Тема: Методы доступа к среде передачи в локальных сетях

Когда сразу несколько сетевых устройств хотят отправить данные, возникает конфликт доступа к среде передачи. Поскольку несколько устройств не могут передавать по сети данные одновременно, требуется метод, позволяющий в каждый момент времени обращаться к сетевой среде передачи данных только одному устройству. Для этого обычно применяется один из двух способов: CSMA/CD и передача маркеров.

В сетях, использующих технологию CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect, множественный доступ с обнаружением несущей/обнаружение коллизий), таких как Ethernet, сетевые устройства "соперничают" за доступ к сетевой среде передачи дан­ных. Когда устройство хочет отправить данные, оно сначала прослушивает сеть, чтобы узнать, не использует ли ее сейчас какое-либо другое устройство. Если сеть свободна, устройство начинает передавать свои данные. После того как передача данных закон­чится, устройство снова прослушивает сеть, чтобы узнать, не возникло ли коллизии. Коллизия возникает, когда два устройства посылают данные одновременно. Тогда каж­дое из этих устройств ожидает в течение некоторого времени, выбираемого случайно, а затем отправляет данные повторно. В большинстве случаев коллизия между этими двумя устройствами не повторится. Из-за такого "соперничества" в сети, чем больше загруже­на сеть, тем больше в ней возникает коллизий. Вот почему при увеличении количества устройств в одной сети производительность Ethernet резко падает.

В сетях с передачей маркера( token-passing), таких как Token Ring и FDDI, по всей сети, от устройства к устройству, передается специальный сетевой пакет, называемый маркером (token). Когда устройство хочет отправить данные, оно ждет, пока не будет получен маркер, и только затем посылает данные. Когда передача данных окончена, маркер освобождается, и тогда другие устройства могут использовать сетевую среду. Основное преимущество таких сетей состоит в том, что процессы в них детерминиро­ваны. Другими словами, легко подсчитать максимальное время, в течение которого устройство должно ожидать возможности отправить данные. Этим объясняется попу­лярность маркерных сетей в некоторых средах, работающих в режиме реального вре­мени, например на заводах, где необходимо обеспечить обмен данными между уст­ройствами через строго определенные интервалы времени.

В сетях CSMA/CD используются коммутаторы, сегментирующие сеть на несколько коллизионных доменов. Это уменьшает количество устройств, "соперничающих" за среду передачи, в каждом сегменте сети. За счет создания более мелких коллизионных доменов можно существенно увеличить производительность сети без изменения сис­темы адресации.

Обычно сети CSMA/CD являются полудуплексными. Другими словами, устройство не может одновременно отправлять и принимать информацию. Пока устройство переда­ет данные, оно не способно следить за остальным трафиком. Это очень напоминает уст­ройство "уоки-токи": когда хочешь что-то сказать, нужно нажать кнопку передачи и, пока говоришь, никто другой не может говорить на той же частоте. Когда все сказано, нужно отпустить кнопку передачи и освободить тем самым частоту для остальных.

При использовании коммутаторов становится возможным режим полного дуплек­са. Полный дуплекс работает так же, как телефон: можно одновременно и слушать, и говорить. Если сетевое устройство подключено непосредственно к порту сетевого коммутатора, эти два устройства смогут работать в режиме полного дуплекса. В таком режиме производительность может увеличиться, но не настолько сильно, как утвер­ждают некоторые. 100-мегабитный сегмент Ethernet способен передать 200 Мбит дан­ных в секунду, но из них только 100 Мбит в одном направлении. Поскольку боль­шинство соединений асимметрично (когда в одном направлении передается больше данных, чем в другом), то выигрыш не настолько велик, как утверждают многие. Од­нако работа в полнодуплексном режиме все же увеличивает пропускную способность многих приложений, потому что тогда сетевая среда передачи уже не является общей.

Два устройства, используя полнодуплексное соединение, могут посылать данные сразу же, как только будут готовы.

В маркерных сетях, таких как Token Ring, также можно извлечь пользу от коммутаторов. В больших сетях задержка между получением маркера может оказаться значительной, из-за того то он передается через всю сеть.

Дата добавления: 2015-07-13