Данные пользователя 00Длина поля и слови я обслуживания

Условия

обслуживания

Идентификатор протокола

7» Бшдта) Данные пользователя б вызове

*)

В)

Рис. 16.15. Форматы пакетов данные (а) и запрос соединения (б) в про­токоле Х.25/3

В заголовке пакета помещаются два номера: присвоенный данному пакету порядковый номер передачи P(S) и порядковый номер P(R) пакета, последовательно принятого данной ГВМ (номер приема пакета). Порядковый номер передачи необходим для обеспечения последовательной транспортировки пакетов данный по виртуальному каналу, обнаружения потерь пакетов и управления интенсивностью поступления пакетов в сеть пере­дачи данных.

Номер приема пакета используется как квитанция, подтвер­ждающая прием пакетов адресатом и разрешающая передачу последующих пакетов в сеть передачи данных.

Если имеется поток пакетов только в одном направлении, то разрешения на передачу последующих пакетов передаются в ви­де специальных управляющих пакетов готов к приему. Если ГВМ (или СП) временно не может принимать пакеты с данными по некоторому ЛС, то они передают управляющий пакет не готов к приему.

В заголовке пакета данные имеется также специальный разряд М, принимающий значение 1, когда пакет является промежуточным. Если значение этого разряда равно 0, то пакет является последним в данной последовательности.

Для управления потоком пакетов в протоколе Х.25/3 использован так на­зываемый механизм окна. Согласно этому механизму фиксируется макси­мальное число w последовательно про­нумерованных пакетов, которые раз­решается передать без получения под­тверждения об их приеме от адресата. Величина w называется размером окна. При нумерации пакетов по моду­лю 8 размер окна может доходить до 7, а при нумерации по модулю 128— до 127.

P(R)‘Z

Р(К)=3

Рис. 16.16. Передача с использованием окна (ю-3)

I

Границы окна изменяются (окно продвигается) при получении номера приема P(R), большего (по модулю 8 или 128), чем последний принятый но­мер P(R) (рис. 16.16). Окно большего размера с нумерацией пакетов по модулю 128 используется в сетях, в которых задержки при транспортировании пакетов велики. По мере увеличения загрузки сети передачи данных следует уменьшать размер окна, чтобы избежать переполнения буферов в узлах коммутации.

Следует отметить подобие структур процедур взаимодейст­вия передающей и принимающей сторон на канальном (про­токол HDLC) и сетевом (протокол Х.25/3) уровнях (см. рис. 16.13 и 16.14).

После того как программа, реализующая протокол Х.25/3, сформировала пакет, он передается программе, реализующей протокол канального уровня. В соответствии с этим протоколом пакет упаковывается в кадр: к пакету добавляют заголовок и концевик кадра. Затем этот кадр, согласно протоколу Х.21 фи­зического уровня и протоколу канального уровня передается по каналу связи в следующий узел сети, где пакет из кадра перада- ется программе, реализующей протокол Х.25/3, которая считы­вает адрес назначения пакета и определяет канал для его даль­нейшей передачи.

Когда пакет достигает ГВМ-адресата, из него извлекается фрагмент, который передается программе управления переда­чей, и данные поступают к абоненту-адресату.

4. Локальные вычислительные сети.

Основные понятия

Локальной вычислительной сетью (ЛВСт) называют сеть, все элементы которой — вычислительные машины (как правило, малые или микроЭВМ), персональные компьютеры, терминалы,

связная аппаратура — располагаются на сравнительно неболь­шой территории, например, в радиусе от нескольких сотен мет­ров до 3—10 км.

Такая локальная сеть обычно предназначается для сбора, передачи, рассредоточенной и распределенной обработки инфор­мации в пределах одного предприятия или организации, часто специализируется на выполнении определенных функций в со­ответствии с профилем деятельности предприятия и отдельных его подразделений. Во многих случаях ЛВСт, обслуживая АСУ организационного типа на предприятии, связана, с одной сторо­ны, с автоматизированными системами управления отдельными технологическими процессами и установками, а с другой сторо­ны, с крупной региональной вычислительной сетью.

Наличие локальной сети позволяет специализировать и при­ближать обработку информации к местам, где она зарождается, а результаты обработки — к лабораториям, КБ, цехам, отделам и т. д., освобождая от ряда работ вычислительный центр органи­зации и обеспечивая при этом быстрый обмен информацией между отдельными подразделениями и между подразделениями и главным ВЦ.

Эффективность локальной сети основана на том, что, как показывает практика, подавляющая часть информации, с кото­рой имеют дело на предприятии (в организации), циркулирует между отдельными его (ее) службами или даже внутри под­разделений и, таким образом, охватывается локальной сетью.

Значение создания локальных сетей в последнее время силь­но возросло благодаря широкому масштабу распространения персональных компьютеров, созданию на их основе различных автоматизированных рабочих мест (АРМ), для эффективного применения которых на предприятии или в организации во многих случаях необходимо иметь возможность обмена инфор­мацией между отдельными АРМ (работниками предприятия) и между АРМ и главным ВЦ.

Наличие локальной сети позволяет упростить и удешевить оборудование рабочих мест, в том числе персональных компь­ютеров вследствие коллективного использования ими через ло­кальную сеть (в режиме разделения времени) наиболее дорогих ресурсов, таких, как дисковая память большой емкости, быстро­действующие и высококачественные печатающие устройства.

На рис. 16.17 представлены типичные структуры ЛВСт с шинной и кольцевой топологиями. Реже встречаются звездо­образные и древовидные ЛВСт.

Абонентами ЛВСт могут быть ЭВМ разного типа, рабочие станции в виде персональных компьютеров (АРМ) и терминалов, за которыми работают пользователи сети, различные сервисные

Станция сети (ЭВМ, / дисплей, персона ль- * ный компьютер, большое дисковое ЗУ и др.)

-Станция сета

хРис. 16.17. Шинная (а) и кольцевая (б) локальные вычислительные сети

5—-5—5

Кольца бри 'моноканал

*)

с

Сетевой

адаптер

2ГЗ

В)

станции, в том числе файловый сервер на основе дискового ЗУ большой емкости, связной сервер, Сервер печати. Абоненты сети подключаются к шине (магистрали) или кольцу при по­мощи сетевых адаптеров (СА), называемых также сетевыми контроллерами. Сетевые адаптеры через свои приемопередатчи­ки (ПП) производят прием сигналов из канала, выдачу их в ка­нал, преобразование форматов данных для согласования реали­зованной в локальной сети последовательной передачи (последо­вательного интерфейса) с внутренним параллельным интерфей­сом устройств (станций), подключенных к сети, а также в зависимости от особенностей ЛВСт выполняют некоторые дру­гие функции.

Снабженное адресом сообщение (кадр) от узла-источника в шинной ЛВСт практически одновременно поступает ко всем узлам сети, а в кольцевой последовательно ретранслируется (с небольшой задержкой) от узла к узлу сети (эстафетная передача), пока не достигнет (в качестве квитанции) узла- источника, снимающего сообщение с кольца. В обоих случаях только узел, распознавший в сообщении свой адрес, принимает сообщение в регистры своей станции.

Таким образом, вся коммутационная сеть передачи данных ЛВСт сжимается до одного коммутационного узла, в роли кото­рого выступает один общий канал (в виде шины или кольца). Этот общий канал получил название моноканала.

Наличие моноканала является принципиальной особенно­стью ЛВСт, определенным образом модифицирующей эталон­ную модель вычислительной сети (рис. 16.18). В ЛВСт благода­ря наличию моноканала отпадает необходимость в маршрути­зации сообщений, а поэтому в модели исчезает сетевой уровень

Транспортный

уровень

*

I

«а

ь

I

г

I

Подуровень управления логическим каналом (UC)

1.1

Подуровень управления доступом к передаю­щей среде (MAC)

I

1.1

Физический

уровень

Передающая среда

Рис. 16.18. Модификация эталон­ной модели вычислительной сети применительно к локальной сети

управления, но одновременно ус- Верхние уродни

ложняется канальный уровень, так как появляется необходи­мость в селекции сообщений — проверке каждым узлом, ему ли сообщение адресовано. Кроме того, становится более сложной процедура доступа к монокана­лу по сравнению с процедурой доступа в обычной сети передачи данных. Вследствие этого в ЛВСт целесообразно разделение канального уровня управления (а следовательно, и канального протокола) на два подуровня:

2.1. Управление доступом к пере- дающей среде (MAC — Medium Access Control) и 2.2. Управле­ние логическим каналом (LLC — Logical Link Control), которое выполняет функции селекции (адресации), контроля ошибок й управления протоколом данных.

Протоколы уровней управления /, 2, а часто и 4 (уровень 3 в ЛВСт исчезает) реализуются в ЛВСт аппаратурой сетевого адаптера, а более высоких уровней — программными средства­ми станций сети.

Различают однородные ЛВСт с программно-совместимыми абонентами (например, с персональными компьютерами одного типа) и неоднородные, объединяющие, например, различные персональные компьютеры, разнообразные программируемые устройства технологического оборудования.

Структура локальной сети отображает (в определенных пре­делах) структуру обслуживаемой организации, а поэтому часто имеет иерархическое построение. При этом ЛВСт, обслуживаю­щие отдельные подразделения и формы работ (автоматизация проектирования, испытаний, технологических процессов, инфор­мационное обслуживание, планово-экономическое и оперативное управление), образуют многоуровневую систему взаимодейству­ющих сетей (интерсеть). Связь между сетями обеспечивается аппаратурно-программными средствами специальных узлов ин­терсети, называемых мостами, если они связывают однотипные (с одинаковыми протоколами) сети, и шлюзами, если они связы­вают разнотипные сети, требующие для взаимодействия выпол­нения процедур преобразований (преобразование форма­тов данных и т.п.). Примеры интерсетей приведены на рис, 16.24—16.26.

В интерсети надо осуществлять маршрутизацию сообщений при передаче их из одной локальной сети в другую, что приводит к необходимости реализации сетевого уровня управления.

Распространенной на практике является двухуровневая ло­кальная интерсеть, нижний уровень которой составляют одна ЛВСт или несколько сетей, объединяющих (в целях автоматиза­ции производственных процессов) существенно неоднородное программно-управляемое цеховое производственное оборудова­ние, а верхний уровень представлен ЛВСт, обслуживающей конструкторскую и технологическую подготовку производства и его планово-экономическое управление. Такова, например, интерсеть ТОР/МАР, рассмотренная в § 16.9.

4. Особенности организации передачи информации в локальных сетях. Методы доступа к моноканалу

При построении ЛВСт важно найти сравнительно простые и дешевые решения для реализации связи между объединяемы­ми сетью устройствами. В ЛВСт используются элементы связной технологии; в частности, передача информации по моноканалу производится последовательным кодом.

Используемая в ЛВСт передающая среда, скорость и способ передачи информации определяются назначением сети, ее топо­логией, уровнем помех, создаваемых производственным оборудо­ванием, окружающим компоненты сети.

Тип передающей среды в первую очередь ^ависит от требова­ний к скорости передачи информации в сети. При скорости пере­дачи от нескольких сотен килобит в секунду до 1 Мбит/с исполь­зуют витые (экранированные) пары проводов, при скорости от 1 до 20 Мбит/с — помехозащищенный коаксиальный или полно­стью не подверженный действию помех оптоволоконный кабель.

Благодаря небольшим расстояниям между компонентами ЛВСт, ограничивающим влияние на ее работу помех, широкое распространение в локальных сетях получила прямая передача дискретной информации, при которой цифровые сигналы (0,1) прямо, без модуляции несущей частоты, поступают в моноканал.

К ЛВСт, используемым для построения систем автоматиза­ции производственных процессов, предъявляются сравнительно умеренные требования в отношении скорости передачи данных, (обычно 200—500 Кбит/с). Однако в ряде случаев в таких сетях из-за высокого уровня промышленных помех приходится отказы­ваться от прямой передачи дискретной информации и применять передачу данных с модуляцией несущей частоты, обладающую большей помехоустойчивостью.

В ЛВСт учреждений, НИИ, конструкторских бюро, в кото­рых должны реализовываться передачи файлов, изображений, режим «электронной почты», требования к скорости передачи возрастают до нескольких мегабит в секунду, но из-за низкого уровня помех сохраняется возможность прямой передачи дискретной информации. В ближайшем будущем станет акту­альной передача по локальным сетям наряду с данными также речевой и телевизионной информации, что потребует реализации в этих сетях широкополосной передачи, при которой для разных видов сообщений в моноканале выделяются определенные поло­сы (определенные несущие частоты).

Синхронизация передачи. В ЛВСт при передаче сообщений должна обеспечиваться синхронизация работы приемника и пе­редатчика, с тем чтобы приемник распознавал интервалы време­ни (такты) представления бит в передаваемом сообщении. В ря­де сетей, например в сети Cambridge Ring, это достигается с помощью дополнительной линии, по которой передаются сигна­лы отметок времени (бит). В сетях с передачей сообщений в ос­новной полосе частот, т. е. при передаче смодулированных сигналов, синхронизация обеспечивается без дополнительных линий путем применения самосинхронизирующегося манчестер­ского или дифференциального манчестерского кода (рис. 16.19), в котором посередине каждого интервала времени представле­ния бита (такта) происходит смена уровня сигнала: для манче- стерского кода с нижнего уровня на верхний при передаче 1 и с верхнего на нижний при передаче 0; для дифференциально­го манчестерского кода при 0 сохраняется направление перепада предыдущего бита, а при 1 оно меняется на обратное.

Типичный формат пакета для локальных сетей, приведенный на рис. 16.20, содержит адреса получателя и отправителя, так