ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.05.2024
Просмотров: 86
Скачиваний: 0
2 Адресація пакетів
Кожен абонент (вузол) локальної мережі повинен мати свою унікальну адресу (ідентифікатор або MAC-адресу), для того щоб йому можна було адресувати пакети. Існують дві основні системи присвоєння адрес абонентам мережі (точніше, мережним адаптерам цих абонентів).
Перша система зводиться до того, що при встановленні мережі кожному абонентові користувач привласнює індивідуальну адресу один за одним, приміром, від 0 до 30 або від 0 до 254. Присвоювання адрес здійснюється програмно або за допомогою перемикачів на платі адаптера. При цьому необхідна кількість розрядів адреси визначається з нерівності:
2n > Nmax
де n – кількість розрядів адреси, а Nmax – максимально можлива кількість абонентів у мережі. Наприклад, вісім розрядів адреси досить для мережі з 255 абонентів. Одна адреса (звичайно 1111....11) приділяється для широкомовної передачі, тобто він використовується для пакетів, адресованих всім абонентам одночасно.
Переваги даного підходу - малий об'єм службової інформації в пакеті, а також простота апаратур адаптера, що розпізнає адресу пакета. Недолік - трудомісткість завдання адрес і можливість помилки (наприклад, двом абонентам мережі може бути привласнена однакова адреса). Контроль унікальності мережних адрес всіх абонентів покладається на адміністратора мережі.
Другий підхід до адресації був розроблений міжнародною організацією IEEE, що займається стандартизацією мереж. Саме він використовується в більшості мереж і рекомендований для нових розробок. Ідея цього підходу полягає в тому, щоб привласнювати унікальну мережну адресу кожному адаптеру мережі ще на етапі його виготовлення. Якщо кількість можливих адрес буде досить великою, то можна бути впевненим, що в будь-якій мережі по усому світі ніколи не буде абонентів з однаковими адресами. Тому був обраний 48-бітний формат адреси, що відповідає приблизно 280 трильйонам різних адрес. Зрозуміло, що стільки мережних адаптерів ніколи не буде випущено.
Для того щоб розподілити можливі діапазони адрес між численними виготовлювачами мережних адаптерів, була запропонована наступна структура адреси (рис. 4.7):
Рис. 4.7. Структура 48-бітної стандартної MAC-адреси
-
Молодші 24 розряди коду адреси називаються OUA (Organizationally Unique Address) - організаційно унікальну адресу. Саме їх привласнює кожний із зареєстрованих виробників мережних адаптерів. Усього можливо понад 16 мільйонів комбінацій, тобто кожен виробник може випустити 16 мільйонів мережних адаптерів.
-
Наступні 22 розряди коду називаються OUI (Organizationally Unique Identifier) - організаційно унікальний ідентифікатор. IEEE привласнює один або кілька OUI кожному виробникові мережних адаптерів. Це дозволяє виключити збіг адрес адаптерів від різних виробників. Усього можливо понад 4 мільйонів різних OUI, це означає, що теоретично може бути зареєстровано 4 мільйони виробників. Разом OUA й OUI називаються UAA (Universally Administered Address) - універсально керована адреса або IEEE-адреса.
-
Два старших розряди адреси є керуючими, вони визначають тип адреси, спосіб інтерпретації інших 46 розрядів. Старший біт I/G (Individual/Group) указує на тип адреси. Якщо він установлений в 0, то адреса індивідуальна, якщо в 1, те групова (багатопунктова або функціональна) адреса. Пакети із груповою адресою одержать всі мережні адаптери, що мають цю групову адресу. Причому групова адреса визначається 46 молодшими розрядами. Другий керуючий біт U/L (Universal/Local) називається прапорцем універсального/місцевого керування й визначає, як була привласнена адреса даному мережному адаптеру. Звичайно він установлений в 0. Установка біта U/L в 1 означає, що адреса задана не виробником мережного адаптера, а організацією, що використає дану мережу. Це трапляється досить рідко.
Для широкомовної передачі (тобто передачі всім абонентам мережі одночасно) застосовується спеціально виділена мережна адреса, всі 48 бітів якого встановлені в одиницю. Його приймають всі абоненти мережі незалежно від їх індивідуальних і групових адрес.
Даної системи адрес дотримуються такі популярні мережі, як Ethernet, Fast Ethernet, Token-Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN. Її недоліки - висока складність апаратури мережних адаптерів, а також більша частка службової інформації в пакеті, що передається (адреси джерела й приймача разом вимагають уже 96 бітів пакета або 12 байт).
У багатьох мережних адаптерах передбачений так званий циркулярний режим. У цьому режимі адаптер приймає всі пакети, що приходять до нього, незалежно від значення поля адреси приймача. Такий режим використовується, наприклад, для проведення діагностики мережі, виміру її продуктивності, контролю помилок передачі. При цьому один комп'ютер приймає й контролює всі пакети, що проходять по мережі, але сам нічого не передає. У даному режимі працюють мережні адаптери мостів і комутатори, які повинні обробляти перед ретрансляцією всі пакети, що приходять до них.
3 Методи керування обміном
Мережа завжди поєднує декілька абонентів, кожний з яких має право передавати свої пакети. Але, як ми вже відзначали, по одному кабелю одночасно передавати два (або більше) пакети не можна, інакше може виникнути конфлікт (колізія), що приведе до спотворення або втрати обох пакетів (або всіх пакетів, що беруть участь у конфлікті). Виходить, треба якимсь чином встановити черговість доступу до мережі (захоплення мережі) всіма абонентами, що бажають передавати. Це стосується, насамперед, мереж з топологіями шина й кільце. Точно так само при топології зірка необхідно встановити черговість передачі пакетів периферійними абонентами, інакше центральний абонент просто не зможе впоратися з їхньою обробкою.
У мережі обов'язково застосовується той або інший метод керування обміном (метод доступу, метод арбітражу), що дозволяє запобігти конфліктам між абонентами. Від ефективності роботи обраного методу керування обміном залежить дуже багато: швидкість обміну інформацією між комп'ютерами, навантажувальна здатність мережі (здатність працювати з різними інтенсивностями обміну), час реакції мережі на зовнішні події й т.д. Метод керування - це один з найважливіших параметрів мережі.
Тип методу керування обміном багато в чому визначається особливостями топології мережі. Але в той же час він не прив'язаний жорстко до топології, як нерідко прийнято вважати.
Методи керування обміном у локальних мережах діляться на дві групи:
-
Централізовані методи, у яких все керування обміном зосереджено в одному місці. Недоліки таких методів: нестійкість до відмов центра, мала гнучкість керування (центр звичайно не може оперативно реагувати на всі події в мережі). Перевага централізованих методів - відсутність конфліктів, тому що центр завжди надає право на передачу тільки одному абонентові, і йому не з ким конфліктувати.
-
Децентралізовані методи, у яких відсутній центр керування. Всіма питаннями керування, у тому числі запобіганням, виявленням і дозволом конфліктів, займаються всі абоненти мережі. Головні переваги децентралізованих методів: висока стійкість до відмов і більша гнучкість. Однак у цьому випадку можливі конфлікти, які треба дозволяти.
Існує й інше ділення методів керування обміном, що відносяться, головним чином, до децентралізованих методів:
-
Детерміновані методи визначають чіткі правила, по яких чергуються захоплюючі мережу абоненти. Абоненти мають певну систему пріоритетів, причому пріоритети ці різні для всіх абонентів. При цьому, як правило, конфлікти повністю виключені (або малоймовірні), але деякі абоненти можуть чекати своєї черги на передачу занадто довго. До детермінованих методів ставиться, наприклад, маркерний доступ (мережі Token-Ring, FDDI), при якому право передачі передається по естафеті від абонента до абонента.
-
Випадкові методи передбачають випадкове чергування передавальних абонентів. При цьому можливість конфліктів передбачається, але пропонуються способи їхнього вирішення. Випадкові методи значно гірше (у порівнянні з детермінованими) працюють при більших інформаційних потоках у мережі (при великому трафіку мережі) і не гарантують абонентові величину часу доступу. У той же час вони звичайно більше стійкі до відмов мережного встаткування й більш ефективно використають мережу при малій інтенсивності обміну. Приклад випадкового методу - CSMA/CD (мережа Ethernet).
Для трьох основних топологий характерні три найбільш типові методи керування обміном.
3.1 Керування обміном у мережі з топологією зірка
Для топології зірка найкраще підходить централізований метод керування. Це пов'язане з тим, що всі інформаційні потоки проходять через центр, і саме цьому центру логічно довірити керування обміном у мережі. Причому не так важливо, що перебуває в центрі зірки: комп'ютер (центральний абонент), або ж спеціальний концентратор, керуючий обміном, але сам не бере участь у ньому. У цьому випадку мова йде вже не про пасивну зірку, а про якусь проміжну ситуацію, коли центр не є повноцінним абонентом, але управляє обміном. Це, приміром, реалізовано в мережі 100VG-AnyLAN.
Найпростіший централізований метод полягає в наступному.
Периферійні абоненти, що бажають передати свій пакет (або, як ще говорять, що мають заявки на передачу), посилають центру свої запити (керуючі пакети або спеціальні сигнали). Центр же надає їм право передачі пакета в порядку черговості, наприклад, по їхньому фізичному розташуванню в зірці по годинній стрілці. Після закінчення передачі пакета якимсь абонентом право передавати одержить наступний один по одному (по годинній стрілці) абонент, що має заявку на передачу ( рис. 4.8). Наприклад, якщо передає другий абонент, те після нього має право на передачу третій. Якщо ж третьому абонентові не треба передавати, то право на передачу переходить до четвертого й т.д.
Рис. 4.8. Централізований метод керування обміном у мережі з топологією зірка
У цьому випадку говорять, що абоненти мають географічні пріоритети (по їхньому фізичному розташуванню). У кожен конкретний момент найвищим пріоритетом володіє наступний один по одному абонент, але в межах повного циклу опитування жоден з абонентів не має ніяких переваг перед іншими. Нікому не прийде чекати своєї черги занадто довго. Максимальна величина часу доступу для будь-якого абонента в цьому випадку буде дорівнює сумарному часу передачі пакетів всіх абонентів мережі крім даного. Для топології, показаної на рис. 4.8, вона складе чотири тривалості пакета. Ніяких зіткнень пакетів при цьому методі в принципі бути не може, тому що всі рішення про доступ приймаються в одному місці.
Розглянутий метод керування можна назвати методом з пасивним центром, тому що центр пасивно прослуховує всіх абонентів. Можливий й інший принцип реалізації централізованого керування (його можна назвати методом з активним центром).
