Тема: Передача даних по кабелю
Мета: Побачити принцип роботи різних методів доступу, засвоїти їх особливості та відмінності.
КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ:
Метод доступу – набір правил, які визначають, як комп’ютер повинен відправляти і приймати дані по мережевому кабелю.
Переважно декілька комп’ютерів в мережі мають сумісний доступ до кабеля. Однак, якщо два комп’ютера будуть передавати дані одночасно, то їхні пакети «зіткнуться» і будуть пошкоджені – виникне так звана колізія.
Передача даних по мережі (між користувачами або від сервера до клієнта) включає дві задачі:
помістити дані в кабель без «зіткнення» з даними, які вже передавались по ньому;
прийняти дані з впевненістю в тому, що при передачі вони не були пошкоджені в результаті колізії.
Всі мережеві комп’ютери повинні використовувати один метод доступу, інакше виникне збій мережі, коли окремі комп’ютери, в яких методи будуть домінувати, не дозволять іншим здійснити передачу.
Основні методи доступу
Існує три методи запобігання одночасної спроби використовувати кабель, іншими словами, три основних методи доступу до нього.
Множинний доступ з контролем несучої:
з виявленням колізій;
з запобіганням колізій.
Доступ з передачею маркера.
Тільки комп’ютер, який отримав маркер, може передавати дані.
Доступ за пріоритетом запита.
Множинний доступ з контролем несучої і виявленням колізій
При множинному доступі з контролем несучої і виявленням колізій (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD) всі компоненти в мережі – і клієнти, і сервери – “прослуховують” кабель, прагнучи виявити дані, які передаються (тобто трафік).
Комп’ютер “розуміє”, що кабель вільний (трафік відсутній).
Комп’ютер може почати передачу даних.
Поки кабель не звільниться ( на протязі всієї передачі даних), ні один з мережевих комп’ютерів не може вести передачу.
І так, якщо два (або більше) комп’ютерів спробують передавати дані одночасно, це призведе до колізії. Тоді ці комп’ютери призупиняють передачу на випадковий інтервал часу, а потім знову стараються “налагодити” зв’язок. Комп’ютери ніби “прослуховують” кабель, звідси і назва – контроль несучої. Назва множинний доступ полягає в тому, що постійно зразу декілька комп’ютерів в мережі "хочуть" передати дані. Передаючи дані, комп’ютери “прослуховують” кабель, щоб, виявивши колізії, деякий час перечекати, а потім відновити передачу, звідси – виявлення колізій.
В той час здатність виявити колізії обмежує область дії самого CSMA/CD. При довжині кабелю вище 2,5 км сигнал слабшає і механізм виявлення колізій стає неефективним. Іншими словами якщо відстань до пердаючого комп’ютера первищує це обмеження , деякі комп’ютери можуть не «почути» сигнал і почнуть передачу даних, що призведе до колізії і порушення пакету даних.
CSMA/CD відомий, як змагаючий метод, оскільки мережеві комп’ютери “змагаються” (конкурують) між собою за право передавати дані. Він здається дуже громіздким, але сучасні реалізації CSMA/CD настільки швидкі, що користувачі навіть не помічають, що їх мережа працює по змагаючому методу доступу.
Чим більше комп’ютерів в мережі, тим інтенсивніший мережевий трафік. При інтенсивному трафіку число колізій зростає, а це приводить до зменшення пропускної здатності мережі. Тому в деяких ситуаціях метод CSMA/CD може виявитися недостатньо швидким.
Після кожної колізії обоїм комп’ютерам приходиться відновлювати передачу. Якщо мережа, повторні спроби знову зможуть призвести до колізій, але вже з іншими комп’ютерами. Тепер уже чотири комп’ютера (два – від першої невдалої спроби і два – від другої невдалої спроби перших) будуть відновлювати передачу. Результат може виявитися таким, як і в попередньому випадку, тільки пострадавших комп’ютерів стане ще більше. Таке лавиновидне зростання повторних передач може паралізувати роботу всієї мережі.
Ймовірність виникнення подібної ситуації залежить від числа користувачів, які хочуть отримати доступ до мережі. Бази даних, наприклад, мережу використовують інтенсивніше, ніж текстові процесори.
Мережа з методом доступу CSMA/CD, яка обслуговує багатьох користувачів, які працюють з декількома системами управління базами даних (критичне число користувачів залежить від апаратних компонентів, кабельної системи і мережевого програмного забезпечення), може практично “зависнути” із-за постійного мережевого трафіка.
Множинний доступ з контролем несучої і запобіганням колізій
Множинний доступ з контролем несучої і запобіганням колізій (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidanse, CSMA/CA) не такий вже і популярний, як CSMA/CD або передача маркера. Використовуючи CSMA/CА, кожний комп’ютер перед пердачею даних в мережу сигналізує про свій намір, тому інші комп’ютери “взнають” про передачу, яка готується і можуть уникнути колізій.
Доступ з передачею маркера
Суть доступу з передачею маркера полягає в наступному: пакет особливого типу, маркер (token), циркулює по кольцу від комп’ютера до комп’ютера. Щоб послати дані в мережу, будь-який із комп’ютерів спочатку повинен дочекатися приходу вільного маркера і захопити його.
Дані передає сервер. Він захоплює вільний маркер і відправляє дані комп’ютеру з адресом 400080865402. Коли будь-який комп’ютер “наповнить” маркер своєю інформацією і пошле його по мережевому кабелю, інші комп’ютери уже не зможуть передавати дані. Так як в кожний момент часу тільки один комп’ютер буде використовувати маркер в мережі не виникне ні змагання, ні колізій, ні тимчасових затримок.
Доступ за приоритетом запита
Доступ за приоритетом запита (demand priority) – відносно новий метод доступу, який розроблений для мережі зі швидкістю передачі даних 100 Мбіт/с – 100VG-AnyLAN. Він стандартизований ІЕЕЕ в категорії 802.12.
Цей метод доступу враховує своєрідну конфігурацію мереж 100VG-AnyLAN: вони будуються тільки із концентраторів і закінчених вузлів. Концентратори керують доступом до кабеля, послідовно запитуючи кожний вузол в мережі і виявляючи запити на передачу. Концентратор повинен знати всі адреси зв’язку і вузли, а також перевіряти їхню роботоздатність. Кінцевим вузлом, в відповідності з визначенням 100VG-AnyLAN, може бути комп’ютер, міст, маршрутизатор або комутатор.
При доступі за приоритетом запита, як і