tipo lauko įdėjimo į 802.3 kadrą mechanizmą. 9 pav. parodyta Ethernet_SNAP kadro struktūra.

DSAP SSAP Valdymas Organizacijos kodas Ethernet tipas Informacija

9 pav. Ethernet_SNAP kadro struktūra.

Į DSAP ir SSAP laukus patalpinamas AA kodas, parodantis, kad kadras yra Ethernet_SNAP tipo. Valdymo lauko funkcijos panašios į anksčiau aprašyto LLC PDU, parodo paslaugos klasę. 03 reiškia paslaugos be sujungimų nenumeruotąjį formatą. Organizacijos kodas parodo, kokia organizacija suteikė Ethernet tipo lauko reikšmę. 000000 yra žymimas Xerox organizacijos kodas. Tada Ethernet tipo lauke gali būti vienas iš anksčiau aprašytų kodų, suteikiamų Xerox.

NetWare Ethernet_802.3 kadras

Šiame kadre nenaudojami standartiniai LLC laukai. Novell talpina IPX antraštę tuoj po ilgio lauko. Dėl to NetWare Ethernet_802.3 kadras gali pernešti tik NetWare IPX paketus. Šį kadrą galima atpažinti pagal pirmųjų dviejų baitų duomenų lauke reikšmes (FFFF).

Paslaugų tipai ir klasės

Pirmasis tipas. Paslauga be sujungimų ir be patvirtinimų. Nepatikima paslauga, tačiau yra dažniausiai naudojama vietiniuose tinkluose. Patikimumą paprastai užtikrina transportinis lygmuo. Be to, vietiniuose tinkluose perduodant duomenis klaidų būna nedaug. Kadangi nėra ryšio užmezgimo bei patvirtinimų, duomenų per ta patį laiką galima perduoti daugiau.

Antrasis tipas. Orientuota į sujungimus paslauga. Pradžioje užmezgamas ryšys (įvyksta sujungimas), po to perduodami duomenys ir gaunami duomenų priėmimo patvirtinimai. Naudoja slankiojančiojo lango protokolą.

Trečias tipas. Paslauga be sujungimų tačiau su patvirtinimais. Naudoja Stop-and-Wait srauto valdymo metodą.

Pirmoji paslaugų klasė palaiko pirmojo tipo paslaugas. Antroji klasė palaiko pirmąjį ir antrąjį tipą. Trečioji klasė palaiko pirmąjį ir trečiąjį tipą. Ketvirtoji palaiko visus tris paslaugų tipus.

IEEE 802.4 standartas: Token Bus

802.3 tinkluose egzistuoja tikimybė, kad kadras gali laukti labai ilgai, kol jis bus išsiųstas. Didėjant apkrovai ši tikimybė didėja. Be to šiuose tinkluose nėra jokių prioritetų ir dėl to svarbūs kadrai gali laukti kol bus išsiųsti ne tokie svarbūs kadrai. 802.3 tinklai nelabai tinka realaus laiko sistemoms. Šios problemos sėkmingai sprendžiamos sistemose, kur kadrai yra išsiunčiami, jeigu stotis gauna leidimą siųsti (žymę – token). Viena iš tokių sistemų – Token Bus( standartas 802.4, 1985 m). Fiziškai Token Bus yra tiesinis arba medžio tipo kabelis, prie kurio prijungtos darbo stotys. Logiškai stotys sudaro žiedą (10 pav.), kur kiekviena stotis žino savo kaimynės iš kairės ir dešinės adresą.

17 14 20

Plačiajuostis Loginis žiedas

koaksialinis kabelis

Ši stotis į žiedą

nepajungta

13 11 7 19

10 pav. Token Bus struktūra.

Kai loginis žiedas inicializuojamas, didžiausią numerį turinti stotis gali išsiųsti pirmąjį kadrą. Po to ji perduoda leidimą siųsti savo artimiausiai kaimynei nusiųsdama specialų valdantįjį kadrą, vadinamą žyme (token). Žymė keliauja loginiu žiedu. Siųsti gali tik ta stotis, kuri turi žymę. Tokioje sistemoje kolizijų nėra. Fizinė stočių išdėstymo eilė yra nesvarbi. Taip pat kai kurios stotys, prijungtos prie kabelio, gali būti neprijungtos prie žiedo. MAC protokolas numato stočių prijungimą prie žiedo ir atjungimą nuo jo.
802.4 MAC protokolas yra labai sudėtingas. Kiekviena stotis turi palaikyti 10 skirtingų taimerių ir daug vidinių būsenos kintamųjų. 802.4 standartas žymiai ilgesnis už 802.3 ir užima virš 200 puslapių.

Token Bus naudoja 75 Ω plačiajuostį koaksialinį kabelį, naudojamą televizijoje. Leidžiamos trys analoginės moduliacijos schemos. Duomenų perdavimo sparta 1,5 ir 10 Mb/s. Moduliacijos schemos duoda ne tik 0,1 ir pauzę, bet ir tris kitus simbolius, naudojamus tinklo valdymui. Fizinis lygmuo visiškai nesuderinamas su 802.3 ir žymiai sudėtingesnis.

Token Bus MAC polygio protokolas

Kiekvieną kartą, kai stotis gauna žymę, ji gali siųsti kadrą per nustatytą laiką. Po to turi būtinai išsiųsti žymę. Jei kadrai trumpi, tai per tą laiką gali būti išsiųsti keli kadrai. Jei stotis duomenų neturi, ji tuoj pat išsiunčia tik ką gautą žymę.
Token Bus apibrėžia 4 prioriteto klases – 0,2,4 ir 6. Šeštoji klasė – aukščiausias prioritetas. Kai stotis gauna žymę, pirmiausia išsiunčiami aukščiausiojo prioriteto duomenys, po to žemesniojo ir t.t., kol išsiunčiami visi paruošti duomenys. Garantuota žymės laikymo laiko dalis yra skiriama 6-tojo lygio duomenims. Žemesniojo prioriteto duomenims – tai kas lieka. Jei aukščiausiojo prioriteto duomenų nėra, laiką gali išnaudoti žemesnio prioriteto duomenys. Tai gali būti panaudota realaus laiko duomenų perdavimui. Pvz.: 50 stočių dirba 10 Mb/s sparta. 1/3 juostos skiriama 6-tajam prioritetui. Kiekviena stotis turi garantuotą 67 kb/s juostą, kuri gali būti panaudota vienam garso kanalui ir dar šiek tiek liktų valdymo informacijai.

Token Bus kadro formatas parodytas 11 pav. Jis skiriasi nuo 802.3 formato.

Baitai 1 1 1 2 arba 6 2 arba 6 0-8182 4 1

Paskirties adresas Šaltinio adresas Duomenys Kontrolinė suma

Kadro valdymas

Pradžios atskyriklis Galo

Preambulė atskyriklis

11 pav. Token Bus (802.4) kadro formatas.

Preambulė naudojama imtuvo sinchronizavimui kaip ir 802.3, tačiau yra tik vieno baito ilgio. Pradžios ir galo atskyrikliai žymi kadro ribas. Kiekviename iš šių laukų yra simboliai, besiskiriantys nuo 0 ir 1. Taigi, šių laukų reikšmės negali atsitiktinai atsirasti duomenyse. Ilgio laukas nereikalingas.

Kadro valdymo laukas naudojamas atskirti duomenų kadrus nuo valdymo kadrų. Duomenų kadruose tame lauke yra prioritetas. Valdymo kadruose šis laukas nurodo kadro tipą. Vienas iš tų tipų – žymė. Kiti yra žiedo palaikymo kadrai, įskaitant prijungimą prie žiedo ir atjungimą nuo jo.

Adresų laukai tokie pat kaip 802.3. Individualus/grupinis ir vietinis/universalusis adresavimas identiški 802.3.

Duomenų laukas gali būti iki 8182 baitų, kai naudojami 2 baitų adresai ir iki 8174 baitų, kai naudojami 6 baitų adresai. Kontrolinė suma skaičiuojama taip pat kaip 802.3.

Loginio žiedo palaikymas

MAC polygio protokolas numato detalias loginio žiedo palaikymo procedūras. Po žiedo inicializavimo žymę turinti stotis išsiunčia specialų kadrą, pagal kurį stotys gali įsijungti į žiedą. Jei per laiką 2τ (kaip 802.3) norinčių neatsiranda, atsako langas uždaromas ir žiede vyksta normalus darbas. Jei tiksliai viena stotis nori prisijungti, ji yra įterpiama į žiedą ir tampa sekančia stotimi po žymės turėtojo. Jeigu tuo pačiu metu nori prisijungti kelios stotys, tai jų kadrai susiduria ir yra sugadinami. Apie tai yra pranešama visoms stotims specialiu kadru. Toliau vyksta procesas, panašus į 802.3, kai kitas bandymas prisiregistruoti prie žiedo yra siunčiamas po atsitiktinio laiko momento. Sunku numatyti, kiek laiko gali tekti laukti stočiai, kol ji bus prijungta prie tinklo. Praktiškai šis laikas neviršija keleto sekundžių.

Atsijungimas nuo tinklo yra paprastesnis. Stotis praneša prieš ją esančiai stočiai, kad jos sekantis stotis bus kita, ir atsijungia nuo žiedo.

Protokole numatytos įvairių klaidingų atvejų apdorojimo procedūros, palaikančios žiedą gyvybingu. Pvz.: žymė išsiunčiama jau išjungtai darbo stočiai, išsijungia žymę laikanti stotis ir žymė žiede dingsta, žiede atsiranda keletas žymių ir t.t.

IEEE 802.5 standartas: Token Ring

Žiediniai tinklai naudojami seniai ir jie nėra tikrieji transliaciniai tinklai. Tai greičiau taškas-taškas sujungimų rinkinys. Tokių sujungimų technologija yra gerai atidirbta. Čia gali būti panaudota tiek susuktoji pora, tiek koaksialinis kabelis, tiek optinė skaidula. Žiede yra gerai žinoma kreipties laiko viršutinė riba. Dėl šių ir kitų priežasčių IBM pasirinko žiedą savo vietiniams tinklams, o IEEE įtraukė jį į savo standartus (802.5, 1985 m.).

Vienas iš pagrindinių dalykų, kuriant ir analizuojant žiedinius tinklus, yra vieno bito “fizinis ilgis”. Jeigu duomenų perdavimo sparta yra R Mb/s, bitas yra perduodamas kiekvieną 1/R μs. Tipinis signalo sklidimo greitis 200 m/μs. Tada kiekvienas bitas užima 200/R žiedo metrų. Tai reiškia, kad 1 Mb/s žiedas, turintis 1000 m ilgį, talpina vienu metu tik 5 bitus.

Kiekvienas bitas, patenkantis į stoties žiedo sąsają, yra kopijuojamas į vieno bito buferį ir po to perduodamas atgal į žiedą. Buferyje galima nustatyti bito reikšmę ir netgi ją pakeisti prieš perduodant į žiedą. Tai duoda vieno bito vėlinimą kiekvienoje sąsajoje. Žiedo sąsajos parodytos 12 pav.

1 bito Žiedo sąsaja

vėlinimas

Į stotį Iš stoties Į stotį Iš stoties

a) b)

12 pav. Žiedo sąsaja. Klausymo režimas (a), perdavimo režimas (b).

Token Ringe specialus bitų rinkinys, vadinamas žyme (Token) cirkuliuoja žiedu, kai stotys nieko nesiunčia. Kai stotys nori siųsti kadrą, žymė turi būti “išimta” iš žiedo prieš siuntimą. Tai padaroma invertuojant vieną bitą trijų baitų žymėje ir tuo paverčiant ją trimis pirmaisiais duomenų kadro baitais. Kadangi žymė tik viena, tai tuo pačiu metu gali siųsti tik viena stotis. Taip yra išsprendžiama priėjimo prie kanalo problema.Token Ringo ypatybė yra ta, kad žiedas turi turėti pakankamą vėlinimą, kad visa žymė jame galėtų cirkuliuoti, kai visos stotys nieko nesiunčia. Vėlinimą sudaro 1 bito vėlinimas kiekvienoje stotyje ir signalo sklidimo vėlinimas. Trumpuose žieduose turi būti įvestas dirbtinis vėlinimas. Kitaip žymė netilps žiede.

Žiedo sąsaja turi du darbo režimus: klausymo ir perdavimo. Klausymo režime ateinantys bitai yra kopijuojami 6 išėjimą su 1 bito trukmės vėlavimu. Perdavimo režime, į kurį pereinama tik užgrobus žymę, ryšys tarp įėjimo ir išėjimo nutraukiamas, sąsaja perduoda savo duomenis į išėjimą. Per vieno bito laiką galima persijungti į perdavimo režimą, jeigu duomenys jau yra paruošti sąsajos buferyje. Kai siunčiamieji bitai apeina žiedą ir sugrįžta į siuntiklį, jie iš žiedo yra pašalinami. Kadangi visas kadras niekada netelpa žiede, tai ši žiedinė architektūra neriboja kadro dydžio. Kai stotis išsiunčia savo paskutinio kadro paskutinį bitą, ji turi regeneruoti žymę. Kai paskutinis bitas sugrįžta į stotį, jos sąsaja tuojau pat persijungia į klausymo režimą. Kitaip iš žiedo gali būti pašalinta žymė, einanti po paskutinio bito, jei kitos stotys neturėjo ką siųsti.

Token Ringe yra labai paprastas patvirtinimų mechanizmas. Kada yra skiriamas vienas bitas, kurį gali pakeisti gaviklis per 1 bito vėlinimo laiką. Pvz.: kontrolinė suma turi būti suskaičiuota, kai tik paskutinis jos bitas bus priimtas, ir atitinkamai pakeistas patvirtinimo bitas, kurį labai greitai gauna siuntiklis.

Kai tinklas labai apkrautas, jo efektyvumas gali siekti 100%, nes visą laiką kažkuri stotis siunčia duomenis. Leidimas siųsti nuosekliai keliauja ratu.

Fiziniame lygyje 802.5 naudoja ekranuotas susuktas poras, dirbančias 1 ir 4 Mb/s sparta. Vėliau IBM įvedė 16 Mb/s variantą. Signalai yra koduojami diferenciniu Mančesterio kodu, jų absoliuti reikšmė nuo 3 iki 4,5 V. Paprastai vienetui ir nuliui yra naudojami šuoliai aukštas-žemas, žemas-aukštas. Tačiau 802.5 kadro ribų atskyrikliuose naudoja ne duomenų tipo kombinacijas aukštas-aukštas, žemas-žemas. Šios kombinacijos negali pasitaikyti duomenų lauke, išdėstytos poromis, kad neatsirastų pastovusis įtampos sandas žiede.

Vietiniuose tinkluose dažniausiai naudojamas žvaigždės tipo žiedas, padidinantis sistemos patikimumą (13 pav.). Kiekviena stotis sujungiama su kros-centru dvejomis susuktomis poromis. Kros-centre yra valdomos relės, kurios automatiškai atjungia stotį nuo žiedo, jai nustojus funkcionuoti. Taip palaikomas žiedo vientisumas ir gyvybingumas. Relės paprastai gali valdyti įvairios diagnostinės programos, kai reikia surasti neveikiantį žiedo segmentą. Kai darbo stočių yra labai daug, gali būti panaudoti keli krosavimo centrai. Gaunama topologija, panaši į 802.3 10Base-T tinklo topologiją. Tik čia naudojami visiškai kitokie kadro formatai ir protokolai.

Token Ring MAC polygio protokolas

Žymės ir duomenų kadro formatas parodytas 14 pav. Žymė paverčiama į kadro pradžią, pakeičiant tik vieno bito reikšmę.

Stotis gali laikyti žymę ribotą laiką (token holding time). Paprastai tai yra 10 μs, jeigu nenurodyta kitaip. Jeigu po pirmojo kadro išsiuntimo dar lieka laiko, gali būti išsiųsti ir kiti kadrai. Kai tik siuntimas baigiamas, arba pasibaigia žymės saugojimo laikas, stotis regeneruoja žymę ir perduoda ją į žiedą.

Kadro pradžios ir galo atskyrikliai (Start Delimiter, End Delimiter) turi neteisingas diferencinio Mančesterio kodo kombinacijas (HH, LL), kad juos vienareikšmiškai būtų galima atskirti nuo duomenų.

Stotis

Kabelis

Relė

Kros-centras

13 pav. Keturios stotys sujungtos į žiedą per kros-centrą.

1 1 1
SD AC ED

a)

Baitai 1 1 1 2 arba 6 2 arba 6 Neribotas 4 1 1

SD AC FC Paskirties adresas Šaltinio adresas Duomenys Kontrolinė suma

Kadro valdymas Galo atskyriklis

(Frame Control) (End Delimiter)

Kreipties valdymas Kadro būsena

(Access Control) (Frame Status)

Pradžios atskyriklis

(Start delimiter)

b)

14 pav. Žymės formatas (a), duomenų kadro formatas (b).

Kreipties valdymo (Access Control) baite yra žymės bitas, monitoriaus bitas, prioriteto bitai ir rezervavimo bitai. Kadro valdymo baitas skiria duomenų kadrus nuo įvairių valdančiųjų kadrų.

Adresų laukai tokie pat, kaip 802.3 kadre. Kontrolinės sumos laukas toks pat, kaip 802.3 ir 802.4 kadruose. Duomenų lauko ilgis neribojamas. Galima siųsti tiek duomenų, kiek spėja per žymės saugojimo laiką.

Kadro būsenos (Frame Status) baite yra A ir C bitai. Kai kadras priimamas paskirties sąsajoje, A prilyginamas vienetui. Jeigu kadras nukopijuojamas į stotį, vienetui prilyginimas C bitas. Galimi trys variantai:
1. A=0, C=0; paskirties stotis neegzistuoja arba neįjungta.
2. A=1, C=0; paskirties stotis yra, tačiau kadras nepriimtas.
3. A=1, C=1; paskirties stotis yra ir kadras nukopijuotas.

Tai užtikrina automatinį kadro gavimo patvirtinimą. Jeigu kadras atmetamas, bet stotis egzistuoja, galima kadrą išsiųsti dar kartą. A ir C bitai yra sudubliuoti patikimumo padidinimui, kadangi jie neįeina į kontrolinę sumą.

Galo atskyriklis turi E bitą, kuris prilyginamas vienetui, kai sąsaja aptinka kokią nors klaidą. Taip pat yra bitas, žymintis paskutinį kadrą loginėje kadrų sekoje.

802.5 protokolas turi prioritetų sistemą. Trijų baitų žymės kadre yra žymės prioriteto laukas (viduriniame baite). Kai stotis nori siųsti n prioriteto kadrą, ji turi laukti, kol gaus žymę su prioritetu  n. Stotis gali rezervuoti sekančią žymę, įrašydama reikalingą prioritetą į praeinančio kadro rezervavimo lauką. Kai šis kadras sugrįš į siuntiklį, regeneruojamos žymės prioritetas bus prilygintas prieš tai buvusio kadro rezervavimo lauko reikšmei. Jeigu ta žyme nepasinaudos stotys, turinčios kadrus su aukštesniu prioritetu, tai žymė pateks tai stočiai, kuri rezervavo prioritetą. Negalima keisti rezervavimo lauko reikšmės mažesniu prioritetu. Kad didelio prioriteto stotys neužvaldytų žiedo visam laikui, yra gana sudėtingos taisyklės, nusakančios, kada prioritetas turi būti sumažintas.

Ši prioriteto schema stipriai skiriasi nuo Token Bus, kur kiekviena stotis turi garantuotą galimybę pasinaudoti tinklu nepriklausomai nuo kitų stočių. Token Ringe stotis, turinti tik žemo prioriteto kadrus, gali laukti savo eilės gana ilgai.

Žiedo gyvybingumo palaikymas

Kiekvienas žiedas turi monitorinę stotį, kuri prižiūri žiedą. Jeigu monitorius išjungiamas, pagal protokolą tuoj pat išrenkamas kitas monitorius. Kiekviena stotis gali tapti monitoriumi.

Kai žiedas inicializuojamas arba kokia nors stotis pastebi, kad nėra monitoriaus, ji gali išsiųsti CLAIM TOKEN valdantįjį kadrą. Jeigu šis kadras spėja apkeliauti žiedą anksčiau, negu kita stotis išsiunčia analogišką kadrą, siuntiklis tampa nauju monitoriumi.

Monitorius seka, ar nedingo žymė, išvalo žiedą, kai atsiranda sugadinti kadrai, stebi, ar neatsirado pamestų kadrų. Tokie kadrai gali atsirasti tada, kai į ilgą žiedą yra perduodamas trumpas kadras ir siunčiančioji stotis išsijungia anksčiau, negu kadras sugrįš atgal. Jeigu nieko nedaryti, tai toks kadras cirkuliuos amžinai. Pamestieji kadrai aptinkami, įrašant monitoriaus bitą į kreipties valdymo lauką. Jeigu kadras sugrįžta su monitoriaus bitu lygiu vienetui, tai reiškia, kad jis apkeliavo žiedą 2 kartus ir turi būti panaikintas.

Dar viena monitoriaus funkcija – įvesti papildomą vėlinimą, kad visi 24 žymės bitai tilptų nedideliame žiede.

Kai stotis pastebi, kad vienas iš kaimynų gali būti neveikiantis, išsiunčiamas BEACON kadras su numatomo neveikiančio kompiuterio adresu. Jeigu kadras grįžta, tai kabelis nėra nutrūkęs. Priešingu atveju yra nustatoma, kad stotis neveikia ir kros-centre yra padaromas jos apėjimas be žmonių pagalbos.

802.3, 802.4 ir 802.5 tinklų palyginimas

802.3 privalumai. Tai plačiausiai šiuo metu naudojamas tinklas, sukauptas didelis eksploatavimo patyrimas. Protokolas yra paprastas. Stotys gali būti instaliuotos neišjungiant tinklo. Naudojamas pasyvus kabelis, modemai nereikalingi. Kai apkrova maža, vėlinimo praktiškai nėra, nes nereikia laukti žymės.
802.3 trūkumai. 802.3 turi nemažą analoginę dalį. Kiekviena stotis turi aptikti silpniausios kitos stoties signalą, net tada, kai pati siunčia. Visa kolizijų aptikimo grandinė transyveryje yra analoginė. Minimalus kadro ilgis 64 baitai. Tai duoda nemažą bereikalingai perduodamų baitų kiekį, kai reikia siųsti tik vieną simbolį iš terminalo.

802.3 yra nedeterministinis, dėl ko dažnai negali būti panaudotas darbui realiame laike. Nėra prioritetų. Kabelio ilgis apribotas 2,5 km (10 Mb/s) dėl riboto bangos sklidimo laiko, apibrėžiančio sloto trukmę. Kai perdavimo sparta didėja, kabelio ilgis turi būti sumažintas. Kai didelė tinklo apkrova, kolizijos yra pagrindinė problema, mažinanti sistemos pralaidą.

802.4 privalumai. 802.4 naudoja labai patikimą gerai atidirbtą kabelinės televizijos techniką. Protokolas daug labiau deterministinis negu 802.3, palaiko trumpus kadrus. Token Bus palaiko prioritetus, garantuoja dažnių juostą aukšto prioriteto duomenims. Gera pralaida ir pajėgumas, esant dideliai apkrovai. Plačiajuostis kabelis gali palaikyti daug kanalų ne tik duomenims, bet ir balsui bei televizijai.

802.4 trūkumai. Plačiajuostės sistemos naudoja daug analoginių įrenginių, taip pat modemus ir plačiajuosčius stiprintuvus. Protokolas yra labai sudėtingas ir duoda žymų vėlinimą, esant nedidelei apkrovai (stotys visada turi laukti žymės, net tada, kai sistema visai laisva). Galų gale, yra sunkiai realizuojama kaip optinė sistema ir nėra plačiai naudojama.

Token Ring privalumai. Naudoja taškas-taškas sujungimus, gali būti pritaikyta bet kokiai perdavimo aplinkai. Standartinė susuktoji pora yra pigi ir lengvai įdiegiama. Kros-centro panaudojimas daro Token Ringą vieninteliu vietiniu tinklu, galinčiu automatiškai surasti ir išeliminuoti kabelio gedimus. Kaip ir Token Buse, galimi prioritetai, tačiau prioritetų schema nėra labai gera. Kaip ir 802.4 galimi trumpi kadrai, tačiau skirtingai nuo 802.4 galimi ir ilgi kadrai, apriboti žymės saugojimo laiko. Pralaida ir pajėgumas, esant dideliai apkrovai, yra puikūs.

802.5 trūkumai. Didžiausias minusas yra centralizuota monitoriaus funkcija, kuri duoda kritinę sistemos komponentę. Nežiūrint to, kad sugedęs monitorius tuoj pat pakeičiamas kitu, blogas monitorius gali pridaryti papildomų problemų. Kaip ir visose schemose, naudojančiose žymės perdavimą, yra nereikalingas vėlinimas, esant mažai apkrovai.

Tiltai

Vietiniai tinklai gali būti apjungti tiltų, kurie dirba kanaliniame lygmenyje, pagalba. Kadangi tiltai netikrina tinklinio lygmens antraštės, per juos gali būti perduodami bet kokie tinklinio lygmens paketai vienodai gerai (IP, IPX, OSI). Gryni IP, IPX arba OSI maršrutizatoriai palaiko tik savus paketus.

Šešios priežastys, dėl kurių gali prireikti tiltų.
1. Daugelis didelių įstaigų padalinių (fakultetai, katedros, departamentai) turi savo vietinius tinklus nepriklausomai vienas nuo kito. Anksčiau ar vėliau prireikia keistis informacija tarp padalinių, jų vietiniai tinklai apjungiami tiltų pagalba.

2. Organizacija gali būti keliuose pastatuose, tarp kurių yra nemaži atstumai. Gali būti pigiau turėti atskirus VT kiekviename pastate ir juos apjungti tiltais bei infraraudonųjų spindulių ryšių kanalais, negu nutiesti ištisinį koaksialinį kabelį per visą įstaigą.

3. Didelį vietinį tinklą verta padalinti į keletą mažų, apjungtų tiltais. Kiekvienas VT turi savo failų serverį ir neapkrauna kitų tinklų tik sau skirtais paketais. Per magistralinį tinklą informacija perduodama tik tada, kai reikia ryšio tarp dviejų atskirų VT (15 pav.). Taigi, didžiausia dalis apkaitos vyksta vietinių tinklų viduje ir magistralinis tinklas (backbone LAN) apkraunamas nedaug.

4. Kartais pagal apkrovą tinklas gali būti ir vienas, tačiau atstumai tarp kompiuterių yra perdaug dideli (bendras ilgis viršija 2,2 km 802.3 atveju). Nors kabelį nutiesti yra nesunku, tačiau tinklas nedirbs, nes vėlinimas bus perdaug didelis (round-trip delay). Vienintelis sprendimas – padalinti tinklą į dalis, apjungtas tiltais.

5. Patikimumo problemos. Viename tinkle vienintelis sugedęs mazgas, generuojantis daug nuolat siunčiamų blogų paketų gali padaryti tinklą neveikiančiu. Tiltai, įjungti kritinėse vietose, apsaugo visą tinklą nuo panašių situacijų, kadangi jie gali būti užprogramuoti tam tikrų paketų perdavimui, o kitų sulaikymui.

6. Dauguma VT sąsajų dirba tokiame režime, kai į kompiuterį patenka visi paketai, ne tik tie, kurie buvo jam adresuoti. Informacijos perdavimo saugumas tokiu atveju yra prastas, kadangi nesunkiai galima peržiūrėti ne sau skirtą informaciją. Tiltai tam tikrose tinklo vietose, nepraleidžiantys svarbios informacijos į išorę, gali pagerinti informacijos apsaugą.

Magistralinis VT Tiltas

B B B

Failų serveris

Vietinis

tinklas

Darbo

stotis

15 pav. Keletas vietinių tinklų, apjungtų magistrale (backbone) ir tiltais.

Lygmuo Kompiuteris A Kompiuteris B

Tinklinis Pkt Tiltas Pkt

LLC Pkt Pkt Pkt

MAC 802.3 Pkt 802.3 Pkt 802.4 Pkt 802.4 Pkt

802.3 Pkt 802.3 Pkt 802.4 Pkt 802.4 Pkt

802.3 Pkt 802.4 Pkt

CSMA/CD tinklas Token Bus tinklas

16 pav. Tilto, jungiančio 802.3 ir 802.4 tinklus, veikimo principas.

Įvairių 802 tinklų apjungimo kanaliniame lygmenyje problemos

16 pav. parodytas tilto veikimo principas, apjungiant 802.3 ir 802.4 tipo vietinius tinklus. Tiltas dirba kanaliniame lygmenyje. Į 802.3 tilto įėjimą patenka paketai, kurie nuosekliai iš fizinio lygmens perduodami aukštyn iki LLC polygio. Toliau LLC paketas transformuojamas į 802.4 MAC polygio paketą ir per fizinį lygmenį ir perdavimo aplinką patenka į 802.4 tinklą.

Kiekviena iš devynių 802.x – 802.y kombinacijų turi savo problemų rinkinį. Tačiau yra ir bendrų problemų. Viena iš jų – skirtingi kadrų formatai (17 pav.) Šie skirtumai nepateisinami kokiomis nors rimtomis techninėmis priežastimis. Tai daugiau atskirų firmų, rėmusių tam tikrus standartus nesusitarimo reikalas.

Pream-bulė Pradžios atskyrik-lis Priė-jimo valdy-mas Kadro valdy-mas Paskir-ties ir šaltinio adresai Ilgis Duo-menys Papil-dymas Kont-rolinė suma Galo atsky-riklis Kadro būsena
802.3

802.4

802.5

17 pav. IEEE 802 kadrų formatai.

Perduodant kadrus iš vieno tinklo į kitą reikalingas jų performatavimas, naudojantis procesoriaus laiką, naujos kontrolinės sumos suskaičiavimas plius galimos neaptinkamos klaidos dėl blogų bitų tilto atmintyje.

Antra problema yra tai, kad sujungti tiltai nebūtinai dirba ta pačia duomenų perdavimo sparta. Tiltas, priimdamas kadrus iš greitesnio tinklo, negalės tokia pat sparta perduoti į lėtesnį. Tai reiškia, kad kadrai bus kaupiami buferyje, kuris gali persipildyti. Yra tam tikra problema perduodant iš 802.4 į 802.3 10 Mb/s sparta. Reali sparta 802.3 tinkluose yra mažesnė dėl kolizijų, tuo tarpu kai 802.4 tinkluose kolizijų nėra.

Trečia ir pati rimčiausia problema yra tai, kad visi trys 802 tinklai turi skirtingą maksimalų paketo ilgį. Šiame lygmenyje paketai į dalis neskaidomi.

Visa eilė problemų atsiranda dėl prioriteto bitų, kurie yra vieno tipo tinkluose ir kurių nėra kito tipo tinkluose. Tą patį galima pasakyti apie A ir C bitus.

Skaidrieji tiltai

Jie yra įjungiami ir viskas veikia. Skaidrieji tiltai nedaro jokio poveikio egzistuojantiems tinklams. Tinklai tiltų kaip ir nemato, tiltai yra “skaidrūs”.

Kai ateina kadras, tiltas turi nuspręsti, ar atmesti kadrą ar jį praleisti toliau. Jeigu praleisti, tai į kokį tinklą? Nusprendžiama, peržiūrint lentelę tilto viduje pagal paskirties adresą.

Kai tiltai prijungiami, jų lentelės būna tuščios. Čia panaudojamas užtvindymo algoritmas: kiekvienas gautas kadras išsiunčiamas į visus prijungtus prie tilto tinklus. Po kiek laiko tiltai išsiaiškina, kas yra kas ir užtvindymas tampa nereikalingas.

Skaidrieji tiltai naudoja atgalinio mokymosi (backward learning) algoritmą. Pagal gautų paketų šaltinio adresus nustatoma, kokia mašina yra kokiame tinkle arba per kokį tinklą gali būti pasiekiama.

Kompiuterių ir tiltų išdėstymas gali keistis. Dinaminė topologija palaikoma į lentelę įrašant paketo gavimo laiką. Jeigu atėjusio paketo šaltinio adresas jau yra lentelėje, pakeičiamas tik atėjimo laikas.

Procesas tilte periodiškai peržiūri lentelę ir panaikina visus senus įrašus (kelios minutės). Jeigu kompiuteris pernešamas į kitą vietą ir įjungiamas į tinklą, jis gali normaliai dirbti jau po kelių minučių be operatoriaus įsikišimo. Taip pat tai reiškia, kad jeigu keletą minučių kompiuteris tyli, tai jo atžvilgiu turi būti panaudotas užtvindymas tol, kol kompiuteris pasiųs kadrą pats.

Kadrų maršrutizavimo procedūra yra tokia:
1. Jeigu paskirties ir šaltinio tinklai tie patys, kadras atmetamas.
2. Jeigu paskirties ir šaltinio tinklai skirtingi, kadras perduodamas.
3. Jeigu paskirties tinklas nežinomas, naudojamas užtvindymas.

Patikimumui padidinti tinklai sujungiami ne vienu, o keletu tiltų. Šiuo atveju susidaro uždaros kilpos, kuriomis tie patys kadrai gali cirkuliuoti be galo ilgai. Ši problema sprendžiama, naudojant gaubiančiojo medžio algoritmą (Spanning Tree Algoritm). Tiltai, bendraudami tarpusavyje, tikrąją topologiją pakeičia tokia, kai tarp bet kurių dviejų tinklų yra tik vienas kelias. Tai ir yra gaubiantysis medis. Pirmiausia tiltai nusprendžia, kuris iš jų bus šakniniu medžio tiltu. Išrenkamas tas, kurio unikalus numeris yra mažiausias. Toliau sukonstruojamas medis, kurio šakos yra trumpiausi keliai nuo šakninio tilto iki bet kurio kito. Jeigu tiltas arba tinklas sugenda, surandamas naujas gaubiantysis medis.

Tiltai taip pat gali būti panaudoti, apjungiant nutolusius tinklus per WAN linijas.
802.5 tipo tinklai dažniausiai naudoja tiltus su maršrutizavimu nuo šaltinio. Į kadrą yra įrašomas visas kelias, kuriuo turi keliauti kadrai. Šis kelias nustatomas, pasiunčiant suradimo kadrą (discovery frame). Šis kadras perduodamas į kiekvieną tinklą. Kai grįžta atsakymas, tiltai, per kuriuos praeina kadras, įrašo į jį savo numerius. Tokiu būdu nustatomas optimaliausias kelias. Jis atsimenamas ir toliau yra naudojamas, nesiunčiant suradimo paketo.

Komutuojamieji tinklai, komutatoriai

Šiuo metu tiltus keičia komutatoriai (switches), kurie daugeliu atvejų gali būti traktuojami kaip daugiaporčiai tiltai. Tradiciniai tiltai gali apjungti tik du vietinio tinklo segmentus tuo pačiu metu. Komutatoriai sudalina tinklą į segmentus. Kiekvienas iš jų gali dirbti nesikertant duomenų srautams. Kaip ir tiltuose komutavimas vyksta antrame lygmenyje. Komutatorius išsiaiškina, kokie adresai priklauso kokioms prieigoms (portams). Po to atitinkamai komutuoja duomenis. Komutatoriai gali būti sukonstruoti, naudojant tradicinius mikroprocesorius arba specialią ASIC (Application Specific Integrated Circuit) technology.

Kadrų komutatoriai leidžia tinklų administratoriams padalyti tinklus į virtualiuosius vietinius tinklus (VLANs). Virtualieji tinklai leidžia paprasčiau atlikti įvairius pakeitimus, pagerinti pajėgumą, apsaugoti nuo transliacinių štormų, apsaugą. Komutavimas pagerina valdymą ir problemų stebėjimą tinkluose, padalintuose į nepriklausomus segmentus.

Ethernet komutavimas. Remiasi 802.3 protokolu, tačiau pilnai komutuojamo tinklo atveju nereikalauja CSMA/CD protokolo. Komutatorius duomenis perduoda tiesiai adresatui, jų nemato visos kitos stotys. Galima realizuoti dvikryptį vienalaikį perdavimą (full-duplex), padvigubinant duomenų perdavimo spartą. Egzistuoja 10, 100, 1000 Mb/s komutatoriai, taip pat komutatoriai, kuriu prieigos dirba skirtinga duomenų perdavimo sparta.

Komutatorių tipai

Išskiriami du pagrindiniai VT komutatorių tipai: statiniai ir dinaminiai. Statiniai komutatoriai leidžia tinklo administratoriui supaprastinti įvairius pakeitimus, perkėlimus tinkle, naudojant programinę įrangą. Pvz.: ekrane gaunamas šakotuvo (hub) vaizdas, pelės pagalba galima perkelti vartotoją iš vieno skyriaus į kitą, priskiriant prieigai, kuri, kuri priklauso kitam tinklo segmentui. Po šio pakeitimo paketai bus nukreipiami adresatui į naują prieigą. Tokie pakeitimai reikalauja minimum laiko ir fizinių resursų.

Dinaminiai komutatoriai pagal šaltinio ir paskirties adresą sukuria tarp jų išskirtinę 10 Mb/s liniją. Dinaminis komutatorius sukuria privatų vietinį tinklą, išskirdamas dažnių juostą pagal pareikalavimą. Tradiciniuose tinkluose paketai perduodami kiekvienam įrenginiui tinkle. Komutuojamuose tinkluose paketas keliauja tik adresatui. Tai pagerina perduodamų duomenų apsaugą. Daug privačių VT grandinių gali būti sukurta tuo pačiu metu. Tos grandinės išnyksta, kai tik paketai yra perduodami.

Tiek statiniai tiek dinaminiai komutatoriai skirstomi į prieigų ir segmentų komutatorius. Pirmu atveju kiekviena prieiga yra prijungta prie vienos stoties arba serverio, kurie maksimaliai gali išnaudoti visą dažnių juostą.

Segmentų komutatorius dirba panašiai, tačiau kiekviena prieiga prijungiama prie viso segmento, o ne prie vienos darbo stoties. Tai leidžia administratoriui perkrautą tinklą padalinti į mažesnius nepriklausančius vienas nuo kito tinklus, kaip tai tradiciškai daroma tiltų pagalba.

Yra du pagrindiniai komutavimo metodai: cut-through (nukreipti) ir store-and-forward (priimti ir perduoti). Pirmu atveju komutatorius nuskaito kadro antraštę su paskirties adresu ir perduoda kadrą tiesiai į reikalingą prieigą. Vienas iš šio būdo trūkumų yra tai, kad net sugadinti arba tušti kadrai yra perduodami. Tačiau vėlinimas yra minimalus. Cut-through komutatorius perduoda kadrą adresatui pats jo iki galo nenuskaitęs be klaidų tikrinimo.
Kaip kurie gamintojai teigia, kad cut-through yra vienintelis komutavimo būdas. Tačiau šis komutavimo būdas įmanomas tik tarp prieigų su vienoda perdavimo sparta, kol neįvedamos perkrovų valdymo priemonės. Be to, netikrinant klaidų, sugedus vienai tinklo kortai, visas tinklas per komutatorių gali būti užtvindytas blogais kadrais.

Store-and-forward komutatoriai nuskaito visą kadrą, patikrina jį prieš siunčiant adresatui. Tai leidžia atmesti blogus kadrus, tačiau perdavimas šiek tiek vėluoja. Store-and-forward komutatoriai yra būtini perduodant kadrus iš lėtų tinklų į greitus tinklus.

Daugumoje komutatorių naudojami spartūs procesoriai, kurie sumažina vėlinimus ir duoda galimybę palaikyti virtualiuosius tinklus, filtrų protokolus, tinklo statistiką ir atlikti kitas operacijas su duomenimis prieš perduodant kadrą.

Bendroji Prieigos

magistralė

18 pav. Bendrosios magistralės komutatoriaus supaprastinta schema.

Store-and-forward komutatoriai gali naudoti skirtingas perdavimo technologijas. Viena iš jų naudoja bendrąją magistralę (shared bus), kita bendrąją atmintį (shared memory). Bendrosios magistralės komutatoriuose yra didelės spartos vidinė magistralė (high-speed backplane), sujungianti komutuojamas prieigas. Ši architektūra dažniausiai naudojama moduliniuose komutatoriuose, turinčiuose daug prieigų ir jungiančių skirtingos technologijos tinklus, tokius kaip 100VG-AnyLAN, FDDI, 100Base-T ir ATM. Pvz.: HP AdvanceStack Switch 2000 naudoja bendrosios magistralės architektūrą, kaip parodyta 18 pav.

Bendrosios atminties architektūra dažniausiai naudojama nebrangiuose nedaug prieigų turinčiuose komutatoriuose. Jos privalumai – paprasta įvairių VT tipų ir spartų suderinimas viename komutatoriuje. Šią technologiją naudoja HP AdvanceStack Switch 200, turintis 1,6 Mb atminties. 19 pav. parodyta tokio komutatoriaus supaprastinta schema.

Komutatoriaus atmintis (naudojama buferiams, adresų lentelėms ir t.t.) gali būti paskirstyta įvairiais būdais:
 Atmintis išskiriama visoms prieigoms pagal pareikalavimą iš bendro atminties bloko.
 Fiksuotas atminties kiekis iš bendro atminties bloko yra skiriamas bendrai naudoti vienai porai prieigų.
 Kiekviena prieiga turi jai skirtą atmintį. Komutatorius taip pat turi centrinę atmintį bendroms operacijoms, tokioms kaip globaliosios adresų lentelės. Šis variantas yra brangesnis už kitus.

Prieigos

Bendroji

atmintis

19 pav. Bendrosios atminties komutatoriaus supaprastinta schema.

Komutatoriai perduoda kadrus vartotojams pagal vidines MAC adresų lenteles. Adresai neturi apibrėžtos gyvavimo trukmės, kaip tai yra tiltuose. Kai adresų lentelė užpildoma, seniausias adresas išmetamas ir taip atlaisvinama vieta kitam adresui. Kai darbo stotis pakeičia savo vietą, pirmas paketas, atsiųstas iš naujos vietos, praneša komutatoriui, kad stotis buvo perkelta ir jos senas adresas lentelėje pakeičiamas nauju.

Daugelis gamintojų teigia, kad jų komutatoriai gali dirbti maksimalia sparta visose prieigose vienu metu. Tačiau tai priklauso nuo skiriamos vienam portui procesoriaus galios. Netgi esant pakankamai galingam procesoriui siaurų vietų (bottlenecks) negalima išvengti, jeigu duomenys yra perduodami į vieną prieigą iš keleto segmentų vienu metu. Kai kurie komutatoriai naudoja specialų procesą (jamming process), kuris neleidžia į prieigą perduoti tiek duomenų, kad įvyktų perkrova.

FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

FDDI – tai didelio pajėgumo optinės skaidulos Token Ring vietinis tinklas, dirbantis 100 Mb/s sparta, iki 200 km ilgio, su 1000 pajungtų stočių. Jis gali būti naudojamas kaip bet kuris kitas 802 vietinis tinklas, tačiau, turėdamas didelę pralaidą, dažniausiai yra naudojamas kaip magistralė (backbone), jungianti varinių laidų tinklus, kaip parodyta 20 pav.

Token Ethernet

bus

Tiltas

Token FDDI

Ring

Tiltai

Ethernet

20 pav. FDDI – kaip magistralė, jungianti vietinius tinklus ir kompiuterius.

FDDI naudoja daugiamodes optines skaidulas, kadangi, esant 100 Mb/s spartai, brangių vienmodžių skaidulų nereikia. Taip pat yra naudojami šviesos diodai, o ne lazeriai, ne tik dėl pigumo, bet ir dėl to, kad kartais FDDI prieina prie vartotojų darbo stočių. Jeigu netyčia vartotojas pažiūrėtų į kabelio galą, lazeris jam sudegintų akis. Šviesos diodas ne toks galingas ir jo šviesa labiau išsklaidyta. FDDI specifikacijoje numatoma ne daugiau vienos klaidos 2,5·1010 bitų. Daugelis realizacijų užtikrina dar mažesnį klaidų skaičių.

FDDI kabeliai sudaryti iš dviejų skaidulinių žiedų, perduodančių duomenis dvejomis kryptimis., kaip parodyta 21 pav. Jeigu vienas iš jų nutrūksta, kitas naudojamas kaip atsarginis. Jeigu nutrūksta abu viename taške, abu žiedai gali būti apjungti į vieną beveik dvigubo ilgio žiedą. Kiekviena stotis turi reles, kurios gali būti panaudotos prisijungti prie abiejų žiedų arba atjungti stotį, kai ten atsiranda problemų. Taip pat gali būti panaudoti kros-centrai, kaip 802.5 atveju.

FDDI apibrėžia dvi stočių klases – A ir B. A klasės stotys prijungiamos prie abiejų tinklų. Pigesnės B klasės stotys prijungiamos prie vieno iš žiedų.
Fiziniame lygmenyje nenaudojamas Mančesterio kodas, kadangi 100 Mb/s reikia 200 megabodų, o tai per brangu. Naudojama schema 4 iš 5 (4 out of 5). Kiekviena 4 MAC simbolių grupė (0, 1 ir kai kurie ne duomenų simboliai, tokie kaip kadro pradžia) yra koduojama 5 bitų grupe perdavimo aplinkoje. 16 iš 32 kombinacijų naudojama duomenims, 3 atskyrikliams, 2 valdymui, 3 aparatūros signalizacijai, 8 rezervuoti ateičiai.

Šios schemos privalumas yra tai, kad sumažinamas dažnių ruožas. Trūkumas – prarandama savisinchronizavimo savybė, kurią turi Mančesterio kodavimas. Tai yra kompens

Leave a Comment