40
Время удержания одной станцией маркера ограничивается
тайм-аутом удержания маркера, после истечения которого,
станция обязана передать маркер далее по кольцу.
В сетях Token Ring 16 Мб/с используется также несколько другой алгоритм доступа к кольцу, называемый алгоритмом ран-
него освобождения маркера (Early Token Release). В соответст-
вии 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 и приближается к 80% от номинальной.
Каждая станция имеет механизмы обнаружения и устранения неисправностей сети, возникающих в результате ошибок передачи или переходных явлений (например, при подключении и отключении станции). Одна из станций обозначается как активный монитор, что означает дополнительную ответственность по управлению кольцом. Активный монитор осуществляет управление тайм-аутом в кольце, порождает новые маркеры (если необходимо), чтобы сохранить рабочее состояние, и генерирует диагностические кадры при определенных обстоятельствах. Активный монитор выбирается, когда кольцо инициализируется, и в этом качестве может выступить любая станция сети. Если монитор отказал по какой-либо причине, существует механизм, с помощью которого другие станции (резервные мониторы) могут договориться, какая из них будет новым активным монитором.
Для различных видов сообщений передаваемым данным могут назначаться различные приоритеты. Каждый кадр или маркер имеет приоритет (значение от 0 до 7, где 7 — наивысший приоритет). Станция может воспользоваться маркером, если только она получила маркер с приоритетом, меньшим или равным, чем ее собственный. Сетевой адаптер станции, если ему не удалось захватить маркер, помещает свой приоритет в резервные биты маркера, но только в том случае, если записанный в резервных битах приоритет ниже его собственного. Эта станция будет иметь преимущественный доступ при последующем поступлении к ней маркера.
41
Сначала монитор помещает в поле текущего приоритета максимальное значение (7), а поле резервного приоритета обнуляется (0). Маркер проходит по кольцу, в котором станции имеют свои текущие приоритеты. Как правило, эти значения меньше чем 7, следовательно, захватить маркер станции не могут, но они записывают свое значение приоритета в поле резервного приоритета, если их приоритет выше его текущего значения. В результате маркер возвращается к монитору со значением максимального резервного приоритета. Монитор переписывает это значение в поле основного приоритета, а значение резервного приоритета обнуляет, и снова отправляет маркер по кольцу. При этом обороте его захватывает станция с наивысшим приоритетом в кольце в данный момент времени.
Форматы кадров Token Ring
В Token Ring существует три различных формата кадров:
маркер;
кадр данных;
прерывающая последовательность.
Маркер
Кадр маркера состоит из трех полей, каждое длиной в один
байт.
Поле начального ограничителя появляется в начале мар-
кера, а также в начале любого кадра, проходящего по сети. Поле состоит из уникальной серии электрических импульсов, которые отличаются от тех импульсов, которыми кодируются единицы и нули в байтах данных. Поэтому начальный ограничитель нельзя спутать ни с какой битовой последовательностью.
Поле контроля доступа: Приоритет (3 бита), признак маркера (1 бит), признак монитора (1 бит), резервные биты (3 бита).
Бит маркера имеет значение 0 для маркера и 1 для кадра. 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 в 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 ак-
42
тивный монитор переписывает приоритет из резервных битов полученного маркера в поле приоритета. Поэтому при следующем проходе маркера по кольцу его захватит станция, имеющая наивысший приоритет.
Поле конечного ограничителя — последнее поле маркера.
Так же, как и поле начального ограничителя, это поле содержит уникальную серию электрических импульсов, которые нельзя спутать с данными. Кроме отметки конца маркера это поле также содержит два подполя: бит промежуточного кадра и бит ошибки.
Кадр данных
Каждый кадр данных состоит из нескольких групп полей:
последовательность начала кадра;
адрес получателя;
адрес отправителя;
данные;
последовательность контроля кадра;
последовательность конца кадра.
Кадр данных может переносить данные либо для управления кольцом (данные MAC-уровня), либо пользовательские данные (LLC-уровня). Стандарт Token Ring определяет 6 типов управляющих кадров MAC-уровня. Поле последовательность начала кадра определяет тип кадра (MAC или LLC) и, если он определен как MAC, то поле также указывает, какой из шести типов кадров представлен данным кадром.
Назначение этих шести типов кадров следующее.
Чтобы удостовериться, что ее адрес уникальный, станция посылает MAC-кадр «тест дублирования адреса», когда впервые присоединяется к кольцу.
Чтобы сообщить другим станциям, что он еще функционирует, активный монитор запускает MAC-кадр «активный монитор существует» так часто, как только может.
MAC-кадр «существует резервный монитор» отправля-
ется любой станцией, не являющейся активным монитором.
Резервный монитор отправляет MAC-кадр «маркеры заявки», когда подозревает, что активный монитор отказал. Резервные мониторы затем договариваются между собой, какой из них станет новым активным монитором.
43
Станция отправляет MAC-кадр «сигнал» в случае возникновения серьезных сетевых проблем, таких как оборванный кабель, или при обнаружении станции, передающей кадры без ожидания маркера. Определяя, какая станция отправляет кадр сигнала, диагностирующая программа может локализовать проблему.
MAC-кадр «очистка» отправляется после того, как произошла инициализация кольца, и новый активный монитор заявляет о себе.
Каждый кадр (MAC или LLC) начинается с последовательности начала кадра, которая содержит три поля:
Начальный ограничитель, такой же, как и для маркера.
Управление доступом, также совпадает для кадров и для маркеров.
Контроль кадра — это однобайтовое поле, содержащее два подполя — тип кадра и идентификатор управления MAC.
Если это LLC-кадр, то тип кадра равен 01, а остальные биты не используются; для кадров MAC уровня тип кадра равен 00, а биты идентификатора управления MAC определяют тип кадра управления кольцом из приведенного выше списка шести управляющих кадров MAC.
Адрес получателя (либо 2, либо 6 байтов). Первый бит определяет групповой или индивидуальный адрес как для двухбайтовых, так и для шестибайтовых адресов. Второй бит в шестибайтовых адресах говорит, назначен адрес локально или глобально. Адрес отправителя имеет тот же размер и формат, что и адрес получателя.
Поле данных кадра может содержать данные одного из описанных управляющих кадров MAC или запись пользовательских данных, предназначенных для (или получаемых от) протокола более высокого уровня, такого как IPX или NetBIOS. Это поле не имеет определенной максимальной длины, хотя существуют практические ограничения на его размер, основанные на временных требованиях к тому, как долго некоторая станция может управлять кольцом.
Последовательность контроля кадра используется для обнаружения ошибок, она состоит из четырех байтов остатка циклически избыточной контрольной суммы, вычисляемой по ал-
44
горитму CRC-32, осуществляющему циклическое суммирование по модулю 32.
Последовательность конца кадра состоит из двух полей:
конечный ограничитель и статус кадра. Конечный ограничитель в кадре данных имеет дополнительное значение по сравнению с маркером. Кроме уникальной последовательности электрических импульсов он содержит два однобитовых поля: бит промежуточного кадра и бит обнаружения ошибки. Бит промежуточного кадра устанавливается в 1, если этот кадр является частью многокадровой передачи, или в 0 для последнего или единственного кадра. Бит обнаружения ошибки первоначально установлен в 0; каждая станция, через которую передается кадр, проверяет его на ошибки (по коду CRC) и устанавливает бит обнаружения ошибки в 1, если она выявлена. Очередная станция, которая видит уже установленный бит обнаружения ошибки, должна просто передать кадр. Исходная станция заметит, что возникла ошибка, и повторит передачу кадра.
Статус кадра имеет длину 1 байт и содержит 4 резервных бита и два подполя: бит распознавания адреса и бит копирования кадра. Используется для корректного распознавания кадра и контроля ошибки.
Прерывающая последовательность
Состоит из двух байтов, содержащих начальный ограничитель и конечный ограничитель. Прерывающая последовательность может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется.
Как видно из описания процедур обмена данными, в сети Token Ring на уровнях MAC и LLC применяются процедуры без установления связи, но с подтверждением получения кадров.
Физическая реализация сетей Token Ring
Стандарт Token Ring фирмы IBM предусматривает построение связей в сети как с помощью непосредственного соединения станций друг с другом, так и образование кольца с помощью концентраторов (называемых MAU — Media Attachment Unit или
MSAU — Multi-Station Access Unit). На рис. 5.14 показаны ос-