network2-3

Report
‫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.‬‬

similar documents