 |
Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий
|
|
|
|
Функции пакетов
Данные обычно содержатся в больших по размерам файлах. Однако сети не будут нормально работать, если компьютер посылает этот блок данных целиком. Существуют две причины, замедляющие работу сети при передаче по кабелю больших блоков данных.
Во-первых, такой блок, посылаемый одним компьютером, заполняет кабель и «связывает»работу всей сети, т. е. препятствует взаимодействию остальных сетевых компонентов.
Во-вторых, возникновение ошибок при передаче крупных блоков данных приведет к повторной передаче всего блока. А если поврежден небольшой блок данных, то требуется повторная передача именно этого небольшого блока, что значительно экономит время.
Чтобы быстро и легко, не тратя времени на ожидания, передавать по сети данные, надо разбить их на небольшие управляемые блоки. Эти блоки называются пакетами или кадрами. Хотя термины «пакет» или «кадр» синонимичны, полными синонимами они все-таки не являются. Существуют различия между типами сети, которые эти термины отражают.
Пакет – основная единица информации в компьютерных сетях. При разбиении данных на пакеты скорость их передачи возрастает настолько, что каждый компьютер в сети получает возможность принимать и передавать данные практически одновременно с остальными компьютерами. На целевом компьютере (компьютере-получателе) пакеты накапливаются и выстраиваются в должном порядке для восстановления исходного вида данных.
При разбиении данных на пакеты сетевая операционная система добавляет к каждому пакету специальную управляющую информацию. Она обеспечивает:
- передачу исходных данных небольшими блоками;
- сбор данных в надлежащем порядке (при их получении);
|
|
|
- проверку данных на наличие ошибок (после сборки).
Структура пакета
Пакеты могут содержать несколько типов данных:
- информацию (например, сообщения или файлы);
- определенные виды данных и команд, управляющих компьютером (например, запросы к службам);
- коды управления сеансом (например, запрос на повторную передачу для исправления ошибки).
Формирование пакетов
Процесс формирования пакета начинается на прикладном уровне модели OSI, т. е. там, где «рождаются» данные. Информация, которую надо передать по сети, проходит сверху вниз все семь уровней, начиная с прикладного.
На каждом уровне компьютера-отправителя к блоку данных добавляется информация, предназначенная для соответствующего уровня компьютера-получателя. Например, информация, добавленная на канальном уровне компьютера-отправителя, будет прочитана канальным уровнем компьютера-получателя.
Транспортный уровень разбивает исходный блок данных на пакеты. Структура пакетов определяется протоколом, который используют два компьютера – получатель и отправитель.
На транспортном уровне, кроме того, к пакету добавляется информация, которая поможет компьютеру-получателю восстановить исходные данные из последовательности пакетов.
Когда, завершив свой путь к кабелю, пакет проходит физический уровень, он содержит информацию всех остальных шести уровней.
Передача сигнала по кабелю. Методы доступа.
Метод доступа - это набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю.
В сети несколько компьютеров должны иметь совместный доступ к кабелю. Однако, если два компьютера попытаются одновременно передавать данные, их сигналы будут мешать друг другу и данные будут испорчены. Это называется «коллизия».
Чтобы передать данные по сети от одного пользователя к другому или получит с сервера, должен быть способ поместить данные в кабель без столкновения©с уже передаваемыми по нему данными, принять данные с достаточной степенью уверенности в том, что при передаче он были повреждены в результате коллизии.
|
|
|
Все сетевые компьютеры должны использовать один и тот же метод доступа, иначе произойдет сбой сети. Отдельные компьютеры, чьи методы будут доминировать, не дадут остальным осуществить передачу. Методы доступа служат для предотвращения одновременного доступа к кабелю нескольких компьютеров, упорядочивая передачу и прием данных по сети и гарантируя, что в каждый момент времени только один компьютер может работать на передачу.
Существует три способа предотвратить одновременную попытку использовать кабель:
1. множественный доступ с контролем несущей:
1.1 с обнаружением коллизий,
1.2 с предотвращением коллизий;
2. доступ с передачей маркера. Только компьютер, получивший маркер, может передавать данные;
3. доступ по приоритету запроса.
Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий
При множественном доступе с контролем несущей и обнаружением коллизий (сокращенно CSMA/CD) все компьютеры в сети - и клиенты, и серверы «прослушивают» кабель, стремясь обнаружить передаваемые данные (т.е. трафик).
1. Компьютер «понимает», что кабель свободен (т.е. трафик отсутствует).
2. Компьютер может начать передачу данных.
3. Пока кабель не освободится (в течение передачи данных), ни один из сетевых компьютеров не может вести передачу.
В случае коллизии компьютеры приостанавливают передачу на случайный интервал времени, а затем вновь стараются отправить пакеты.
В то же время способность обнаружить коллизии - причина, которая ограничивает область действия метода. Из-за ослабления сигнала при расстояниях свыше 2500 м (1,5 мили) механизм обнаружения коллизий не эффективен. Если расстояние до передающего компьютера превышает это ограничение, некоторые компьютеры могут не «услышать» его и начнут передачу данных, что приведет к коллизии и разрушению пакетов данных.
CSMA/CD известен как состязательный метод, поскольку сетевые компьютеры конкурируют между собой за право передавать данные. Он кажется достаточно громоздким, но современные реализации CSMA/CD настолько быстры, что пользователи даже не задумываются над тем, что применяют состязательный метод доступа.
|
|
|
Чем больше компьютеров в сети, тем интенсивнее сетевой трафик. При интенсивном трафике число коллизий возрастает, а это приводит к замедлению сети (уменьшению ее пропускной способности). Поэтому в некоторых ситуациях метод CSMA/CD может оказаться недостаточно быстрым. После каждой коллизии обоим компьютерам приходится возобновлять передачу, Если сеть очень загружена, повторные попытки опять могут привести к коллизиям, но уже с другими компьютерами. Теперь уже четыре компьютера (два от первой неудачной попытки и два от второй неудачной попытки первых) будут возобновлять передачу. Результат может оказаться тем же, что и в предыдущем случае, только пострадавших компьютеров станет еще больше. Такое лавинообразное нарастание повторных передач может парализовать работу всей сети.
Вероятность возникновения подобной ситуации зависит от числа пользователе пытающихся получить доступ к сети, и приложений, с которыми они работают.
Сеть с методом доступа CSMA/CD, обслуживающая многих пользователей, которые работают с несколькими системами управления базами данных (критическое число пользователей зависит от аппаратных компонентов, кабельной системы и сетевого программного обеспечения), может практически остановиться из-за чрезмерного сетевого трафика.
|
|
|
