Время владения разделяемой средой в сети Token Ring ограничивается временем удержания маркера (token holding time), после истечения которого станция обязана прекратить передачу собственных данных (текущий кадр разрешается завершить) и передать маркер далее по кольцу. Станция может успеть передать за время удержания маркера один или несколько кадров в зависимости от размера кадров и величины времени удержания маркера. Обычно время удержания маркера по умолчанию равно 10 мс, а максимальный размер кадра в стандарте 802.5 не определен. Для сетей 4 Мбит/с он обычно равен 4 Кбайт, а для сетей 16 Мбит/с - 16 Кбайт. Это связано с тем, что за время удержания маркера станция должна успеть передать хотя бы один кадр. При скорости 4 Мбит/с за время 10 мс можно передать 5000 байт, а при скорости 16 Мбит/с - соответственно 20 000 байт. Максимальные размеры кадра выбраны с некоторым запасом.

    В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется также  несколько другой алгоритм доступа  к кольцу, называемый алгоритмом раннего  освобождения маркера (Early Token Release). В  соответствии с ним станция передает маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения приема. В этом случае пропускная способность кольца используется более эффективно, так как по кольцу одновременно продвигаются кадры нескольких станций. Тем не менее свои кадры в каждый момент времени может генерировать только одна станция - та, которая в данный момент владеет маркером доступа. Остальные станции в это время только повторяют чужие кадры.

    Для различных видов сообщений, передаваемым кадрам, могут назначаться различные  приоритеты: от 0 (низший) до 7 (высший). Решение о приоритете конкретного кадра принимает передающая станция (протокол Token Ring получает этот параметр через межуровневые интерфейсы от протоколов верхнего уровня, например прикладного). Маркер также всегда имеет некоторый уровень текущего приоритета. Станция имеет право захватить переданный ей маркер только в том случае, если приоритет кадра, который она хочет передать, выше (или равен) приоритета маркера. В противном случае станция обязана передать маркер следующей по кольцу станции.За наличие в сети маркера, причем единственной его копии, отвечает активный монитор. Если активный монитор не получает маркер в течение длительного времени (например, 2,6 с), то он порождает новый маркер.

В Token Ring существуют три различных формата кадров: - маркер; - кадр данных; - прерывающая последовательность.

   Маркер. Кадр маркера состоит из трех полей, каждое длиной в один байт. Начальный ограничитель (Start Delimiter, SD) появляется в начале маркера, а также в начале любого кадра, проходящего по сети. Поле представляет собой следующую уникальную последовательность символов манчестерского кода: JKOJKOOO.

    Управление доступом (Access Control) состоит из четырех подполей: РРР, Т, М и RRR, где РРР - биты приоритета, Т - бит маркера, М - бит монитора, RRR -резервные биты приоритета. Бит Т, установленный в 1, указывает на то, что данный кадр является маркером доступа. Бит монитора устанавливается в 1 активным монитором и в 0 любой другой станцией, передающей маркер или кадр. Если активный монитор видит маркер или кадр, содержащий бит монитора со значением 1, то активный монитор знает, что этот кадр или маркер уже однажды обошел кольцо и не был обработан станциями. Если это кадр, то он удаляется из кольца. Если это маркер, то активный монитор передает его дальше по кольцу.

    Конечный  ограничитель (End Delimeter, ED) - последнее  поле маркера. Так же как и поле начального ограничителя, это поле содержит уникальную последовательность манчестерских кодов JK1JK1, а также два однобитовых признака: I и Е. Признак I (Intermediate) показывает, является ли кадр последним в серии кадров (1-0) или промежуточным (1-1). Признак Е (Error) - это признак ошибки. Он устанавливается в 0 станцией-отправителем, и любая станция кольца, через которую проходит кадр, должна установить этот признак в 1, если она обнаружит ошибку по контрольной сумме или другую некорректность кадра.

Кадр  данных и прерывающая последовательность

   Кадр  данных включает те же три поля, что  и маркер, и имеет кроме них  еще несколько дополнительных полей. Таким образом, кадр данных состоит  из следующих полей: начальный ограничитель (Start Delimiter, SD); управление кадром (Frame Control, PC); адрес назначения (Destination Address, DA); адрес источника (Source Address, SA); данные (INFO); контрольная сумма (Frame Check Sequence, PCS); конечный ограничитель (End Delimeter, ED); статус кадра (Frame Status, FS).

    Кадр  данных может переносить либо служебные данные для управления кольцом (данные МАС-уровня), либо пользовательские данные (LLC-уровня). Стандарт Token Ring определяет 6 типов управляющих кадров МАС- уровня. Поле FC определяет тип кадра (MAC или LLC), и если он определен как MAC, то поле также указывает, какой из шести типов кадров представлен данным кадром. Адреса назначения и источника могут иметь длину либо 2, либо 6 байт. Первый бит адреса назначения определяет групповой или индивидуальный адрес как для 2-байтовых, так и для 6-байтовых адресов. Второй бит в 6-байтовых адресах говорит о том, назначен адрес локально или глобально. Адрес, состоящий из всех единиц, является широковещательным.

    Адрес источника имеет тот же размер и формат, что и адрес назначения. Однако признак группового адреса используется в нем особым способом. Так как адрес источника не может быть групповым, то наличие единицы в этом разряде говорит о том, что в кадре имеется специальное поле маршрутной информации (Routing Information Field, RIF).  Поле данных INFO кадра может содержать данные одного из описанных управляющих кадров уровня MAC или пользовательские данные, упакованные в кадр уровня LLC. Это поле не имеет определенной стандартом максимальной длины, хотя существуют практические ограничения на его размер, основанные на временных соотношениях между временем удержания маркера и временем передачи кадра. Поле статуса FS имеет длину 1 байт и содержит 4 резервных бита и 2 подполя: бит распознавания адреса А и бит копирования кадра С. Так как это поле не сопровождается вычисляемой суммой CRC, то используемые биты для надежности дублируются: поле статуса FS имеет вид АСххАСхх. Если бит распознавания адреса не установлен во время получения кадра, это означает, что станция назначения больше не присутствует в сети (возможно, вследствие неполадок, а возможно, станция находится в другом кольце, связанном с данным с помощью моста). Если оба бита опознавания адреса и копирования кадра установлены и бит обнаружения ошибки также установлен, то исходная станция знает, что ошибка случилась после того, как этот кадр был корректно получен.

    Прерывающая последовательность состоит из двух байтов, содержащих начальный и конечный ограничители. Прерывающая последовательность может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется.

18. Технология   FDDI.

    FDDI (Fiber Distributed Data Interface - оптоволоконный интерфейс  распределенных данных) - это первая технология ЛВС, в которой средой передачи является волоконно-оптический кабель. Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

• Повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мб/с;
• Повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т.п.;
• Максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков.

    FDDI унаследовала от Token Ring кольцевую  топологию и маркерный метод  доступа.

    Основные  технические характеристики:

• максимальное количество клиентов в сети - 1000;
• максимальная протяженность кольца сети - 200 км;
• максимальное расстояние между абонентами - 2 км;
• среда передачи - многомодовое оптоволокно (возможно UTP);
• метод доступа - маркерный;
• скорость передачи - 100 Мб/с.

    Особенностью  технологии FDDI является наибольшая отказоустойчивость по сравнению с другими технологиями ЛВС. Она позволяет определить наличие отказа в сети и произвести необходимую реконфигурацию. Сеть FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько работоспособных подсетей.

    Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и  резервный пути передачи данных между узлами сети. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru - "сквозным" или " транзитным". Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.

    В случае какого-либо вида отказа, когда  часть первичного кольца не может  передавать данные (например, обрыв  кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным (рис. 1), образуя вновь единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть " свертывание" или "сворачивание" колец. Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному - по часовой. Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

    Особенности метода доступа

    Кольца  в сетях FDDI рассматриваются как  общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа. Этот метод очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется маркерным. В FDDI используется алгоритм раннего освобождения маркера (как в Token Ring на 16 Мбит/с):

1. Абонент, желающий передавать данные, ждет маркер;
2. Когда маркер пришел, абонент удаляет его из сети и передает свой пакет;
3. Сразу после передачи пакета абонент посылает новый маркер.

    В сети FDDI нет выделенного активного  монитора - все станции и концентраторы равноправны. При обнаружении отклонений начинается процесс повторной инициализации кольца.

    Стандарт FDDI не предусматривает возможности  установки приоритетов кадров. Однако, разработчики разделили весь трафик на два класса: асинхронный и синхронный. В стандарте определен алгоритм для обслуживания разных типов трафика. Для передачи синхронных кадров станция всегда имеет право захватить маркер при его поступлении. Время удержания маркера имеет заранее заданную фиксированную величину.

    При передаче асинхронного кадра (для выяснения возможна передача или нет) станция должна измерить интервал времени с момента предыдущего прихода маркера: TRT (Token Rotation Time) - время оборота маркера. При инициализации кольца выбирается Tmax (максимально-допустимое время оборота маркера по кольцу). Если кольцо не перегружено, то TRT < Tmax и станции разрешается захватить маркер и передать свой кадр. Причем время удержания Tуд = Тmax - TRT. Если кольцо перегружено, то TRT > Tmax - станция не имеет права захватить маркер для асинхронного кадра. Таким образом, предпочтение отдается синхронному трафику.

Стек  протоколов. Физический уровень FDDI

Соответствие  структуры протоколов технологии FDDI семиуровневой модели OSI:

Рис.  Связь стека FDDI и стека OSI.

• LLC - протокол логической передачи данных каналом.
• MAC - управление доступом к среде.
• SMT (Station Management) - уровень управления станцией. Выполняет функции по управлению всеми остальными уровнями стека FDDI. В FDDI нет активного монитора. Следовательно, в управлении кольцом принимает участие каждый узел сети. Поэтому узлы обмениваются специальными кадрами SMT для управления сетью.
• PHY (Physical) - независимый от среды подуровень, отвечает за эффективность кодирования цифровых данных.
• PMD (Physical Media Dependent) - зависимый от среды подуровень. Определяет тип кабеля, типы коннекторов, уровень напряжения и так далее.

 FDDI поддерживает  два варианта PMD:

1. Волоконно-оптический кабель. (Физическая среда - многомодовое оптоволокно (62,5/125 мкм), максимальное расстояние между узлами - 2км, максимальная длина сети - 200 км, 500 станций с двойным подключением)
2. UTP категории 5. Это TP-PMD или TPDDI -Twisted Pair Distributed Data Interface. Максимальное расстояние между узлами - 100 м.

    К сети FDDI через мосты и маршрутизаторы могут подключаться сети с другими сетевыми технологиями (Token Ring, Ethernet). Для подключения к сети FDDI персональных компьютеров применяются специальные сетевые адаптеры. Но это дорого. Поэтому непосредственное подключение используется, как правило, для подключения к сети FDDI серверов.

    Топология FDDI обладает многими преимуществами, по сравнению с другими технологиями ЛВС. (Большие размеры сети, большое  количество абонентов, отказоустойчивость, высокая скорость передачи, высокая  помехоустойчивоять.) Однако, это очень дорогостоящая технология. Поэтому, основными областями применения FDDI являются:

• Магистральные соединения между крупными ЛВС;
• Сети класса MAN.

19. Функции,  классификация, параметры настройки и совместимость сетевых адаптеров.

    Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC) - это устройство, выполняющее роль физического интерфейса между компьютером и средой передачи.

Сетевой адаптер  вместе со своим драйвером выполняют  функции физического уровня и  МАС-подуровня канального уровня модели OSI. Поэтому сетевые адаптеры классифицируются в зависимости от поддерживаемого протокола (адаптеры Ethernet, Token Ring, FDDI и т.д.). Основная задача сетевого адаптера -  формирование, передача и прием кадра. Распределение обязанностей между сетевым адаптером и его драйвером стандартами не определяется, поэтому каждый производитель решает этот вопрос самостоятельно.