Управление магистралью. Управление сетью

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление магистралью. Управление сетью

План

1. Управление магистралью

2. Управление сетью

3. Протоколы в цепных структурах

1. Управление магистралью

Магистраль представляет собой единый физический канал, который поочередно используется множеством станций. Задачей протокола, управляющего магистралью, является распределение ее между разделяющими ее информационными каналами; поэтому часто говорят в данном случае об управлении доступом к магистрали.

Заметим здесь, что одни и те же протоколы управления доступом к каналу могут применяться к различным физическим структурам - и к магистрали, и к кольцу, если только в последнем не используется промежуточное хранение передаваемых пакетов, и хотя далее будем говорить о доступе к магистрали, то же будет относиться и к доступу к кольцу. Однако кольца в отличие от магистралей обязательно требуют синхронизации передаваемых одновременно от разных станций пакетов; поэтому в кольце всегда выделяется отрезок времени для передачи одного пакета, называемый временным окном или просто окном.

Рассмотрение доступа к физическому каналу начнем с классификации магистральных протоколов по принципам, в соответствии с которыми они распределяют этот подчиненный им сетевой ресурс.

Протоколы со статическим, т. е. принятым раз и навсегда при создании системы, разделением физического канала предусматривают обычно частотное или временное разделение. Частотное разделение практически не применяется в распределенных АСУ. В промышленных АСУ и других локальных сетях применяют временное разделение физического канала. Статическое временное разделение заключается в том, что по одному физическому каналу организуется n информационных каналов, причем каждый информационный канал устанавливается периодически, с периодом Т, на отрезок времени Т, соответствующий временному окну. Чтобы не связывать таким образом каналами между собой все станции сети, т.е. не устанавливать слишком много каналов, связь п станций осуществляется через некоторую центральную станцию, внутри которой происходит переадресация сообщений и передача их опять по общему физическому каналу на станцию назначения..

Протокол передачи по магистрали со статическим разделением времени предусматривает в силу заданного размера временного окна фиксированный формат информационного кадра; для системы с n=15 этот формат иллюстрируется на рис. 34. Кадр центральной станции состоит из 16 частичных кадров, первый из них - синхронизирующий знак СИН, остальные 15 - кадры, адресуемые каждой из 15 станций или подставляемые станциями для приема центральной станцией. Содержание каждого информационного кадра К1 - К15 уже не связано с магистральным протоколом и было рассмотрено в лекции 5.

Рис.34. Кадр центральной станции в магистрали со статическим разделением канала:

К1-К15 - кадры, адресуемые подчиненным станциям; СИН - синхронизирующая посылка

Иногда применяют более сложные варианты протокола со статическим временным разделением. С учетом различной загрузки магистрали отдельными станциями либо разным станциям отводят окна разной длительности, либо отдельные станции получают не одно, а несколько окон в каждом цикле опроса.

Протоколы со статическим разделением физического канала весьма просты, но неэффективно используют канал, а потому применимы только при относительно низкой загрузке канала, либо в связи с использованием сверхбыстродействующего канала (на коаксиальном кабеле или волоконной оптике), либо на объектах управления, порождающих редкий поток сообщений.

Лучше используется магистраль в протоколах с опросом, которые отдают магистраль только станциям, выставляющим запрос на передачу данных. Здесь фиксирован лишь порядок возможного доступа станций к магистрали. При централизованном управлении доступом опрос производится одной станцией -контроллером магистрали. Станции опрашиваются циклически; как и в протоколах со статическим разделением, возможен более частый (несколько раз за цикл) опрос отдельных станций.

При децентрализованном управлении все станции равноправны и право доступа передается от одной станции к другой в заранее заданном цикле. Такой протокол называют передачей маркера (token passing) . Получив в свое распоряжение магистраль, станция передает сообщение целиком или же только часть его, если протокол предусматривает передачу доступа к магистрали по истечении определенного отрезка времени.

Протокол с передачей маркера, предусматривающий возможность исключения станций из сети и введения новых станций в сеть без нарушения ее работы, подробно разработан в проекте Proway С, предложенном в начале 1984 г.

Более эффективны, чем протоколы с опросом, но зато и более сложны протоколы с произвольным поступлением запросов от станций по их инициативе.

Стандарт Рroway устанавливает, что к задачам магистрального протокола относятся контроль работы магистрали и управление ею, включая исправление ошибок и управление доступом к каналу. Предусматривается шесть функций, связанных с работой на магистрали. Они располагаются по рангам старшинства. Самая младшая функция - прием. Она заключается а приеме всех правильных кадров, представляющих интерес для станции, которой они предназначены. Станция, способная осуществлять прием, называется приемником (l i s t e n e r)

Следующая по рангу функция -исполнение, или ответ. Это - прием кадров в сформулированном выше смысле, дополненный ответом на них и немедленным извещением об этом станции, пославшей кадры. Станция, наделенная способностью давать ответ, носит название исполнителя (responder).

В стандарте Prоwау предполагается, что станция старшего ранга, как правило, способна выполнять функции всех младших рангов, и это будет иметься в виду, если не приводится оговорка, утверждающее обратное. Инициация заключается в решении следующих задач: ответа на опрос активного супервизора (см. ниже) запросом доступа к магистрали; передачи кадров станциям, наделенным функцией приема; выбора исполнителя для одного шага обмена данными путем передачи кадров с адресом; обнаружения нарушения приема кадра исполнителем и инициирование процедур исправления, которые по возможности должны выполняться автоматически и без чрезмерной задержки других шагов обмена.

Станция, выполняющая инициацию и, как правило, функции всех низших рангов, называется инициатором (initiator) . Если ранг станции не закреплен и может меняться в процессе функционирования магистрали, то следует говорить о статусе станции.

Станция, имеющая право на получение некоторого статуса, но еще не получившая его, а лишь выставившая запрос на его получение, квалифицируется как претендент на данный статус, например претендует на статус инициатора (candidate initiator). Станция же, получившая статус, на который она претендовала, будет называться активнойв данном статусе, например активным инициатором.

Следующая по рангу функция - заказ - относится к передаче по магистрали запроса, выставленного претендентом на статус инициатора с целью получить доступ к магистрали ввиду неотложной необходимости срочно передать сигнал о некотором только что совершившемся событии, например об аварии или создании ее угрозы. Этот запрос может передаваться по выделенным линиям или путем возбуждения специальных состояний физического канала. В последнем случае заказ не должен искажать кадры, передаваемые по магистрали. В АСУ может не применяться функция заказа, если требования по отклику в реальном времени удовлетворяются иным способом. Станция с функцией заказа называется заказчиком (demander).

Функция контроля выполняется супервизором (supervisor). В задачи этой станции входят: управление доступом к каналу путем установления активного инициатора для каждого шага обмена данными, разрешение состязаний между активными заказчиками и (или) претендентами на статус инициатора за время, приемлемое в конкретной АСУ, контроль работы инициатора в целях обнаружения и обработки ошибок;

ограничение длительности и количества шагов обмена данными в целях исключения перегрузки магистрали каким-либо инициатором; обеспечение непрерывности работы магистрали при отказе какого-либо активного инициатора;

контроль эффективности действующего информационного канала;

включение в надлежащей ситуации, например при возникновении в действующем информационном канале неустранимых ошибок или повреждении действующего физического канала, другого возможного информационного канала.

В типичной АСУ время доступа для активного заказчика не должно превышать 2 мс (если время передачи кадра не превышает 1,5 мс), а время доступа для претендента не статус инициатора - 20 мс (если время передачи кадра не превышает 5 мс).

Наконец, высший ранг в функциях магистрального протокола принадлежит распоряжению магистралью. Распоряжение должно: передавать управление магистралью путем назначения активного супервизора; разрешать состязания между претендентами на статус супервизора за время, совместимое с требованиями конкретной АСУ (в типичной АСУ время доступа для претендента на статус супервизора не должно превышать 1с); обеспечивать непрерывность работы магистрали при отказе активного супервизора.

Станция, распоряжающаяся магистралью и именуемая распорядителем (manager), должна также контролировать эффективность работы магистрали (а возможно, и всех подключенных к ней станций) и регистрировать показатели этой эффективности.

Протоколы с произвольным порядком поступления запросов от станций (в ранге инициатора) это централизованные протоколы, реализуемые с участием супервизора, который устанавливает очередь на занятие магистрали. Запросы на доступ к магистрали здесь могут передаваться супервизору либо по отдельному физическому каналу, либо по временному окну, выделяемому супервизором. Поскольку при инициативном поступлении запросов супервизор должен иметь сведения не только о станции-источнике, но и о станции назначения каждого пакета, устанавливаемого в очередь, здесь требуется увеличивать длину кадров запроса и полей адресации в информационных кадрах.

По принципу произвольного порядка поступления запросов
построен протокол доступа к магистрали РВУ. Здесь предусматриваются станции трех рангов: исполнителя, заказчика и супервизора (в определениях Proway, в стандарте PDV применены названия передающей, заказывающей и управляющей станции соответственно). Предполагается, что исполнитель и супервизор способны также к приему, а заказчик - к приему и ответу. Кроме того, могут применяться специальные заказчики, в которых отсутствует функция ответа.

Схема использования магистрали РВУ подчиненными станциями иллюстрируется на рис.35. В одном случае (рис.35,а) заказчик, получивший магистраль в свое распоряжение, тут же отказывается от пользования ею.

Рис. 35. Общая схема протокола доступа к магистрали РDV:

a - отказ заказчика от пользования магистралью; б - заказчик получает данные от исполнителя

По весьма сложному протоколу работает одна из первых промышленных магистралей АСУ - магистраль Hiway комплекса ТDС-2000. В магистрали, управление которой централизовано, имеются станции следующих рангов: супервизор (называемый директором магистрали), заказчики, инициаторы и исполнители. Общее число станций (не считая директора) может достигать 28. Поскольку сеть ТDС-2000 обычно состоит из нескольких магистралей, директор как главная станция всей сети выполняет также функции управления сетью, характеризуемые далее. Ранг заказчика присвоен станциям пультов оператора и ЭВМ верхнего уровня. Заказчики упорядочены по приоритетам доступа к магистрали в пределах четырех приоритетных уровней. Заказы на статус инициатора передаются не по магистрали, а по специальным проводам, число которых может составлять от 4 до 16.

Статус инициатора не может быть отобран у станции-заказчика до истечения 80 мкс после окончания инициированного ею обмена.

Инициаторы могут стать активными только после освобождения магистрали всеми заказчиками; тогда супервизор начинает цикл опроса претендентов на статус активного инициатора. За один шаг опроса, занимающий 8 мкс, опрашивается одна станция. Пока магистраль свободна, опросы повторяются с периодом 10 мс; если в течение 30 мс супервизор не может повторить цикл опроса, выдается сигнал тревоги, указывающий на отказ магистрали.

По стандарту ЕСМА-82 доступом к магистрали управляет подуровень канального уровня, названный подуровнем управления линией связи. Стандарт различает два режима протокола этого подуровня: нормальный и с состязанием. В нормальном режиме, когда подуровень логического управления каналом выдает запрос собственной станции на передачу кадра, кадровый подуровень конструирует кадр доступа, добавляя к данным, полученным с верхнего подуровня, номер кадра, используемый затем для контроля, и кадр по битам спускается на подуровень управления линией связи и передается в линию. При приеме подуровень управления линией связи получает с физического уровня сигнал о приеме каждого бита; биты преамбулы, относящиеся только к кадру физического уровня, отбрасываются. По окончании кадра доступа исчезает несущая, и тогда принятый кадр передается на кадровый подуровень.

При возникновении конфликта передача не прекращается сразу же после его обнаружения; вместо этого конфликт «усиливается», для того чтобы дать время на заведомое обнаружение всех станций, участвующих в конфликте. «Усиление» достигается передачей дополнительных битов так называемой пробки (jam) - от 32 до 48 бит.

Если попытка передачи не удалась станции из-за конфликта, то станция повторяет ее до успешной передачи, но не более 16 раз. Повторные попытки подчиняются рандомизированному расписанию, получаемому процессом, который назван разветвленным двоичным экспоненциальным отступлением (truncated binary exponential backoff). Время отступления, т. е. задержки следующей попытки передачи, составляет гТ, где г - случайное целое число, равномерно распределенное от 0 до 2К, причем А не может превышать 10. Отрезок времени Т, называемый длительностью окна, кратен времени, требуемому для передачи 512 бит.

Предложен ряд усовершенствованных протоколов доступа с состязанием, предварительно сокращающих вероятность конфликтов, благодаря чему уменьшаются потери времени, связанные с повторением передачи. Одно из них содержится в популярном протоколе доступа к сети в варианте, приспособленном для магистрали. Станция перед началом передачи контролирует сигнал в магистрали и не приступает к передаче, пока магистраль занята. Попытка передачи повторяется спустя некоторое время. Контроль сигнала в линии продолжается и после начала передачи, и если в процессе передачи обнаруживается конфликт, то передача прекращается, с тем чтобы попытка возобновилась через наперед заданное время.

В последние годы предлагались и адаптивные протоколы доступа, в которых параметры цикла или временных окон меняются в зависимости от того, как занималась магистраль или отдельные окна в одном или нескольких предыдущих циклах.

Наконец, возможны протоколы доступа, сочетающие различные принципы, изложенные выше. Так, в протоколе [7] все станции разделены на группы. Цикл обмена разделен на окна, и для каждой группы отведено фиксированное число окон. Станции одной группы состязаются за доступ к свободным окнам своей группы по принципу занятия свободных окон. Благодаря разделению станций на группы снижается время ожидания и исключается возможность полной блокировки группы, как это могло бы произойти при состязании между всеми станциями магистрали.

2. Управление сетью

К управлению сетью относятся задачи прокладки маршрута в сети и продвижения пакета по маршруту.

Вычислительные сети, применяемые в промышленных АСУ, отличаются от сетей другого назначения сравнительной простотой, маршрут передачи пакета в них между станциями, как правило, однозначен, а это обычно приводит к вырождению функций сетевого уровня АСУ. Существуют лишь отдельные предложения о развитии функций сетевого уровня в промышленных АСУ. Маршрутизация же применяется не в функции текущей загрузки станций сети, как это имеет место в больших сетях ЭВМ, например ARPANET, а лишь в связи с нарушениями целостности первоначальной сети.

Одна из основных форм управления на сетевом уровне связана в промышленных АСУ c тем, что применяемая сеть состоит из нескольких магистралей, и задача протокола сетевого уровня -организация связи между магистралями. Стандартом Рrоwау функция управления сетью, состоящей из нескольких магистралей, возлагается на станцию, имеющую ранг директора. Согласно стандарту к функциям директора относятся: установление ответственности за распоряжение каждой магистралью сети путем присвоения статуса активного распорядителя одной из станций магистрали; разрешение состязания между претендентами на статус распорядителя за время, удовлетворяющее требованиям данной АСУ, обеспечение функционирования каждой магистрали при отказе ее активного распорядителя; организация передачи данных между станциями (при необходимости - с промежуточным хранением пакетов).

Сеть комплекса ТDС-2000 может содержать до трех ветвей, из которых каждая состоит из двух параллельных магистралей, соединяющих одни и те же станции. Все магистрали соединены со станцией, имеющей ранг директора сети. Эта станция управляет обменом между ветвями, ретранслируя пакеты, адресованные из одной ветви в другую. Сеть состоит из матрицы магистралей, так что каждая станция соединена с двумя магистралями - горизонтальной (строкой матрицы) и вертикальной (столбцом). Для организации обмена между станциями заголовок пакета должен содержать поля с адресом источника и получателя. Адреса в такой матричной сети задаются номерами строк и столбцов. Совпадение одного из адресов (строки или столбца) источника и получателя означает, что они связаны между собой одной магистралью, горизонтальной или вертикальной, и по этой магистрали и передаются пакет и подтверждение о его приеме. Такой обмен иллюстрируется маршрутом а на рис. 36 - между станциями (1, 5) и (3, б).

Протокол, сконструирован таким образом, что при несовпадении ни одного из адресов источника и получателя протокол выбирает одну из двух магистралей, соединенных с источником, и посылает по ней пакет. Пусть в сети на рис.36 пакет адресован со станции (1, 4) на станцию (5, 2) и избрана сначала горизонтальная магистраль 4. На уровне магистрального протокола адрес получателя равен 5, поэтому кадр по магистрали будет доставлен на станцию (4, 5). Но на сетевом уровне адрес по вертикали равен 2, поэтому станция (1, 4) после передачи пакета по горизонтальной магистрали 4 не получит подтверждения и станция (5, 4) ретранслирует пакет по вертикальной магистрали 5. После приема пакета получателем (5, 2) подтверждение пойдет обратно к источнику (1,4) по тому же маршруту.

Рис. 36. Маршрут в матрице магистралей

На случай нарушения целостности сети протокол предусматривает, что при неполучении подтверждения источником передача от источника повторяется, причем адрес на уровне первой магистрали смещается па соседний относительно адреса получателя, а при очередной неудаче происходит переход с горизонтальной магистрали на вертикальную или обратно. Пример маршрута, прокладываемого при отказе вертикальной магистрали со станции (1, 3) на станцию (4, 1), представлен ломаной в на рис.36. Технически в рассматриваемом сетевом протоколе отсутствие одного из адресов приводит к тому, что пакет адресуется всем станциям магистрали (например, горизонтальной при отсутствии адреса по горизонтали), а отсутствие обоих адресов - к тому, что пакет адресуется всем станциям сети. Этот прием и используется при поиске обходных маршрутов при нарушении целостности матричной сети. Во избежание повторного приема пакеты нумеруются. Наряду с построением сетей из нескольких магистралей в промышленных АСУ прибегают также к соединению колец. При этом весьма типична фиксированная маршрутизация. Примером может служить выбор маршрута по так называемому семафору- части адреса назначения, указывающей, по какому из направлений, исходящих от данной станции, должен быть направлен пакет. Управление конфигурацией сети при нарушении ее целостности рассмотрим на примере сетевого протокола RDC (Really Distributed Control System - «истинно распределенная АСУ»). Сеть состоит из двойного кольца: по одному кольцу все станции проходятся в одном направлении, по другому - в противоположном (рис.37,а). Ключ, шунтирующий выход каждой станции на сеть, позволяет преобразовать участок кольца о магистраль.

Сетевые функции выполняются в RDC двумя расслоенными протоколами. Протокол нижнего уровня SUP выясняет состояние сети, а протокол верхнего уровня КFР в зависимости от этого состояния изменяет ее конфигурацию. При отказе отрезка одного из колец организуется обмен по сохранившемуся кольцу (рис.37,6). При выходе из строя станции сеть реконфигурируется в одно или несколько одинарных колец, дважды проходящих в разных направлениях через каждую входящую в их состав станцию (рис.37,в). В такого рода кольцах осуществляется так называемый маятниковый обмен - из конца в конец и обратно (например, С5 - Сб - С7 - Сб - С5 и т. д. на рис. 37, в).

Рис. 37. Двойное кольцо с противоположным направлениями передачи:

а - исходная структура; б - реконфигурация при отказе звена; в - реконфигурация при отказе станции

К функциям сетевого протокола относится также определение пути передачи пакета по сквозному (транспортному) каналу, устанавливаемому в сети и проходящему через несколько промежуточных станций. Между каждой парой соседних станций сквозного канала устанавливается информационный канал (1лп1с, т. е. звено), по которому передача ведется в соответствии с протоколом канального уровня. Построение же сквозного канала относится к функциям сетевого протокола.

В магистральных физических структурах сквозной канал между станциями отправления и назначения строится непосредственно, без участия промежуточных станций, поэтому имеет смысл выделение магистрального уровня, сопрягающегося сверху с прикладными уровнями, в первую очередь с уровнем сеансов. Протоколы магистрали были рассмотрены выше.

3. Протоколы в цепных структурах

В цепных структурах, в том числе в кольцевой, сквозной канал устанавливается однозначно еще на физическом уровне, поэтому сетевой протокол для цепи обычно сводится к тому, что когда станция получает право воспользоваться единственным информационным каналом, ведущим к следующей по цепи станции, она передает ей пакет, избранный транспортным протоколом для передачи из образовавшейся на ней очереди. Получив пакет, станция анализирует содержащийся в нем адрес получателя и, если пакет не адресован данной станции, пропускает его дальше, к следующей станции цепи. В цепных структурах, как и в магистральных, протокол должен устанавливать порядок доступа различных станций к информационным каналам передачи данных.

Поскольку практическое применение получили только кольцевые цепные структуры, соответствующие сетевые протоколы разработаны лишь для колец, Они различаются прежде всего тем, предусматривается ли в них промежуточное хранение пакетов (feedforward transmission - передача с промежуточным хранением), т. е. задержка пакетов на транзитных станциях. Если такая задержка не предусматривается, протокол управления доступом к кольцу, за исключением отдельных специальных деталей, не отличается от управления доступом к магистрали. Об этом уже говорилось выше, где характеризовались соответствующие протоколы, причем делались необходимые оговорки, когда речь шла о кольце. Промежуточное хранение может потребоваться, если на станцию одновременно поступают из разных источников два пакета, требующие дальнейшей передачи по одному информационному каналу. В кольце подобный конфликт возникает между пакетом, поступившим с предыдущей станции кольца, и пакетом, источником которого является данная станция. Другое решение может заключаться в том, что промежуточное хранение отсутствует, и конфликт между двумя пакетами разрешается в пользу одного из них, тогда как другой пакет уничтожается, а станция-источник, не получив подтверждения о приеме .от конечного получателя, повторяет попытку передачи. Существует, впрочем, мнение, что для АСУ подходят протоколы с неопределенными исходами конфликтных ситуаций из-за трудностей испытания таких АСУ на соответствие техническим требованиям по времени передачи сообщений. Однако с таким мнением вряд ли можно согласиться. Чаще всего кольцевые протоколы предусматривают промежуточное хранение пакетов, хотя имеются и кольца без промежуточного хранения.

Протоколы управления доступом к кольцу могут основываться на присвоении приоритета пакетам. Действие приоритета может распространяться на все кольцо (глобальный приоритет) или ограничиваться только одной станцией (локальный приоритет). При применении глобальных приоритетов станция отдает предпочтение передаче пакета с самым высоким приоритетом и тогда пакеты с более низким приоритетом приходится сохранять на станции до освобождения очередного окна. Если же приоритет локальный, то он касается только очередности выхода пакетов со станции, циркуляция же пакетов по кольцу не нарушается.

Приоритеты могут быть статическими, т. е. не изменяющимися в процессе работы кольца, или динамическими, т. е. изменяющимися. Их можно присваивать по разным признакам: в зависимости от типа сообщения; расстояния, которое остается пройти пакету по кольцу до станции назначения; длины сообщений; времени ожидания пакетом отправления и др.

Примером приоритетного протокола может служить кольцевая сеть DLCN. Кольцо управляется по так называемому принципу введения регистра. Требующий передачи пакет загружается в регистр, который вводится в. кольцо в промежутке между прохождением двух последовательных пакетов либо когда в кольце вообще нет пакетов.

Протоколы с произвольным порядком запросов и приоритетные протоколы страдают тем недостатком, что в них отдельные станции при резком увеличении нагрузки могут оказаться заблокированными, так что они в течение длительного времени не будут иметь доступа к кольцу, а это может привести к переполнению их буферной памяти.

Статическое временное разделение, опрос, захват окна и приоритетное кольцо DLCN неэффективны при большом числе станций, так как приводят к значительным потерям времени на ожидание передачи.

Кольца со статическим временным разделением, с опросом, с захватом окна менее надежны, чем остальные, ввиду централизованного принципа управления, наибольшая надежность - у колец с состязанием за право доступа. К самым дешевым по реализации следует отнести кольца со статическим временным разделением, с произвольным порядком запросов и с состязанием, к самым дорогим - кольца с захватом окна. Наконец, легче других допускают расширение с вводом новых станций кольца с произвольным порядком запросов, с захватом окна, с состязанием, с приоритетными протоколами, труднее других -кольца со статическим временным разделением и с опросом.

К функциям транспортного уровня АСОС, включенного стандартом Proway в сетевой уровень, относятся: формирование из сообщений прикладного уровня пакетов, подлежащих передаче по сети; упаковка их в транспортный конверт, содержащий адреса станций назначения и отправления, данные для контроля; извлечение пакета из транспортного конверта после приема на станции назначения; контроль правильности передачи по сквозному (транспортному) каналу. Следует, впрочем, отметить неоднозначность применяемой терминологии; так, уровень, называемый сетевым в архитектуре соединения открытых систем, некоторые авторы называют транспортным, а транспортный уровень этой архитектуры - уровнем сквозного канала.

В магистралях информационный канал устанавливается непосредственно между станциями отправления и назначения, поэтому здесь упаковка в конверт и контроль на канальном уровне исключают нужду в соответствующих операциях на транспортном уровне и за последним остается лишь задача согласования длины сообщения прикладного уровня с окном, предоставляемым магистралью.

Это относится также к кольцам с синхронной передачей. Однако и в кольцах с асинхронной передачей, и в сетях более общей структуры транспортный протокол должен выполнять все предписанные ему функции.

Если станция снабжается буфером, накапливающим ожидающие передачи сообщения, то управление очередью относится к прерогативам транспортного протокола. Эта задача решается в сетях.

Охарактеризуем транспортный протокол АСУ в сети общего вида. Структура поля управления сетевым уровнем, входящего в кадр на рис.30, показана на рис.38.

Рис. 38. Структура поля управления сетевого уровня в протоколе

На транспортном уровне различаются четыре типа пакетов, которые на канальном уровне все передаются информационными кадрами.

Информационные пакеты пропускаются на прикладной уровень как сообщения, если они содержат данные или ответы. Четыре бита команды определяют: ожидается ли ответ, если ожидается, то инициируется отсчет времени; содержит ли пакет данные, если содержит, то вводится в действие поле ТID с опознавательным номером передаваемого пакета; должен ли пакет генерировать извещение о неправильном приеме; является ли пакет ответом, если да, то вводится в действие поле RID с номером ответа, используемым для прекращения отсчета времени и идентификации ответов. Извещения о неправильном приеме посылаются с промежуточной станции, но источнику они представляются поступающими со станции назначения и имеют значение номера RID, равное TID отправленного пакета. Характер ошибки описывается полем команды. Другого рода извещения о неправильном приеме или ожидаемые ответы генерировать нельзя, ибо тогда существовала бы опасность того, что отказ порождал бы бесконечную последовательность извещений о неправильном приеме.

Транспортный протокол ЕСМА (по стандарту ЕСМА-72) первоначально относился к сети общего вида, тем не менее предполагается его применение и в локальной сети. К функциям транспортного протокола по этому стандарту относятся установление транспортного соединения, передача данных и разрыв соединения. При установлении транспортного соединения выбираются ссылки, идентифицирующие партнеров, вступающих в соединение; выбираются сетевые услуги; решается вопрос о целесообразности мультиплексирования транспортных соединений, т. е. Поочередного установления нескольких транспортных соединений внутри одного сетевого соединения, и о целесообразности расщепления транспортного соединения между несколькими сетевыми соединениями; устанавливается оптимальная длина транспортного пакета; транспортные адреса преобразуются в сетевые.

Передача данных сопровождается (если это предусмотрено) мультиплексированием транспортного соединения нлн его расщеплением, управлением потоком пакетов по транспортному соединению, включая внеочередную посылку пакетов экстренных сообщений, обнаружением ошибок, заданием начала и конца каждого транспортного пакета.

Транспортное соединение реализует тот или иной набор функций, определяемый отнесением транспортных услуг к одному из пяти классов (О - 4). Класс услуг определяется при установлении транспортного соединения в процессе «переговоров» между двумя станциями, Входящими в соединение. В ходе переговоров устанавливаются класс протокола н длина транспортного пакета.

Стандарт ЕСМА-72 задает только четыре класса: О, 2, 3 и 4. Класс О обеспечивает лишь передачу данных с их сегментированием по кадрам и сообщение об ошибках в исполнении протокола. Далее с ростом номера класса функции наращиваются. В классе 2 выполняется мультиплексирование транспортных соединений в одном сетевом соединении, имеется возможность управлять потоком транспортных пакетов и вне очереди передавать экстренные сообщения. Класс 3 позволяет исправлять ошибки, обнаруженные на сетевом уровне, что достигается хранением копий переданных транспортных пакетов для получения подтверждения об успешном приеме. Наконец, класс 4, который служит для работы с сетями, имеющими недопустимо высокую интенсивность остаточных ошибок, обнаруживает ошибки, пропущенные на сетевом уровне, и исправляет их; к таким ошибкам относятся потеря или повреждение транспортного пакета, повторный Прием уже принятого ранее пакета, прием пакетов с нарушением порядка их передачи.

На уровне транспортного протокола устанавливалась очередность передачи пакетов по кольцевой сети, в зависимости от их приоритета. В пределах одного обращения пакетов по кольцу передаются пакеты только одного приоритетного уровня, после чего уровень приоритета снижается на единицу и запускается новый цикл обращения по кольцу.

Следует, впрочем, отметить, что в большинстве распределенных АСУ(транспортный уровень архитектуры не выделяется из сетевого, на котором выполняется контроль правильности передачи; в этом случае функции упаковки в транспортный конверт и распаковки конверта сами собой отпадают. Возможность обойтись без специальных функций транспортного уровня объясняется прежде всего применением в них одинаковых процессорных станций.

Контрольные вопросы

1. Что такое магистраль? [Л.7, 85-86].

2. Что является задачей протокола, управляющего магистралью? [Л.7, 87-88].

3. Расскажите о протоколах передачи по магистрали со с статическим разделением времени. [Л.7, 89-90].

4. Объясните о рангах в функциях магистрального протокола. [Л.7, 91-93].

5. Начертите общую схему протокола к магистрали РВУ. [Л.7, 93-94].

6. Какие задачи относятся к управлению сетью? [Л.7, 94-95].

7. Приведите пример к типичной фиксированной маршрутизации. [Л.7, 96-98].

8. Расскажите о кольцевых цепных структурах. [Л.7, 99-102].

9. Приведите пример для приоритетного протокола. [Л.7, 103-105].

10. Стандарт ЕСМА-72 (транспортный протокол ЕСМА). [Л.7,106-107].

Размещено на Allbest.ru