Сети Token Ring. ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНОЛОГИИ TOKEN RING
Стандарт Token Ring фирмы IBM изначально предусматривал построение связей в сети с помощью концентраторов, называемых MAU (Multistation Access Unit), или MSAU (Multi-Station Access Unit), то есть устройствами многостанционного доступа.
Концентратор MSAU представляет собой набор из 8-24 ответвляющих портов - блоков TCU. К этим портам отдельными радиальными кабелями подклячаются станции - узлы сети.
Рис 1 Подключение станции к концентратору Token Ring
Блок TCU (Trunk Coupling Unit - блок подключения к магистрали) обеспечивает включение станции в кольцо (подключение к магистрали) или обход ее в случае обрыва радиального кабеля или отключения станции. Включение в кольцо осуществляется через контакты реле, нормально коммутирующего магистраль на обход порта. Реле включается "фантомным" сигналом постоянного тока, посылаемым включенной исправной станцией с проинициализированным сетевым адаптером по линиям приема и передачи. "Фантомность" сигнала означает, что его присутствие никак не влияет на передаваемые данные. На рис. 1 фантомный сигнал приходит на порты 1 и 4. В случае обнаружения неустранимой ошибки, при выключении питания или при желании выйти из сети сетевой адаптер перестает посылать сигнал на реле и TCU исключает станцию из кольца.
Для каждой активной станции обеспечивается связь (однонаправленная) с двумя соседними активными станциями: NA UN (Nearest Active Upstream Neighbor) - ближайший активный передающий сосед, NADN (Nearest Active Downstream Neighbor) - ближайший активный принимающий сосед. Когда TCU отключает свой отвод от кольца, обеспечивается и замыкание выхода передатчика на свой приемник. Таким образом станция, еще не принятая в кольцо (на рис. 1 это станция, подключенная к порту 8), может проверить свою линию до MSAU - выполнять тест отвода.
Концентраторы Token Ring являются обязательными устройствами классической сети Token Ring. Без них кольцо может работать только при условии постоянного включения и работоспособности (активности) всех станций. Кольца организуются с помощью концентраторов-повторителей, которые могут быть пассивными или активными. Пассивные концентраторы для каждого отвода имеют только реле, позволяющее коммутировать станцию в кольцо или обходить ее. Активные концентраторы для каждого порта выполняют восстановление амплитудных и временных характеристик сигнала. Концентраторы поддерживают любую скорость (4 или 16 Мбит/с), но, естественно, общую для всего кольца.
Если требуется более одного концентратора, то между собой они соединяются через порты RI/RO (Ring In - вход кольца / Ring Out - выход кольца) с помощью магистральных кабелей. Через порты RI/RO концентраторы соединяются в физическое кольцо (рис. 2, а), в результате чего все подключенные к ним станции оказываются связанными в единое кольцо сети. Если происходит обрыв одного из магистральных кабелей, кольцо сворачивается таким образом, что даже сохраняется порядок обхода станций (рис. 2, б). В случае отказа или отключения одного из концентраторов кольцо реконфигурируется так, что в него входят станции всех оставшихся. В случае разрыва кольца (обрыв кабеля, отключение концентратора) в двух и более местах кольцо распадается на два и более островка-сегмента - работоспособных, но не связанных друг с другом (рис. 2, в).
Рис 2 Объединение концентраторов Token Ring: а - нормальный режим, б - сворачивание кольца, в - распад кольца на сегменты
Магистральный кабель, соединяющий концентраторы, может быть витой парой (STP или UTP) или оптоволоконным. В нормальном режиме используется только одна пара, соединяющая RO одного хаба с RI другого. Вторая пара является резервной (backup) и используется только в случае обхода отключенного хаба. Радиальный кабель также может быть витой парой или оптоволоконным, в нем всегда используются две пары (два волокна). И радиальные, и магистральные кабели являются "прямыми", контакты разъемов соединяются один-в-один. В качестве электрических соединителей используются разъемы MIC, DB-9 и RJ-45, в качестве оптических - ST.
Активные концентраторы могут быть и интеллектуальными (управляемыми) - поддерживать SNMP, RMON и иметь собственные средства локализации неисправных отводов. Многие модели современных устройств имеют фирменные средства диагностики портов с подключенными станциями. Эти средства работают на уровне устройства и обеспечивают исключение неисправного узла гораздо быстрее, чем штатный алгоритм бакенов. Благодаря этому время автоматического восстановления кольца сокращается до 1-2 с.
Коммутаторы широко используются для организации магистралей. Для повышения пропускной способности магистрали, состоящей из нескольких коммутаторов, между ними организуют каналы TokenPipe. Такой канал собирается из 2-4 параллельных линий, связывающих пару коммутаторов. Связка портов выглядит как один логический порт. Пропускная способность канала достигает 128 Мбит/с (4x2x16) для обычных портов и 800 Мбит/с для портов на 100 Мбит/с.
Для построения сетей Token Ring требуются также сетевые адаптеры. Сетевые адаптеры выпускаются для различных шин (ISA, EISA, PCI, PC Card). Используемые системные ресурсы: порты ввода/вывода, прерывания, DMA и буферная память. Карты имеют большой объем буферной памяти, что связано с большим допустимым размером кадра. Карты могут иметь возможность установки ПЗУ удаленной загрузки (Boot ROM), пробуждения по сети. Интерфейсный разъем - DB-9 для кабеля STP (150 Ом), RJ-45 для UTP/STP (100 Ом). Карты могут иметь и пару разъемов - выбор осуществляется при конфигурировании или автоматически. При несовпадении импедансов интерфейса и кабеля карта подключается через согласователь Media Filter, выполняемый в виде переходника или кабеля с разнотипными разъемами на концах. Фирма IBM встраивает согласователи импедансов непосредственно в порты сетевых адаптеров.
Некоторые модели могут поддерживать полнодуплексный режим, что дает повышение пропускной способности только при подключении к выделенному порту коммутатора. Модели адаптеров, предназначенные для серверов, могут иметь возможность резервирования и использования множественных связей. Для этого в станцию устанавливается несколько однотипных адаптеров, связанных с коммутатором. При резервировании используется только один, в случае его отказа (или обрыва связи) переход на резервный выполняется прозрачно для приложений. Множественные связи (MultiLink) позволяют масштабировать пропускную способность. Как правило, допускается использование до четырех параллельных каналов, при этом в полнодуплексном режиме пропускная способность достигает 128 Мбит/с (4x2x16).
Мосты и коммутаторы используются для связи колец в больших сетях. Порты коммутаторов могут работать на разных скоростях. Ряд моделей имеет транслирующие мосты к другим технологиям. Маршрутизация от источника поддерживается всеми коммутаторами, ряд моделей поддерживает и прозрачные мосты (SRT) для связи с другими технологиями. Мосты могут ограничивать размер транслируемого кадра, что отмечается при определении маршрута кадром-разведчиком. Если на вход коммутатора придет кадр большей длины, он, скорее всего, будет отброшен: возможность разбивки большого кадра на мелкие для коммутаторов нетипична - эта функция характерна для маршрутизаторов. Интеллектуальные коммутаторы могут обеспечивать и поддержку виртуальных сетей (VLAN).
