Már tudjuk, hogy a hálózatok a hosztok kapcsolatát tekintve alapvetõen pont-pont és multipont típusba sorolhatók. Ismerjük már ezeknek a fogalmaknak a jelentését is. Elsõsorban a multipont topológiánál, de néha a pont-pont struktúránál is problémát jelenthet az az eset, amikor egyszerre többen szeretnének üzenetet küldeni ugyanazon a csatornán. Ez a jelenség az ütközés, amit értelemszerûen el kell kerülni, meg kell akadályozni, vagy esetleg megfelelõ módon le kell kezelni. Mivel a jelenség az üzenetszórásos kommunikációs alhálózatoknál kivétel nélkül elõfordul, ilyen topológián mutatjuk be az esemény kezelésének módjait.
A multipont topológiájú hálózatoknál minden hoszt ugyanazon az adatátviteli közegen osztozik. Ehhez a közeghez minden állomásnak hozzá kell férnie. A hozzáférés esetén csupán az adás problémás, mivel vétel esetén a hosztok nem ütközhetnek. Ahhoz, hogy az ütközést kezelni lehessen, fontos, hogy az állomások képesek legyenek ennek az érzékelésére, valamint felismerjék a csatorna foglaltságát. A hozzáférés-vezérlés megvalósítása többféle lehet, a tényleges kialakítás függ a hálózat topológiájától. A hosztok közeghez való hozzáférésének megfelelõen három fõ módszert különböztethetünk meg:
Véletlen vezérlés. Ebben az esetben az átviteli közeget bármelyik állomás használhatja, de csak abban az esetben, ha az adás pillanatában más nem használja azt. Errõl természetesen az adás elõtt meg kell gyõzõdnie.
Osztott vezérlés. Az ilyen vezérlést alkalmazó hálózatok résztvevõi csak megadott idõtartamban jutnak adási joghoz. Ez a jog a hosztok között jár körbe-körbe.
Központosított vezérlés. Az ilyen elven mûködõ hálózatokban van egy kitüntetett szerepû állomás, amely az egész hálózat mûködését vezérli, ez engedélyezi a hosztokat. Minden állomás figyeli, hogy mikor kapnak jogosultságot a hálózat elérésére.
A csoportosítás csak a fõ csoportokat említi meg. Mindegyik csoportnak még számos megvalósítási formája lehet, a legfontosabbakat a továbbiakban ismertetjük. A 4. ábrán megfigyelhetõ az átvitel-vezérlési módok csoportosítása, az elerjedt megvalósításokkal együtt.
Az átvitel-vezérlési módok csoportosítása
Véletlen átvitelvezérlés
Az ilyen alhálózatokban minden állomás figyeli a csatornát. Amennyiben szabadnak érzékeli, az információ elküldésének idejére kisajátítja azt. Az elnevezés abból adódik, hogy a mûködési módból adódóan nem lehet felsõ korlátot adni arra, hogy mikor adhat valamely állomás. Ez azt is jelenti, hogy nincs az adási jog meghatározására vonatkozó eljárás.
Ütközést jelzõ vivõérzékeléses többszörös hozzáférés (Carryer Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD)
Ma az egyik leggyakrabban használatos átvitel-vezérlési mód. Az adni készülõ hoszt az adást megelõzõen belehallgat a csatornába. Ezzel a tevékenyéggel próbálja meg a csatorna foglaltságát felderíteni. Ezt a folyamatot jelenti az elnevezésben a vivõérzékelés. Amennyiben a csatorna csendes, azaz egyik hoszt sem használja, akkor az állomás elküldheti az üzenetét. Az elküldött üzeneteket minden állomás veszi és a benne található címmezõ ellenõrzésével eldöntheti, hogy neki szól-e. A módszer alkalmazásakor felmerülhet az a helyzet, hogy amikor belehallgat egy állomás a csatornába, még csendes, de amikor az üzenetet elküldi, már másik hoszt is elküldött egy üzenetet. Ez összeütközést okoz, amit ki kell küszöbölni. Elsõ lépésként fel kell ismerni az ütközést, amit a struktúra már alaphelyzetben biztosít, mivel minden állomás veszi az üzeneteket, ezért ha a küldõ nem a saját üzenetét veszi, akkor az azt jelenti, hogy más is használja a közeget. Ennek az észlelésekor az üzenet küldését azonnal beszüntetik. A következõ küldési kísérletet megelõzõen minden adni készülõ állomás egy véletlenszerû ideig várakozik, majd ismételten belehallgat a csatornába. Természetesen az az állomás küldheti el az üzenetét, amely a legrövidebb ideig várakozott. Ezzel a módszerrel az ütközés jelensége felismerhetõ és kiküszöbölhetõ.
A CSMA/CD technika nagyon jó módszer kis méretû, vagy gyér adatforgalmú hálózatokban. Ennek a magyarázata, hogy a nagyméretû hálózatokban a mûködés jelentõsen lelassul, mivel a sok ütközés miatt az állomások jelentõs idejüket várakozással töltik. További problémát jelenthet, hogy szintén a nagy kiterjedésû hálózatokban nem lehet garantálni, hogy minden állomás egy bizonyos idõintervallumban képes lesz az üzenetét elküldeni.
Réselt gyûrû (Slotted Ring)
Ezt az átvitel-vezérlési módszert a gyûrû topológiára fejlesztették ki, bár elvileg sín topológiánál is alkalmazható. A felfûzött állomások megadott hosszúságú üzeneteket adnak körbe-körbe. Ezeket nevezik réseknek, ahonnan az elnevezés is származik. Minden résben van egy jelzés, ami jelzi ennek a foglaltságát. Az állomások akkor küldhetnek üzenetet, ha egy üres jelzésû rést vesznek. A résben elhelyezi az üzenetet, majd foglaltra állítja. Természetesen mivel a rés hossza állandó, ezért a továbbítandó adatmennyiséget fel kell ekkora darabokra osztani, és ezeket egyenként elküldeni. A küldõ állomás feladata az üzenet kivonása a gyûrûbõl, majd a rés szabadra állítása. Elõfordulhat, hogy a küldõ meghibásodik azelõtt, hogy ki tudná vonni az üzenetet a gyûrûbõl. Annak érdekében, hogy ne keringjenek ilyen esetekben a feleslegesen lefoglalt rések, egy kinevezett állomás figyeli a gyûrût és az olyan réseket, amelyek nem kerülnek alapállapotba, egy idõ után eltávolítja.
A réselt gyûrûnél nem léphet fel ütközés, mivel csak abban az esetben van egy hosztnak küldési joga, ha egy nem foglalat rést vesz.
Regiszter beszúrásos gyûrû (Register Insertion Ring)
Ezt a módszert is a gyûrû topológiájú hálózatoknál alkalmazzák. A mûködése meglehetõsen bonyolultnak tûnhet, azonban meglátjuk, hogy egy nagyon ötletesen kialakított technológiával van dolgunk. A hálózati illesztõben két regisztert használnak, amelybõl az egyik léptetõregiszter. Felmerülhet a kérdés, hogy mi is az a regiszter, a léptetõregiszterrõl már nem is beszélve. A regiszterek adatok átmeneti tárolására szolgáló tárolóeszközök. Jellemzõjük, hogy kevés adatot képesek tárolni. A regisztereknek több fajtájuk ismeretes, a számunkra most legfontosabbak a párhuzamos- és a léptetõregiszterek. A párhuzamos regiszterek egy lépésben írhatók és olvashatók. Ezzel szemben a léptetõregiszterek egyik oldalán a digitális információ bitjei egyesével kerülnek tárolásra. Az, hogy hova kerül beírásra a bit, egy mutató határozza meg, amely mindig a legelsõ üres rekeszen áll. A mutató minden bit tárolása után egy helyiértékkel eltolásra kerül. A kiolvasás is így történik, a mutató által meghatározott rekesz tartalma kerül a kimenetre.
A regiszterek mûködése
A kis kitérõ után visszatérve a közeghozzáférés vezérléséhez, vizsgáljuk meg a 6. ábrán bemutatott felépítést.
A regiszter beszúrásos gyûrû mûködése
A gyûrû indításakor a léptetõregiszter mutatója a kezdõpozícióban van, ebbe íródnak be az átviteli közegen érkezõ információk. Amikor tárolásra kerül egy bit, a mutató egy helyiértékkel balra léptetõdik. A tárolás megkezdése után a hálózati interfész meghatározza az üzenetbõl a célállomás címét. Amennyiben nem neki szól, a kapcsoló 1-es állában állításával ki is lépteti a biteket. A vett információ mindig abba a rekeszbe íródik, amely éppen felszabadul. Miután az állomás vette az üzenet végét is, a maradék biteket is kilépteti, majd a mutató ismét a kezdõ pozícióba áll.
Amennyiben a címdekódolás során kiderül, hogy az adott hosztnak szól, akkor a kapcsoló a 2-es állásba kerül, ezzel akadályozva meg az üzenet kiléptetését. Ezzel a hoszt kivonta a gyûrûbõl a neki szóló üzenetet.
Ha az állomás szeretne csomagot küldeni, akkor az a kimeneti tároló regiszterbe kell beírnia. Üzenet küldése csak akkor következhet be, ha a léptetõregiszterbõl az elõzõleg vett csomag utolsó bitje is kiléptetésre került. Ekkor a kapcsoló 3-as állásba kerül, így a kimenetre kerül az üzenet, természetesen bitenként. Eközben a bemeneten esetlegesen vett információ feltölti a léptetõ regisztert. Miután kiürült a kimeneti regiszter, a kapcsolót ismét 1-es pozícióba állítva a vett információ küldésre kerülhet.
Osztott átvitelvezérlés
Szintén három különbözõ technikát mutatunk be. Ezeknél a megoldásoknál közös, hogy minden állomás a közeghez való hozzáférés vezérlésének a funkcióját is betölti a már megismert funkció mellett.
Vezérjeles gyûrû (Token Ring)
Ez a leggyakrabban használt közeghozzáférés vezérlési módszer a gyûrû topológiájú hálózatoknál. A gyûrûben egy speciális üzenet, a vezérjel (token) halad körbe-körbe a hosztok között. A vezérjel hordozza magában a hálózat foglaltságát. Amikor egy állomás veszi a tokent, megvizsgálja, hogy foglalt-e. Amennyiben szabad jelzést észlel, foglaltra állítja, majd az üzenetével együtt továbbküldi. Az üzenetet minden állomás veszi, majd megvizsgálja, hogy neki szól-e. Amennyiben igen, veszi az üzenetet, majd feldolgozza. Ha nem, egyszerûen továbbküldik. A küldõ állomás veszi a saját üzenetét, kivonja azt a vezérjelbõl, szabadra állítja, majd továbbküldi. Így kerül a küldési jog ahhoz az állomáshoz, amely a küldést befejezõ után helyezkedik el.
Elõfordulhat, hogy a küldõ meghibásodik, így nem tudja az üzenetét kivonni a gyûrûbõl. Ez dugulást eredményez, ezért kijelölnek egy aktív felügyelõ állomást. Ez figyeli az ilyen árva üzeneteket, és kivonja a gyûrûbõl. A többi állomás egyszerûen figyeli ezt a tevékenységet. Amennyiben meghibásodik az aktív felügyelõ állomás is, valamelyik átveszi a helyét.
A módszerrel biztosítható, hogy minden állomás egy idõtartamon belül küldési joghoz jusson. Lehetõség van fontossági sorrend (prioritás) felállítására is, ahol a fontosabb állomások elõbb juthatnak küldési joghoz.
A vezérjeles gyûrû
Vezérjeles sín (Tooken Bus)
A mûködése hasonlít a vezérjeles gyûrû mûködésére, azonban ez a sín topológiájú hálózatokra került kifejlesztésre. A sínre fûzött állomások egy logikai gyûrût képeznek úgy, hogy az utolsó állomás után az elsõ következik. A vezérjel ennek megfelelõen halad a hosztok között körbe-körbe. Küldési joga annak van, aki a szabad jelzésû vezérjelet birtokolja.
A vezérjeles sín mûködése
Ütközést elkerülõ, vivõérzékeléses többszörös hozzáférés (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA)
A módszer már ismerõs lehet a CSMA/CD pont alatt bemutatottakból. Itt azonban nem léphet fel ütközés, amit a mûködés biztosít. Az adás elõtt minden állomás belehallgat a csatornába. Ha csendesnek találja, akkor agy elõre meghatározott ideig várakozik. Amennyiben ennek a leteltével sem használja más az átviteli közeget, megkezdheti adását.
Központosított közeghozzáférés vezérlés
A közös ezeknél a módszereknél, hogy a hálózatban van egy kitüntetett szerepû számítógép, amely elvégzi a közeghozzáférés vezérlését.
Lekérdezéses (Polling) vezérlés
Az ilyen módon mûködõ hálózatokban van egy fõállomás (master, mester) és vannak a mellékállomások (slave, szolga vagy secondary, másodlagos). A fõállomás sorban kérdezi le a mellékállomásokat, hogy van-e küldenivalójuk. Amennyiben van küldenivalójuk, elküldik a fõállomásnak, amely meghatározza a célállomást, majd továbbítja neki az üzenetet. Látható, hogy a mellékállomások csak a fõállomás közvetítésével képesek egymással kapcsolatot létesíteni. Ha nincs küldenivalója a megszólított állomásnak, akkor egy negatív választ küld a fõállomásnak, amely ezt véve folytatja a lekérdezést.
A megoldás elõnye, hogy nem léphet fel ütközés, valamint megoldható, hogy akár több üzenetet is küldhessen egy állomás egymás után. Lehetõség van fontossági sorrend meghatározására is, amivel biztosítani lehet a fontos állomások gyakoribb adási jogosultságát. Komoly probléma, hogy a fõállomás meghibásodása esetén az egész hálózat mûködése megbénul.
A lekérdezéses közeghozzáférés vezérlés mûködése
Vonalkapcsolás
Ennél a módszernél a fõállomás kapcsolóáramköröket tartalmaz, amivel kialakíthatók az egymással kommunikálni kívánó állomások között a kapcsolat. Így tulajdonképpen minden ilyen esetben pont-pont kapcsolat jön létre. Ha az üzenetátvitel befejezõdött, a kapcsolók bontásával a csatorna felszabadul. Lehetõség van egyszerre több kapcsolat kialakítására is, ehhez csupán több kapcsolóáramkört kell kialakítani.
Idõosztásos többszörös hozzáférés (Time Division Multiple Access, TDMA)
Ezt a technikát elsõsorban a sín topológiájú hálózatoknál használják. Minden állomás egy magadott idõtartamban (idõszeletben) adhat. Emennyiben nincs küldeni valója, az idõszelet kihasználatlan marad.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése