Большинство современных разновидностей среды передачи, по сути, похожи, например, на спаренные телефоны, подключенные к одной телефонной линии, или на группу людей, общающихся за одним столом. Каждое устройство, подключенное к среде передачи, имеет свой адаптер ЛВС, который может «видеть», что передает любой другой адаптер в ЛВС.
Это называется широковещательной средой передачи. Как в случае со спаренными телефонами или людьми за одним столом, необходим механизм, предотвращающий использование среды связи более, чем одной парой объектов, которым надо обменяться информацией. В случае с телефонами этот механизм достаточно прост: тот, кому необходимо позвонить, снимает трубку, слушает, и, если кто-нибудь уже разговаривает, кладет трубку, затем повторяет те же действия через некоторое время.
Если, сняв телефонную трубку, он слышит гудок, то это означает, что линия свободна и можно звонить. Если каждый пользователь спаренных телефонов будет соблюдать эти несложные правила, то можно обеспечить определенную степень конфиденциальности. В случае с людьми, которые собрались за одним столом для проведения совещания, можно использовать несколько стратегий.
Принятие правила «не прерывать, если кто-нибудь говорит» будет аналогично ситуации со спаренным телефоном. В другом варианте может быть избран председатель, который будет руководить процессом. Также можно выступать по очереди. Любой из вышеописанных вариантов приведет к некоторой упорядоченности контактов. Правила, по которым происходит общение, называются протоколами. Каждый из приведенных примеров представляет собой вариации одного и того же протокола.
Протокол, обеспечивающий последовательный доступ к ЛВС, называется протоколом управления доступом к среде передачи (MAC, Media Access Control) или схемой MAC. Схема MAC является функцией адаптера ЛВС.
Схемы MAC делятся на два класса: опрашивающий и состязательный. Вкратце, в схеме с состязаниями каждый адаптер ЛВС сам принимает решение о начале передачи. Опрашивающая схема является протоколом упорядоченного доступа, в котором адаптеры ЛВС взаимодействуют явно, чтобы определить, какому из них будет представлен канал связи.
Среди схем с состязаниями наиболее часто реализуются два их вида: множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) и множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA, Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). Первый из них был реализован во всех видах локальных сетей Ethernet, второй — в сетях LocalTalk и во множестве сетей беспроводных.
Опрашивающие схемы могут быть разделены на централизованные и распределенные. В распределенных схемах подключенные устройства равноправны в принятии решения о доступе к ЛВС. Наиболее распространенным видом распределенной опрашивающей схемы является технология с передачей маркера, которая используется в топологии «кольцо» (Token Ring) или в топологии «шина» (Token Bus). В централизованных опрашивающих схемах некоторое устройство является основным (опрашивателъ), а другие играют второстепенную роль (опрашиваемые).
Возможность получения доступа к сети определяет основное устройство. В ЛВС этот тип схемы MAC связан с физической топологией «звезда», а концентратор играет роль основного инструмента. Ранее специализированные виды ЛВС строились на основе централизованных опрашивающих схем, но сегодня на рынке их практически нет. В настоящее время на рынке ЛВС доминируют технологии CSMA/CD, а в отдалении на втором месте находится Token Ring.
CSMA/CD
Когда среда передачи свободна, выполнение операций в CSMA/CD достаточно тривиально — адаптер ЛВС просто начинает передачу. Но что происходит, когда среда передачи занята? Существуют две основные разновидности метода CSMA/CD, отличающиеся по реакции на занятую среду передачи. Они классифицируются как ненастойчивый CSMA/CD и настойчивый CSMA/CD. Чтобы стало понятно различие, приведем пример.
Между людьми, которые работают в офисе, должно осуществляться некоторое взаимодействие. Например, является обычным делом зайти к коллеге в офис, чтобы что-нибудь спросить или передать сообщение. Но что произойдет, если он занят разговором по телефону или у него уже есть посетитель? Некоторые из вас могут пройти мимо и зайти чуть позже, другие встанут под дверью и будут ждать, пока тот, к кому вы пришли, не освободится.
Первая категория из вышеупомянутых людей действует по технологии ненастойчивого CSMA/CD. При ненастойчивом CSMA/CD адаптер ЛВС, обнаружив, что среда передачи занята, ждет некоторое время, а затем снова осуществляет проверку состояния среды передачи. Вторая категория людей действуют по технологии настойчивого CSMA/CD. В этом случае адаптер ЛВС, обнаружив занятую среду передачи, контролирует ее состояние непрерывно, пока она не освободится.
Подавляющее большинство присутствующих на рынке адаптеров ЛВС использует технологию настойчивого CSMA/CD. Что же будет, когда среда передачи освободится? Настойчивый CSMA/CD адаптер ЛВС начинает передачу через короткий интервал после освобождения среды передачи другим адаптером. Метод настойчивого CSMA/CD достаточно прост и имеет приемлемые характеристики. В этом случае также обеспечивается отсутствие задержки в доступе, когда среда передачи свободна.
Поскольку адаптеры ЛВС, использующие метод CSMA/CD, могут определять состояние среды передачи, они могут также определять наличие коллизий. Во время передачи адаптеры ЛВС «прослушивают» среду передачи на предмет наличия коллизий, и если они появляются, те адаптеры, которые определили присутствие коллизии, генерируют короткую посылку (32 бита), которая называется «организованной помехой», чтобы все передающие адаптеры ЛВС определили возникновение коллизии.
Все передающие адаптеры ЛВС прекращают передачу и выполняют процедуру отката. При этом каждый адаптер ЛВС, чья посылка участвовала в коллизии, ожидает случайно выбранный интервал времени перед следующей попыткой начала передачи. После заранее заданного максимального числа попыток адаптер ЛВС сообщает подключенному к нему компьютеру о недоступности ЛВС.
Автор: Владимир Селезнев
Комментарии