Transcript network2-3
به نام خدا شبكه هاي كامپيوتري 2 زهره زرین قلمی Email: [email protected] فصل چهارم: مدیریت کانال پخش همگانی پروتکل های مدیریت کانال پخش همگانی به صورت توزیع شده عبارتند از: • توکن باس و • توکن رینگ 3 توکن باس IEEE 802.4 دسترسی به کانال در IEEE802.4یا توکن باس بر اساس تصمیم گیری توزیع شده است .در این استاندارد کامپیوتری اجازه ارسال دارد که توکن را در اختیار داشته باشد .توکن یک فریم کنترلی که ما بین کامپیوترها می چرخد .مشخصات این استاندارد عبارتند از : توپولوژی :باس محیط انتقال :کابل کواکس 75اهمی پروتکل :توکن باس ارسال اطالعات 10Mb/s :و 5Mb/s 4 پروتکل توکن باس به صورت زیر عمل می کند: -1در ابتدا کامپیوتر ها آدرس MACخود را بر روی کانال مشترک باس پخش همگانی می کنند تا تمامی کامپیوترها از آدرس یکدیگر با اطالع شوند. -2هر کامپیوتر کافی است آدرس MACکامپیوتر بعد و قبل از خود را بشناسد و ترتیب آن را بر اساس ترتیب نزولی آدرسهای MACاست .کامپیوتری با کوچکترین آدرس MACنیز بایستی آدرس کامپیوتری با بزرگترین آدرس MACرا بشناسد ،بنابراین یک حلقه به صورت مجازی بین کامپیوترها ایجاد می شود .برای ایجاد حلقه مجازی ترتیب قرار گرفتن فیزیکی ایستگاهها مهم نیست بلکه فقط آدرس فیزیکی MACمهم است. -3کامپیوتری با باالترین آدرس MACفریم توکن را ایجاد نموده و آن را تملک می کند. -4هر کامپیوتر با تملک توکن اگر اطالعاتی برای ارسال نداشته باشد توکن را برای همسایه بعدیش میفرستند (جهت حلقه و جهت حرکت توکن از آدرس بزرگتر به آدرس کوچک تر است) ولی اگر اطالعاتی جهت ارسال داشته باشد به اندازه یک حداکثر زمان خاص بنام زمان نگهداری توکن ) Token Hold Time(THTمی تواند فریم های داده را ارسال نماید .این زمان توسط تایمر مشخص می شود. -5بعد از اتمام ارسال داده کامپیوتر بایستی توکن را برای کامپیوتر همسایه اش ارسال نماید. -6مراحل 4تا 5دوباره تکرار می شوند. 5 مکانیزم اولویت گذاری توکن رینگ دارای 4اولویت مختلف برای داده های متفاوت نظیر (صورت ,متن و )... است. الویتها به صورت 0و2و4و 6شماره گذاری می شوند که داده با اولویت 6باالترین اولویت را دارد (مثال می تواند داده بالدرنگ باشد). در صورت دریافت و تملک توکن توسط یک کامپیوتر ،آن کامپیوتر می تواند اکثریت زمان THTرا برای داده با اولویت باال اختصاص دهد و به همین ترتیب کسر حداقلی از زمان THTرا برای ارسال داده با اولویت های پایین تر قرار دهد . بنابراین مکانیزم اولویت گذاری در توکن باس به صورت محلی است یعنی هر کامپیوتر اولویت را برای داده های ارسالی خود و بدون توجه به داده های دیگر کامپیوترها اعمال می کند. 6 فریم داده توکن باس فریم داده توکن باس به صورت شکل باال است فیلد مقدمه برای همزمان سازی فرستنده و گیرنده است. فیلد های ETX,STXنمایشگر شروع و انتهای فریم هستند و با استفاده از رمزگذاری آنالوگ روی کانال فیزیکی ارسال می شوند بطوریکه مقادیری غیر از مقادیر دیجیتال باینری صفر و یک دارند بنابراین در دیگر فیلدها از جمله فیلد داده تکرار نمی شوند. 7 فریم داده توکن باس فیلد کنترل فریم برای تشخیص فریمهای داده بکار می رود. •الویت برای فریم داده را مشخص می کند و •همچنین برای گیرندده فدریم(آدرس مقصدد) مشدخص مدی کندد کده آیدا نیدازی بده ارسدال ACKیا NACKبرای دریافت صحیح یاخطادار فریم است یا نه؟ •همچنددین نددوع فددریم کنترلددی را مشددخص مددی کنددد نظیددر فددریم تددوکن ،فددریم معرفددی آدرسهای ،MACاجازه ورود به حلقه و خروج از حلقه و .... فیلدددهای آدرس مقصددد و مبدددا هماننددد فیلدددهای آدرس در فددریم داده اترنددت اسددت و آدرس مقصد می تواند به صورت منفرد ،گروهی و یا همگانی انتخاب شود. فیلد CSیا Checksumآن همانند فریم داده اترنت است و برای کشدف خطدا توسدط گیرنده بکار می رود. 8 نکاتی دیگر درباره پروتکل توکن باس -1پیاده سازی این پروتکل بسیار پیچیده است و هر کامپیوتر شامل بیش از ده تایمر مختلف است . -2در فواصل زمانی خاصی کامپیوتر مالک توکن بررسی می کند آیا کامپیوتر جدیدی می خواهد به حلقه مجازی بپیوندد یا نه؟ -3برای خروج هر کامپیوتر از حلقه مجازی پیغام های کنترلی الزم از طرف کامپیوتری که می خواهد خارج شود و دیگر کامپیوتر های درون حلقه مبادله می شود تا حلقه اصالح شود. -4بعد از تشکیل حلقه مجازی و در هنگام ارسال اطالعات برخورد رخ نمی دهد زیرا فقط کامپیوتری اجازه ارسال دارد که توکن را در اختیار دارد و توکن نیز فقط یکی است .اما برای ایجاد حلقه مجازی و در ابتدا که کامپیوترها آدرس فیزیکی خود را پخش همگانی می نمایند و با توجه به این که کانال باس مشترک است برخورد رخ می دهد و دسترسی به کانال شبیه IEEE802.3می شود. -5مشکالتی نظیر گم شدن توکن ،خاموش شدن کامپیوتر درون حلقه مجازی و از بین رفتن حلقه در این پروتکل وجود دارد که برای هر یک از مشکالت راه حلی وجود دارد. -6امروزه از استاندارد IEEE802.4در شبکه کامپیوتری استفاده نمی شود. 9 توکن رینگ )(IEEE802.5 ابتدا IBMشبکه ای بر اساس پروتکل توکن رینگ ایجاد نمود و بعدا توسط موسسه استاندارد IEEEبه نام استاندارد 802.5تدوین شد. تصمیم گیری برای دسترسی به کانال در این استاندارد به صورت توزیع شده است و کامپیوتری اجازه ارسال دارد که توکن را در اختیار داشته باشد.مشخصات این استاندارد عبارتند از: توپولوژی:حلقه یا به عبارت دقیق ترسیم بندی ستاره توپولوژی حلقه ) ( STAR Wired topologyهر ایستگاه به صورت اتصال نقطه به نقطه به ایستگاه قبلی و بعدی خود متصل است هر ایستگاه در هر صورت دریافت فریم آن را برای ایستگاه بعدیش ارسال می کند ( تکرار می کند) و همه ایستگاه ها آن فریم را می بینند. برای افزایش قابلیت اطمینان در این استاندارد از دستگاه مرکزی به نام ) (Multi station access Unit MAUاستفاده می شود(.همانند استفاده از Hubدر استاندارد ) IEEE 802.3 علت استفاده از MAUدر این استاندارد ،توپولوژی آن را حلقه ولی سیم بندی آن را ستاره می نامند .استفاده از MAUدر این است که با خرابی یک کانال کل شبکه از کار نمی افتد و فقط ارتباط ایستگاه متصل به آن از دست می رود مگر این که با خرابی MAUکل شبکه از کار بیفتد. محیط انتقال :زوج سیم بهم تابیده (.)UTP Cat4 پروتکل :توکن رینگ نرخ ارسال داده4-16 Mb/s: روش رمز گذاری :تفاضلی منچستر . 10 روش رمز گذاری :تفاضلی منچستر در این روش نیز همانند رمزگذاری منچستر از سه ولتاژ استفاده می شود .گذر ولتاژ از پایین به باال معادل صفر باینری گذر ولتاژ از باال به پایین معادل یک باینری و عدم آن به صورت ولتاژ صفر. در روش رمز گذاری تفاضلی منچستر نیز صفر و یک باینری ارسال می شوند.و اگر مقدار بیت قبلی یک باشد اکنون سیگنال صفر به صورت منچستر ارسال می شود .و برای صفر باینری عمل تعویض انجام نمی شود همان مقدار بیت به صورت منچستر تکرار می شود ) .قبل از ارسال داده فرستنده و گیرنده بر روی سیگنال ارسالی با مفدار یک توافق می شوند . 11 نمایش ارسال داده دیجیتال باینری به صورت تفاضلی منچستر است. 12 در مورد پروتکل توکن رینگ زیر قابل ذکر است: در مورد پروتکل توکن رینگ زیر قابل ذکر است: -1زمانی که ایستگاه ها بیکار هستند (.اطالعاتی برای ارسال ندارند) توکن در حال گردش در حلقه است. -2ایستگاهی اجازه ارسال اطالعات را دارد که توکن را در تملک دارد. -3به علت اینکه فقط یک توکن در حلقه وجود دارد در این پروتکل برخورد رخ نمی دهد. -4استفاده از حلقه و همچنین استفاده ایستگاه ها از حلقه به صورت نوبت چرخشی یا TDMیعنی تقسیم آن دسترس به کانال بین فرستنده ها از توکن رینگ پروتکلی منصفانه و عادالنه ) (Fairساخته است: -5ایستگاهی برای نظارت بر حلقه عملیات صحیح آن گم شدن توکن و بررسی وجود چند توکن وجود دارد. -6توکن رینگ دارای مکانیزم اولویت سراسری که در ادامه بررسی می شود. -7ایستگاه ها می توانند اطالعات زیر را ارسال نمایند -1:فریم داده -2تکرار و ارسال فریم داده دریافتی -3توکن ACK -4برای فرستنده -8توکن 3بایتی است که با تغییر یک بیت منفرد فریم توکن به فریم داده و بالعکس تبدیل می شود. -9هر ایستگاه در یک زمان فقط می تواند یک بیت از فریم دریافتی را ذخیره نماید سپس آن را برای ایستگاه بعدی ارسال نماید(.در صورت نیاز می تواند یک بیت را تغییر دهد بنابراین یک دستگاه نمی تواند کل فریم را ذخیره و سپس ارسال نماید لذا هر ایستگاه تاخیری معادل یک بیت در هنگام ارسال ایجاد می کند). سوال :اگر طول حلقه 1000متر نرخ ارسال 10Mb/sو تاخیر انتشار سیگنال در کانال ( )2/3سرعت نور باشد حداکثر چند بیت در حلقه می تواند وجود داشته باشد؟ 15 مراحل اجرای پروتکل توکن رینگ به صورت زیر است: الف :یک توکن در حال گردش در حلقه است. ب :دریافت توکن توسط هر ایستگاه مجوز برای ارسال فریم است. ج :اگر یک ایستگاه توکن را دریافت نمود. -1یا اطالعاتی برای ارسال ندارد و یا اطالعاتی با اولویت کمتر از اولویت توکن دارد که توکن را برای ایستگاه بعدی ارسال کند و -2یا اطالعاتی برای ارسال دارد ( با اولویت بیشتر از اولویت توکن) پس ابتدا توکن را تملک می نماید ( با تغییر یک بیت آن توکن تبدیل به ابتدای شروع یک فریم داده می شود) و در ادامه داده را به فریم داده ضمیمه نموده و برای ایستگاه بعدی ارسال می کند .زمانی که فریم داده در حال چرخش در حلقه است دیگر فریم توکن در شبکه وجود ندارد مگر اینکه فرستنده توکن را آزاد کند. 16 د :هر ایستگاه فریم داده را بدون تغییر برای ایستگاه بعدیش ارسال می کند تا در نهایت فریم داده را ایستگاه گیرنده دریافت نماید و دو بیت ( Aدسترسی )Access و ( cذخیره کردن و کپی برداری ) copyدر فیلد FSرا که در ابتدا فرستنده صفر نموده است را به طور مناسب تغییر دهد و دوباره فریم به حلقه باز می گرداند تا به فرستنده اولیه برسد( ACKبرای فرستنده). وقتی فریم به ایستگاه فرستنده اولیه رسید ابتدا فریم داده را از حلقه بر می دارد یعنی با تغییر یک بیت به توکن تبدیل می شود و سپس دو بیت C,Aرا بررسی می نماید: A=C=0یعنی گیرنده به فریم دسترسی نداشته است پس یا گیرنده خاموش بوده است یا آدرس ده اشتباه بوده است. C=0و A=1گیرنده روشن بوده است اما نتوانسته از فریم کپی برداری نماید .ممکن است بافر گیرنده پر بئده باشد. C=1و A=1گیرنده روشن بوده است و توانسته به درستی فریم را دریافت نماید. و -فرستنده بعد از تبدیل فریم داده به توکن آن را برای ایستگاه بعدی ارسال می کند. مراحل فوق برای دیگر ایستگاهها نیز تکرار می شود. 17 ز -مراحل فوق برای دیگر دستگاهها نیز تکرار می شود.