Управление обменом в сети с топологией шина

При топологии шина также возможно централизованное управление. При этом один из абонентов («центральный») посылает по шине всем остальным («периферийным») запросы (управляющие пакеты), выясняя, кто из них имеет данные для передачи, затем разрешает передачу одному из абонентов. Абонент, получивший право на использование сети, по той же шине передает свой информационный пакет другому абоненту. После окончания передачи передававший абонент все по той же шине сообщает «центру», что он закончил передачу (управляющим пакетом), и «центр» снова начинает опрос абонентов. Преимущества и недостатки такого управления – те же самые, что и в случае централизованно управляемой звезды. Отличие состоит в том, что центр только управляет обменом, а не пересылает информацию от одного абонента к другому, как в топологии активная звезда.

Значительно чаще в шине используется децентрализованное случайное управление, так как сетевые адаптеры всех абонентов одинаковы, и именно этот метод наиболее органично подходит шиной топологии. При децентрализованном управлении все абоненты имеют равные права доступа к сети, а значит особенности топологии в большой степени совпадают с особенностями метода управления. Решение о возможности передавать свой пакет, принимается каждым абонентом, исходя из анализа состояния сети. В данном случае возникает конкуренция между абонентами за захват сети, что приводит к возможности конфликтов между ними и искажению передаваемой информации из-за коллизий.

Существует большое количество алгоритмов доступа (сценариев доступа), иногда достаточно сложных. Их выбор зависит от различных характеристик сети: скорости передачи, длины шины, её загруженности (интенсивности обмена или трафика сети), используемого кода для передачи данных.

Суть всех случайных методов управления обменом довольно проста и заключается в следующем. Если сеть свободна (никто не передает пакетов), то абонент, имеющий данные для обмена, начинает свою передачу. Время доступа к сети в этом случае равно нулю. Если же в момент возникновения у абонента заявки на передачу сеть занята, то абонент, претендующий на её использование, ждет освобождения сети. В случае одновременной передачи исказятся и пропадут оба пакета. После освобождения сети абонент, желающий передавать, начинает свою передачу. Возникновение конфликтных ситуаций (столкновений пакетов, коллизий), в результате которых передаваемая информация искажается, возможно в следующих случаях:

-При одновременном начале передачи двумя или несколькими абонентами, когда сеть свободна. Ситуация достаточно редкая, но все-таки вполне возможная.

-При одновременном начале передачи двумя или несколькими абонентами сразу после освобождения сети. Эта ситуация наиболее типична, так как за время передачи пакета одним абонентом может возникнуть несколько новых заявок на передачу у других абонентов.

Используемые случайные методы управления обменом (арбитража) различаются тем, как они предотвращают возможные конфликты или разрешают уже возникшие.

Недостатком всех случайных методов является то, что они не гарантируют абонентам величину времени доступа к сети, которая зависит не только от задержки между попытками передачи, но и от общей загруженности сети. Поэтому в сетях, выполняющих задачи управления оборудованием (на производстве, в научных лабораториях), где требуется быстрая реакция на внешние события, сети со случайными методами управления практически не используются.

Управление обменом в сети с топологией кольцо

Кольцевая топология имеет свои особенности при выборе метода управления обменом. Здесь нет одновременного распространения сигнала в две стороны характерного для топологии шина. В сети с топологией кольцо можно использовать различные централизованные методы управления (как в звезде), а также методы случайного доступа (как в шине), но чаще выбирают специфические методы управления, в наибольшей степени соответствующие особенностям кольца.

Самыми популярными методами управления в кольцевых сетях являются маркерные (эстафетные) которые используют небольшой управляющий пакет специального вида. Эстафетная передача маркера по кольцу позволяет передавать право на использования сети от одного абонента к другому. Маркерные методы относятся к децентрализованным и детерминированным методам управления сетевым обменом. В них отсутствует явно выраженный центр, но существует четкая система приоритетов, которая позволяет полностью избежать конфликтов.

По кольцу непрерывно перемещается специальный управляющий пакет минимальной длины (маркер) предоставляющий абонентам право передавать свой пакет. Основное преимущество маркерного метода заключается в гарантированной величине времени доступа к сети.

Литература

Олифер, В. Г. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы: учеб. пособие для высш. учеб. заведений / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. – 4-е изд.– СПб.: Питер, 2010. – 944 с.

Кондратенко С., Новиков Ю. Основы локальных сетей [Электронный ресурс] / Национальный открытый университет «Интуит». - 2005. - Режим доступа - свободный: http://www.intuit.ru/studies/courses/57/57/info

Бабешко В.Н., Медведева В.А., Кищенко И.И. Гетерогенные распределенные системы в туманных сетевых инфраструктурах. «Инновации в строительстве глазами молодых специалистов». Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. Ответственный редактор Гладышкин А.О. Курск, 2014 Издательство: ЗАО «Университетская книга». - С.39-40.

Бабешко В.Н. Многопроцессорные системы в туманных вычислительных сетях. «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях» Сборник научных трудов 4-ой Международной научно-практической конференции: в 3-х томах. Отв. редактор Горохов А.А. 2014 Издательство: ЗАО «Университетская книга» (Курск). – С.62-64. 

Бабешко В.Н. Панова Е.Н., Зеленина М.Г. Информационное обеспечение многопроцессорных вычислительных систем. Сборник статей Международной научно-практической конференции (20 февраля 2015 г., г. Уфа). – Уфа: Аэтерна, 2015. – 94 с. ISBN 978-5-906790-24-8. – С.5-7.

[1] Бабешко В.Н. Панова Е.Н., Зеленина М.Г. Информационное обеспечение многопроцессорных вычислительных систем.