14

Cap. III : Nivelul Legtur de date

Nivelul 2 (Legtur de date) al modelului de referin OSI asigur interfaa dintre hardware i software. El are dou seturi de responsabiliti : s transmit i s recepioneze. n ceea ce privete transmisia, acest nivel este responsabil cu gruparea instruciunilor i datelor n cadre.

Un cadru este o structur care conine suficiente informaii pentru a asigura transmiterea datelor prin reea (LAN sau WAN) la destinaie. Deci un cadru trebuie s conin i un mecanism de verificare a coninutului su. Acest mecanism este numit i mecanism de verificare ciclic prin redundan (CRC - Cyclical Redundancy Check). Acest CRC este plasat n interiorul cadrului de ctre nivelul 2 al sistemului care transmite, iar la recepie, tot nivelul 2 este cel responsabil cu verificarea compatibilitii dintre CRC-ul recalculat la destinaie i cel transmis. Cadrele care nu trec de verificarea CRC sunt abandonate, iar calculatorul surs, a crui adres apare n cadru, este ntiinat s retransmit. O sesiune de comunicare se ncheie atunci cnd calculatorul surs a primit confirmarea c toate cadrele au ajuns intacte la destinaie.

Cadrele dup cum s-a spus, un cadru este o structur utilizat pentru a transporta un bloc de date printr-o reea. Procesele utilizate pentru expedierea cadrelor se numesc protocoale. Acestea determin i structura i dimensiunea cadrelor. Protocoale exist i la nivelul 3 al modelului OSI, ns protocoalele de nivel 3 formeaz pachete de cadre i asigur transportul lor dincolo de limitele reelei LAN.

Componente tipice ale cadrelor : un cadru tipic conine mai multe cmpuri. Cmpurile ntlnite n mod curent sunt :

- delimitatorul de nceput de cadru (start-of-frame delimiter) ; - adresa sursei ; - adresa destinaiei ; - cmpul de date ; - secvena pentru controlul cadrului (frame check sequence) sau delimitatorul de sfrit

de cadru (end-of-frame delimiter).

Dac celelalte cmpuri, n afar de cel de date, au o structur i dimensiune fix pentru acelai tip de protocol (ele difer desigur de la un protocol la altul), cmpul de date, pentru majoritatea protocoalelor, are dimensiune variabil, el putnd varia ntre o limit minim i una maxim. Un cadru care are o dimensiune fix se numete celul (de exemplu protocolul ATM utilizeaz celule de 53 de octei : 5 - pentru antet i 48 - pentru cmpul de date).

Cmpurile ce conin adresele sursei i destinaiei sunt plasate la nceputul cadrului pentru a scuti calculatorul destinatar de examinarea ntregului coninut al unui cadru care, de fapt, nu i este adresat.

3.1. Evoluia structurilor de cadre brevetate Pentru nceput trebuie s definim termenul de adres MAC (Media Access Control) : o

adres MAC este, de obicei, singura adres administrat universal, care este atribuit automat n momentul producerii plcilor NIC i este reprezentat de 6 perechi de numere hexazecimale, delimitate prin semnul : (de exemplu : 78:81:D9:8A:FF:00). Primele dou numere reprezint identificatorul productorului, celelalte patru fiind date de reea.

n cele ce urmeaz vom prezenta evoluia cadrelor i protocoalelor brevetate.

15

Cadrele PARC Ethernet ale firmei Xerox : un astfel de cadru are structura prezentat

n figura 3.1.

8 Octei Preambul

6 Octei Adresa destinaiei

6 Octei Adresa sursei

2 Octei Cmpul Tip

Lungime nespecificat Cmpul Date

Fig. 3.1. Structura unui cadru PARC Ethernet (al firmei Xerox)

Aceast structur de cadre a fost prima standardizare impus pe plan mondial. A reunit

celelalte ncercri de protocoale prin introducerea n structura cadrului a cmpului Tip de 2 octei care identific tipul protocolului de nivel superior coninut de cadru. Accesul la mediu, utiliznd un astfel de protocol, se fcea concurenial, iar pentru evitarea coliziunilor se utiliza tehnica CSMA (Carrier Sense, Multiple Access - acces multiplu cu detectarea purttoarei). Aceast tehnic presupunea ca fiecare staie s asculte magistrala dac este ocupat sau nu. n momentul cnd se detecta numai semnalul purttoarei (adic magistrala este liber), dispozitivul putea ncepe transmisia. Eventualele deteriorri ale cadrelor din cauza coliziunilor, trebuiau determinate de destinatari, ele nefiind controlate de protocolul de reea. Din aceste motiv, acest tip protocol a fost rapid abandonat, el fiind nlocuit cu protocolul de cadre Dix Ethernet.

Cadrele DIX Ethernet : au fost impuse de firmele Digital, Intel i Xerox i s-au mai

numit i Ethernet II. Structura unui astfel de cadru este prezentat n figura 3.2.

8 Octei Preambul

6 Octei Adresa destinaiei

6 Octei Adresa sursei

2 Octei Cmpul Tip

50 < < 1486 Octei Cmpul Date Completare

Fig. 3.2. Structura unui cadru DIX Ethernet

Dup cum se observ, structura cadrului DIX Ethernet pstreaz, n mare, vechea

structur a cadrelor PARC Ethernet, singura modificare fiind aceea c definete lungimi minime i maxime ale cmpului de date. Aceast limitare a cmpului de date a fost necesar deoarece acest protocol a introdus o nou metod de acces, cunoscut sub numele de CSMA/CD (Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection - acces multiplu cu detectarea purttoarei i a coliziunilor). Prin aceast metod staiile puteau s detecteze singure coliziunile, s abandoneze transmisiunea (s se retrag) i s o reia dup o scurt pauz. ns acest lucru era posibil doar dac lungimea cadrului avea cel puin 72 octei, motiv pentru care a fost introdus la sfritul structurii cadrului cmpul Completare care va conine numai zerouri, necesare pentru ca lungimea cadrului s ajung la lungimea minim.

3.2. IEEE - Project 802 Acest comitet a formulat, n februarie 1980, urmtoarele standarde :

- 802.1 arhitectura i standardele pentru interoperabilitatea ntre reelele LAN i WAN ; - 802.2 standardul nivelului 2 pentru telecomunicaii i schimbul de informaii ntre sisteme ; - 802.3 standardul pentru reele LAN de tip CSMA/CD (sau Ethernet II) ; - 802.4 standardul pentru nivelul 1 al unui LAN de tip magistral cu jeton (Token Bus) ; - 802.5 standarde pentru metode de acces i tehnici de tratare a semnalelor pentru topologii de tip Token Ring.

3.2.1. IEEE 802.2 LLC : proiectul IEEE 802 remparte nivelurile inferioare ale

modelului OSI (primele trei niveluri), tot n 3 niveluri, dar altfel structurate. Astfel, nivelul Fizic ncorporeaz mai puine funcii, iar nivelurile Legtur de date i Reea sunt remprite n nivelurile : MAC (Medium Access Control - controlul accesului la mediu) i LLC

16

(Logical Link Control controlul legturii logice). Corelaia dintre modelul OSI i modelul IEEE Project 802 este prezentat n figura 3.3.

Modelul de referin

OSI Modelul de referin IEEE Project 802

7 Aplicaie 6 Prezentare 5 Sesiune

Puncte de acces pentru nivelurile superioare

4 Transport 1 2 3 3 Reea LLC 2 Legtur de date

MAC 1 Fizic Fizic

Fig. 3.3. Corelaia dintre modelele OSI i IEEE Project 802

Definirea LLC separat de MAC a permis interoperabilitatea reelelor, n ciuda mediilor

de transmisie, a topologiilor i a metodelor de acces la mediu diferite. Aceast interoperabilitate este posibil datorit subcadrului LLC a crui structur este descris n figura 3.4.

1 Octet

Cmpul DSAP 1 Octet

Cmpul SSAP 1 Octet

Cmpul Control

Fig. 3.4. Structura subcadrelor LLC

- cmpul DSAP (Destination Service Access Point) punct de acces la serviciu destinaie ; - cmpul SSAP (Source Service Access Point) punct de acces la serviciu surs.

Porturile (punctele) de acces la servicii indic protocoalele de nivel superior crora le este destinat pachetul. Protocoalele au valori hexazecimale care se gsesc n cmpurile DSAP i SSAP ale subcadrului LLC.

LLC asigur adresarea i controlul legturii de date. n acest sens LLC asigur 3 servicii :

1) serviciul neorientat spre conexiune fr confirmare (Unacknowledged Connectionless Service) nu urmrete conexiunile active i confirmarea recepionrii (la acest nivel MAC / LLC). Este folosit mai ales la transmisiuni vocale sau videoconferine, unde mai important este meninerea vitezei de transmisie dect integritatea transmisiei ;

2) serviciul neorientat spre conexiune cu confirmare (Acknowledged Connectionless Service) asigur confirmarea recepionrii, fr suprasarcini implicate de administrarea conexiunii. Este un serviciu rapid de transmisie ;

3) serviciul orientat spre conexiune (Connection-oriented Service) solicit nivelul Legtur de date s stabileasc i s menin conexiunile prin folosirea unei liste cu conexiunile active. Este folosit de dispozitivele care nu au protocoale de nivel 3 sau 4, aceste funcii fiind asigurate de nivelul 2.

Aceste servicii pot fi selectate n funcie de aplicaie, fiind, de regul, transparente fa de utilizator.

IEEE 802.2 SNAP : este o extensie a subcadrului LLC, adugnd nc dou cmpuri de lungime total de 5 octei, care generalizeaz cmpul Tip al structurilor de cadre anterioare. Cele dou cmpuri sunt : OUI (Organizationally Unique Identifier identificator unic de organizaie) i cmpul de identificare a protocolului (Protocol Identifier). Structura subcadrului SNAP (SubNetwork Access Protocol) este prezentat n figura 3.5.

1 Octet

Cmpul DSAP 1 Octet

Cmpul SSAP 1 Octet

Cmpul Control 3 Octei

Cmpul OUI 2 Octei

Cmpul de identif. a protocol.

Fig. 3.5. Structura subcadrelor SNAP

17

3.2.2. IEEE 802.3 Ethernet : cadrele au o lungime de minim 64 octei i maxim 1500 octei, incluznd informaia util i antetele. Cmpurile de adres ale destinatarului i sursei sunt de 6 octei, adresa destinatarului putnd fi o adres unic sau o adres de grup (multicasting). Majoritatea NIC-urilor care respect aceste standarde pot fi configurate s lucreze n mod promiscuu , adic s recepioneze toate cadrele din LAN, indiferent de adresare. Aceast funcionare este util doar n scopul administrrii reelei (server). O alt schimbare fa de cadrele anterioare este nlocuirea cmpului Tip cu cmpul Lungime (tot de 2 octei) n care este specificat lungimea cadrului. Structura cadrului elementar IEEE 802.3 Ethernet este descris n figura 3.6.

7 Octei Preambul

1 Octet SFD

6 Octei Adresa

destinaiei

6 Octei Adresa sursei

2 Octei Cmpul Lungime

46 < < 1482 Octei Cmpul de date

de lungime variabil

4 Octei FCS

Fig. 3.6. Structura cadrului elementar IEEE 802.3 Ethernet

- preambulul este un ir de 7 octei care preced fiecare cadru i permite sincronizarea

transmisiunii. De regul, preambulul este o secven de tipul 101010........... . Cmpul SFD (Start-of-Frame Delimiter) delimitatorul de nceput de cadru este format din 11, plus secvena de repetare 101010........ . Ultimul cmp FCS (Frame Check Sequence) este secvena de control al cadrului n care se stocheaz o valoare obinut matematic referitoare la cmpul de date. Prin acest mecanism se poate verifica integritatea transmisiei.

Cadrul Ethernet elementar este rareori utilizat, el reprezentnd baza pentru cadrele extinse, cadre care utilizeaz subcadrul 802.2 LLC i / sau subcadrul SNAP. Configuraia acestor cadre este prezentat n figura 3.7.

7 Octei Preambul

1 Octet SFD

6 Octei Adresa

destinaiei

6 Octei Adresa sursei

2 Octei Cmpul Lungime

Subcadrul LLC / SNAP

(64 < < 1500) antet Octei

Cmpul de date de lungime variabil

4 Octei FCS

Fig. 3.7. Structura cadrelor Ethernet extinse cu subcadre 802.2 LLC sau SNAP

3.2.3. IEEE 802.5 Token Ring : dei protocolul 802.3 asigur transmiterea cu succes a

unui pachet, pot fi necesare mai multe ncercri de transmitere, astfel c, acest protocol nu poate garanta o perioad de timp pentru transfer, din cauza coliziunilor. Protocolul Token Ring (jeton pe inel) poate face acest lucru, datorit topologiei sale deterministe, n form de inel, i metodei organizate de acces la mediu n care nu pot exista coliziuni. Cadrul 802.5 Token Ring are dou componente : jetonul (token) i cadrul de date, structura acestuia fiind descris n figura 3.8.

1 Octet

Delimitator de nceput de cadru

1 Octet Cmp

de control al accesului

1 Octet Cmp

de control al cadrului

6 Octei Adresa

destinaiei

6 Octei Adresa sursei

0 < < 4099 Octei Cmpul de date

De lungime variabil

1 Octet Delimitator de sfrit de cadru

Fig. 3.8. Structura cadrului elementar IEEE 802.5 Token Ring

- n figur a fost prezentat structura cadrului elementar, fr subcadrele LLC sau SNAP,

acestea adugndu-se naintea Cmpului de date. - cadrul jeton are trei cmpuri de cte 1 octet : Delimitator de nceput ; Cmpul de control

al accesului i Delimitator de sfrit. - Cmpul de control al accesului reprezint cheia funcionrii unui cadru Token Ring. El

are 8 bii, a cror semnificaie este prezentat n figura 3.9.

18

3 bii Cmpul

Prioritate

1 bit Cmpul

Jeton

1 bit Cmpul Monitor

3 bii Cmpul

Cerere de prioritate

Fig. 3.9. Cmpul de control al accesului - cmpul Prioritate indic prioritatea jetonului n sine i are valori ntre 000 i 111 (0 7),

aceasta fiind stabilit de staia care transmite. Prioritatea nu poate fi schimbat de ctre alte staii. Doar staiile care au prioritate cel puin egal cu aceast valoare pot utiliza jetonul. Cmpurile Jeton i Monitor sunt setate pe 0, respectiv pe 1 n momentul generrii unui nou jeton i inversate n momentul prelurii cadrului. Cmpul Prioritatea cererii permite staiilor s solicite o transmisie de prioritate superioar. Astfel, dup recepia jetonului, staiile receptoare pot modifica acest cmp, ceea ce va informa pe cel care a generat jetonul de prioritatea cererii. Acesta va modifica automat cmpul Prioritate n funcie de cmpul Prioritatea cererii. n acest mod staia cu prioritate mare poate obine urmtorul jeton, indiferent cte staii se afl n inel, ntre ea i generator.

- cmpul de control al cadrului stocheaz biii cmpului Tip, care identific protocolul de transport i este utilizat, de asemenea, pentru diferenierea cadrelor de date i de control.

Reelele Token Ring utilizeaz subcadre LLC i SNAP, ceea ce le permite s fie legate la reele Ethernet printr-o punte de translaie, fr a avea efecte asupra protocoalelor destinaie de nivel superior. Aceste subcadre (LLC i SNAP) sunt utile doar n cazul n care mediile Token Ring i Ethernet sunt interconectate printr-o punte.

3.2.4. FDDI : cunoscut oficial ca Fiber Distribute Data Interface (Interfa de Date

Distribuit cu Fibre Optice), aceast arhitectur LAN a fost dezvoltat de ctre ANSI, dar respect standardele IEEE 802.5, subcadrele LLC i SNAP putnd fi ncorporate n structura cadrului FDDI. Chiar dac, din punct de vedre al accesului la mediu, FDDI se aseamn cu Token Ring, exist diferene ntre cele dou tipuri de reele prin topologie, administrare i prin structura jetoanelor i cadrelor. Structura cadrului elementar FDDI este prezentat n figura 3.10.

8 Octei Preambul

1 Octet Delimitator de nceput

1 Octet Cmpul Control de cadru

6 OcteiAdresa

destinaiei

6 Octei Adresa sursei

< 4478 OcteiCmpul de date

de lungime variabil

4 Octei Secvende controlal cadrului

4 bii Delimitator de sfrit

12 biiStare Cadru

Fig. 3.10. Structura cadrului elementar FDDI

- cmpurile Preambul, Delimitator de nceput, Delimitator de sfrit, Adres destinaie i

Adres surs sunt asemntoare cu cele ale protocoalelor anterioare, fiind descrise anterior. Cmpul Control de cadru, de 1 octet, descrie tipul cadrului : jeton, MAC sau LLC, cadru de prioritate etc. El joac rolul jetonului, prin setarea / resetarea anumitor bii din acest octet putndu-se prelua sau ceda jetonul. Cmpul Secven de control al cadrului, de 4 cotei, este utilizat pentru verificarea integritii cadrului. Cmpul Stare cadru, de 12 bii, conine trei subcmpuri de cte 4 bii : Eroare, Adres recunoscut i Cadru copiat. Fiecare din aceste trei subcmpuri este fie pe S setat, fie pe R resetat.

- cadrul FDDI poate fi suplimentat cu structurile subcadrelor LLC sau SNAP, acestea inserndu-se naintea Cmpului de date. Structura cadrelor FDDI extinse cu subcadrele LLC sau SNAP este prezentat n figura 3.11.

8 Octei Preambul

1 Octet Delimitator de nceput

1 Octet Cmpul Control de cadru

6 OcteiAdresa

destinaiei

6 Octei Adresa sursei

SubcadrulLLC / SNAP

< 4478 OcteiCmpul de date

de lungime variabil

4 Octei Secven de control al cadrului

4 bii Delimitatorde sfrit

12 biiStare cadru

Fig. 3.11. Structura cadrelor FDDI extinse cu subcadrele LLC sau SNAP

19

- subcadrele IEEE 802.2 (LLC i SNAP) sunt utile doar n cazul n care mediile FDDI i Ethernet sunt interconectate printr-o punte.

3.3. Accesul la mediu Toate reelele trebuie s aib un mecanism pentru reglarea accesului la mediul de

transmisie. Dei necesitatea acestuia este universal, pot exista diverse implementri ale mecanismelor de acces la mediu, n reelele locale putnd fi ntlnite patru abordri diferite :

- concurena ; - transferul jetonului ; - prioritatea cererii ; - comutarea.

3.3.1. Accesul la mediu bazat pe concuren : o reea LAN caracterizat prin

competiie ca baz a arbitrrii dreptului de a transmite este mai corect descris ca avnd o metod de acces la mediu bazat pe concuren. Totalitatea dispozitivelor care concureaz pentru lrgimea de band este cunoscut ca domeniu de coliziune (collision domain). Aceast metod este adoptat de numeroase variante de Ethernet printre care enumerm : Ethernet II sau DIX Ethernet ; IEEE 802.3 100 Mbps Ethernet (CSMA/CD) ; IEEE 802.3 100 Mbps Fast Ethernet i IEEE 802.3z Gigabit Ethernet.

Accesul la mediu bazat pe concuren este destul de primitiv pentru c nu are mecanisme centralizate de reglare, n schimb, fiecare dispozitiv ataat la reea i asum aceast responsabilitate pentru transmisiunile proprii. De fiecare dat cnd un dispozitiv urmeaz s transmit, el trebuie s verifice mediul de transmisie pentru a vedea dac este disponibil sau este deja n uz. Dac este n uz, viitorul transmitor trebuie s abandoneze operaia i s atepte un timp nainte de a ncerca din nou.

Tehnologia de transmisie n banda de baz utilizeaz un singur canal pentru toate comunicaiile. Acest fapt are dou implicaii importante :

- la un moment dat poate transmite un singur dispozitiv ; - un dispozitiv poate doar s transmit sau s recepioneze.

Comparaie ntre semiduplex i full-duplex

Fig. 3.12. Comparaie ntre semiduplex (a) i full-duplex (b) - o reea semiduplex i permite unui singur dispozitiv s transmit la un moment dat,

celelalte dispozitive trebuind s rmn pasive i s atepte cadrele care le-ar putea fi adresate, aa cum este ilustrat n figura 3.12.a.

- o reea full-duplex tipic utilizeaz tehnologia de comutare, prin care un dispozitiv poate s transmit i s recepioneze simultan, dup cum se observ n figura 3.12.b. Aceasta implic faptul c lrgimea de band disponibil este divizat n canale distince (cabluri separate fizic, benzi de frecven diferite etc). Totui, chiar i ntr-o reea full-duplex care utilizeaz o metodologie de acces la mediu bazat pe concuren, poate transmite ntr-o band de frecven, la un moment dat, doar un singur dispozitiv dintr-un domeniu de coliziune.

Sincronizarea : este mecanismul care regleaz capacitatea dispozitivelor de a accesa mediul de transmisie n orice moment. Pentru evitarea coliziunilor, standardul IEEE 802.3 CSMA/CD (Ehternet-ul de astzi) a stabilit limita inferioar (64 octei) i cea superioar (1524 octei) al lungimii unui cadru.

PC

Server

PCa) PC

Server

PCb) Mediu de transmisie

LAN

20

Stabilirea unei valori exacte a timpului de transmisie pentru un cadru a fost fcut pentru prima dat de ctre DIX Ethernet i a fost de 50 s. Pentru a se asigura transmisia reuit a unui cadru era necesar ca dispozitivul transmitor s continue s transmit pn la expirarea acestui timp. Aceasta garanta faptul c respectivul cadru s-a propagat pn la cea mai ndeprtat zon a reelei, fr coliziuni. Cele 50 s reprezint un timp suficient pentru transmiterea a 500 bii la viteza de transmisie de 10 Mbps. Cei 500 bii = 62.5 octei (bytes) au fost rotunjii la 64 octei de ctre DIX Ethernet, adic limita inferioar a lungimii unui cadru. Cadrele cu o lungime de sub 64 octei erau completate cu zerouri de ctre protocolul Ethernet II, pn cnd se ajungea la dimensiunea minim.

Coliziunile : datorit faptului c orice transmisie (prin orice mediu) nu este instantanee, exist probabilitatea ca o staie s nceap s transmit prin ceea ce pare un LAN inactiv (liber) i s fie surprins de o transmisiune venit de la alt staie, la cteva microsecunde de la iniierea propriei transmisiuni. Ambele dispozitive detecteaz aceast coliziune, abandoneaz transmisiunea i o reiau dup o scurt pauz. Aceasta este esena detectrii coliziunilor. n figura 3.13 este ilustrat posibilitatea de producere a unei coliziuni.

Fig. 3.13. Producerea unei coliziuni Astfel, staia PC1 a nceput deja s transmit, dar transmisia sa nu a ajuns nc la staia

PC3. Aceasta din urm consider c reeaua este liber i c poate s transmit. Aceste transmisiuni vor fi implicate ntr-o coliziune, fornd ambele calculatoare s abandoneze procesul, s intre ntr-o perioad de ateptare pseudo-aleatorie i s nceap apoi retransmiterea.

Observaie : - legat de mecanismul de detecie a coliziunilor al CSMA/CD este i pauza standard dintre cadre (pentru Ethernet 802.3 aceasta este de 96 bii). Astfel, dup ce un dispozitiv transmite un cadru, urmeaz o pauz de 96 bii care este interpretat de celelalte staii ca parte a irului de bii venit de la dispozitivul care transmite. Ele nu pot transmite dect atunci cnd trece aceast pauz i transmitorul cedeaz controlul asupra benzii de comunicaie.

Probabilitatea de coliziune este influenat de doi factori : - dimensiunea fizic a reelei ; - numrul de dispozitive conectate la reea.

Dimensiunea fizic a reelei implic faptul c, cu ct reeaua este mai extins, cu att cadrul trebuie s rmn mai mult timp pe cablu i deci probabilitatea apariiei unei coliziuni crete. Numrul dispozitivelor conectate la reea implic i el o probabilitate de apariie a coliziunilor i poate fi redus prin utilizarea unor mecanisme de segmentare cum ar fi : punile (bridge-urile), routerele i comutatoarele (switch-urile) care, dei opereaz n moduri diferite, fiecare din acestea reduc efectiv dimensiunea domeniului de concuren al unei reele LAN.

3.3.2. Accesul la mediu bazat pe jeton : este o metod care regleaz accesul la mediu

prin transferul jetoanelor, o caracteristic a arhitecturilor LAN bazate pe topologie n inel (specific diverselor implementri Token Ring i FDDI).

Un jeton (token) este un cadru special care este pasat ntr-o anumit secven de-a lungul inelului, de la un dispozitiv la altul. El poate circula doar cnd inelul este liber. Acest cadru are o lungime de doar 8 bii i conine un ablon special (descris n paragraful 3.2.3).

n momentul primirii jetonului de ctre un dispozitiv, acesta trebuie s decid ce s fac cu el ntr-un timp de 10 s. Dac nu are nevoie s transmit date, dispozitivul trebuie s transfere jetonul urmtorului dispozitiv din inel. Dac dispozitivul (viitorul expeditor) are nevoie s transfere date i deine jetonul, atunci el transform jetonul (prin inversarea anumitor bii) n

Server

PC1

Coliziune

PC2 PC3

21

cmp de control al accesului, formeaz cadrul de date (a se vedea figurile 3.8 i 3.9) i l plaseaz pe inel. Cadrul de date va circula pe inel pn la destinatar, care l va prelua, va extrage datele i va plasa din nou acest cadru n inel cu inversarea unui bit din cadrul cmpului de control al accesului. Jetonul se ntoarce n final la expeditorul su care confirm expedierea reuit a coninutului cadrului. Apoi expeditorul poate pstra jetonul pentru a transporta alte date sau l poate elibera, plasndu-l urmtorului dispozitiv din inel.

Cmpul de control al accesului nu poate fi retransformat n jeton dect de ctre dispozitivul cruia i aparine.

Aceast schem de transfer a jetonului este ilustrat n figura 3.14 a).

Fig. 3.14. Transferul jetonului (a) ; transferul jetonului cu eliberare rapid (b) Observaie : - se poate calcula timpul maxim care poate trece nainte ca un dispozitiv s

aib posibilitatea de a transmite, ca fiind suma dintre : timpul obinut prin nmulirea numrului dispozitivelor conectate la inel cu 10 ms (timpul ct un nod poate pstra un jeton), timpul necesar unui jeton pentru a traversa inelul i timpii de ntrziere cu prelucrarea cadrelor pentru staiile surs i destinaie.

Accesul la mediu bazat pe jeton FDDI : - utilizeaz o form modificat a schemei de transfer a jetonului, fa de cea descris anterior : n loc s pstreze toate staiile inactive pn cnd expeditorul primete confirmarea de recepionare, FDDI utilizeaz un mecanism de eliberare rapid, care le permite celorlalte dispozitive s transmit chiar n timp ce cadrul original este n tranzit. Astfel, imediat dup transmiterea unui cadru de date al unui alt dispozitiv (PC1), dispozitivul curent (viitorul expeditor PC3) poate s transmit un al II-lea jeton. Prin urmare, staiile din inel nu trebuie s atepte pn cnd cadrul de date iniial se rentoarce la expeditorul su (PC1). Acest fapt este ilustrat n figura 3.14 b).

Avantajul acestei scheme este dat de faptul c eliberarea inelului este mult mai rapid, putndu-se transfera mai multe cadre de date la un moment dat.

3.3.3. Accesul la mediu bazat pe prioritatea cererii : metoda de acces la mediu bazat

pe prioritatea cererii DPAM (Demand Priority Access Method) este utilizat de ctre specificaia IEEE 802.12 100Mbps VG-Any LAN (Voice Grade Wiring any LAN). Ea este o metod de arbitrare ciclic, n care fiecare repetor central (concentratorul) interogheaz cu regularitate porturile conectate la el. Aceast interogare ciclic (polling) este efectuat n ordinea porturilor, pentru identificarea acelora care au cereri de transmisie. Dup stabilirea cerinei de transmitere, repetorul determin dac prioritatea este nalt sau normal. Aceste prioriti sunt destinate dezvoltrii cererilor sensibile la ntrzieri naitea celor cu prioritate normal.

n momentul necesitii unei transmisii, dispozitivul n cauz transmite repetorului central aceast cerere. Dac acesta are prioritatea cea mai mare i mediul de transmisie este liber, repetorul ntiineaz acest dispozitiv c poate ncepe transmisia, iar pe celelalte staii c este

Server

PC1

Calea de confirmarea jetonului

PC2

PC3

Calea de transmitere a jetonului

a)

Server

PC1

Calea de confirmarea jetonului I

PC2

PC3

Calea de transmiterea jetonului I

Calea de transmiterea jetonului II

Calea de confirmarea jetonului II

b)

22

posibil s primeasc un cadru de date. Repetorul citete apoi adresa destinaie a cadrului sosit, caut n tabela sa de configurare a legturilor i comut pachetul ctre acea adres destinaie, ca i spre orice alte porturi promiscue.

Repetorul central (sau rdcin) controleaz funcionarea ntregului domeniu de prioritate. Acesta poate include pn la trei niveluri de concentratoare n cascad, ceea ce le permite repetoarelor interconectate s funcioneze ca un singur i mare repetor.

Observaie : - nici o staie nu are permisiunea s transmit de dou ori consecutiv, dac alte staii au n ateptare cereri cu aceeai prioritate ;

- repetorul central nu permite unei cereri cu prioritate nalt s ntrerup o cerere cu prioritate normal, dac aceasta se afl n curs de tratare ;

- ntr-un repetor de nivel inferior, cererile cu prioritate normal cedeaz locul cererilor cu prioritate nalt ;

- cererile cu prioritate normal care au ateptat mai mult de 250 ms sunt ridicate automat la statutul de prioritate nalt.

Aceast metod de acces este utilizat doar de specificaia IEEE 802.12 pentru o reea de 100 Mbps care utilizeaz un format de cadre Ethernet sau Token Ring (nu ambele simultan) i o topologie stea. Ea poate opera pe perechi de cabluri UTP cat.3, STP cat.5 i fibre optice.

3.3.4. Accesul la mediu comutat : este a patra metodologie de acces la mediu. Dei

aceasta nu este o metodologie de acces la mediu clar definit, ea este utilizat din ce n ce mai mult n locul altor metodologii pentru a susine eficiena i performana reelelor LAN. Comutarea este o rescriere a regulilor convenionale referitoare la topologiile LAN i metodologiile de acces la mediu.

Un comutator (switch) este un dispozitiv multiport, de nivel 2, care nva adresele MAC i le stocheaz ntr-o tabel intern de cutare. ntre expeditorul cadrului i destinatar sunt create ci comutate temporar, de-a lungul crora sunt trimise cadrele.

Comutarea poate fi utilizat fie pentru a interconecta concentratoare partajate, fie pentru a interconecta dispozitive individuale :

- ntr-o reea LAN cu porturi comutate, fiecare port al comutatorului este conectat la un singur dispozitiv care poate fi staie de lucru, server, imprimant etc., aa dup cum este ilustrat n figura 3.15 a).

- segmentarea concentratoarelor partajate cu un singur comutator poart numele de comutarea segmentelor (segment switching) i este prezentat n figura 3.15 b).

Fig. 3.15. Comutarea porturilor (a) ; comutarea segmentelor (b) Fiecare dispozitiv conectat la un port comutat se bucur de propriul domeniu de

concuren (de nivel 2), partajat doar cu respectivul port comutat. Comutarea poate fi utilizat pentru mbuntirea performanei reelei, att n cazul arhitecturii LAN bazate pe concuren, ct i n cazul celei cu jeton.

Server

PC1

Segment 1 PC2

PC3

PC4

Segment 3 Segment 5

Segment 2 Segment 4

Up LinkComutator (switch)

a) Server

PC1_1

Up LinkComutator (switch)

b)

Segment 1

PC1_2 PC2_2

PC2_1

Segment 2

Hub 1 Hub 2

23

Comutarea reelelor bazate pe concuren : - prin comutarea porturilor se reduce efectiv domeniul de coliziune doar la un port i la dispozitivul pe care acesta l conecteaz la reea. n funcie de echipamentele hardware, comutarea CSMA/CD poate accepta conexiuni semiduplex i full-duplex, cea de-a doua reprezentnd i performana maxim care poate fi suportat de acest protocol la orice rat de transmisie.

Separarea funciilor de transmisie i de recepie previne orice posibil competiie. ntr-o implementare full-duplex, perechea de fire utilizate pentru transmisiunile comutatorului devine perechea de fire utilizate de ctre dispozitivul conectat pentru a recepiona (i invers, pentru firele cii de recepie ale comutatorului). ntr-un astfel de scenariu nu pot exista coliziuni.

Observaie : - dei o conexiune full-duplex trebuie s asigure o lrgime de band dubl fa de una semiduplex, nu este ntotdeauna aa, deoarece ambele funcii (de transmisie i de recepie) sunt realizate prin aceeai plac de interfa cu reeaua (NIC), care de regul nu poate lucra full-duplex.

Comutarea reelelor bazate pe transferul jetonului : - comutarea porturilor poate mbuntii reelele LAN cu jeton ntr-un mod foarte asemntor celui de nbuntire a reelelor LAN bazate pe concuren. Numrul dispozitivelor care transfer jetoane este redus la un minim absolut de dou dispozitive : portul de comutare i dispozitivul conectat la acesta. Singura diferen este ca aceste dispozitive transfer jetoane, n loc s concureze pentru lrgimea de band disponibil.

Spre deosebire de o reea LAN bazat pe concuren, una bazat pe transferul jetonului necesit ca, nainte ca orice alt dispozitiv s poat s comunice, cadrul transmis s se ntoarc la expeditor pentru a fi reconvertit n jeton, ceea ce rmne valabil i ntr-un mediu comutat. n consecin, reelele cu jeton nu se bucur de aceleai avantaje de performan ale conexiunilor full-duplex ca o reea bazat pe concuren.