jirayut235: Token Bus and Token Ring (IEEE 802.4, IEEE 802.5)

Token Bus and Token Ring(IEEE 802.4, IEEE 802.5)

เนื้อหา

หลักการพื้นฐานและความเป็นมาของ IEEE 802.4, IEEE 802.5

การทำงานและหน้าที่ของ MAC ในรูปแบบ Token passing

หลักการพื้นฐานและความเป็นมา

แม้ว่าระบบ 802.3 จะได้รับความนิยมในการใช้ระดับสำนักงานเป็นอย่างมาก แต่การใช้งานที่เป็นเครือข่ายขนาดใหญ่จะประสบปัญหาในเรื่องระยะเวลาการรอคอยเมื่อเกิดสัญญาณซ้อน ในบางโอกาสบางสถานีต้องรอส่งสัญญาณเป็นเวลานานมาก (ตามทฤษฎีแล้วระยะเวลารอคอยจะไม่มีขอบเขตแต่อย่างใด) อีกปัญหาหนึ่งคือระบบ 802.3 ไม่มีการกำหนดลำดับความสำคัญของเฟรม ทำให้ไม่สามารถนำไปใช้ในระบบเรียลไทม์ ( real-time system) เฟรมที่มีความสำคัญมากควรจะได้รับบริการก่อนเฟรมที่มีความสำคัญน้อยกว่า

802.4 เป็นระบบเครือข่ายที่ เปิดโอกาสให้สถานีต่างๆ ผลัดเปลี่ยนหมุนเวียนกันส่งเฟรมข้อมูลของตนเองโดยสามารถคำนวณระยะเวลาการรอคอยสูงสุดได้ล่วงหน้า ถ้าสมมุติให้มีสถานีจำนวน n แห่งอยู่ในระบบ แต่ละสถานีใช้เวลาในการส่งเฟรมข้อมูลครั้งละ T วินาที เวลาสูงสุดที่แต่ละสถานีจะต้องรอคอย คือ nxT วินาที ผู้ที่อยู่ในวงการคอมพิวเตอร์สำหรับโรงงานจึงชอบแนวความคิดของระบบเครื่อข่ายแบบวงแหวน แต่ก็ไม่ชอบลักษณะการเชื่อมต่อทางกายภาพเพราะการเสียหายของเคเบิลที่จุดใดก็ตามจะทำให้ระบบทั้งระบบใช้การไม่ได้ ยิ่งกว่านั้นการเดินสายเคเบิลแบบวงแหวนก็ไม่เหมาะกับลักษณะสายการผลิตภายในโรงงาน ผลที่ได้รับคือ การพัฒนามาตรฐานใหม่เรียกว่า 802.4 ที่นำจุดเด่นของระบบ 802.3 มารวมเข้ากับความสามารถในการคำนวณระยะเวลาการรอคอยสูงสุดได้ล่วงหน้าของระบบวงแหวน

802.5 เป็นระบบเครือข่ายวงแหวนได้รับการพัฒนาขึ้นมาใช้งานทั้งในระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณและระบบเครือข่ายวงกว้าง โครงสร้างแบบวงแหวนนั้นที่จริงก็คือการเชื่อมต่อแบบจุด-ต่อ-จุด เรียงลำดับเป็นรูปวงกลมพอดี สายสื่อสารอาจเป็นแบบธรรมดา เช่น สายคู่ตีเกลียว สายโคแอกซ์ หรือสายใยแก้วก็ได้ สัญญาณที่ใช้ในระบบนี้อาจเป็นแบบดิจิตอลหรือแบบอนาล็อกก็ได้ ยิ่งไปกว่านั้นระบบวงแหวนยังสามารถคำนวณระยะเวลารอคอยที่ค่อนข้างคงที่ได้ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ บริษัท IBM จึงเลือกระบบเครือข่ายวงแหวนเป็นระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณของตนเอง ส่วน IEEE ก็ได้ออกมาตรฐานรองรับโดยกำหนดรหัสหมายเลขเป็น 802.5 ข้อพิจารณาหลักของระบบเครือข่ายวงแหวนคือการกำหนดระยะเวลาหรือความยาวของการส่งสัญญาณแต่ละบิต

การทำงานและหน้าที่ของ MAC ในรูปแบบ Token passing

ส่วนประกอบของเฟรมข้อมูลของ IEEE 802.4

Preamble มีความยาว 1 ไบต์ แต่ละไบต์จะมีข้อมูลเหมือนกันหมด มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ผู้รับได้มีโอกาสรู้และเทียบสัญญาณนาฬิกาของตนเองกับผู้ส่งให้ตรงกัน

Start delimiter & End delimiter มีความยาว 1 ไบต์ สำหรับบอกเครื่องรับ ระบุจุดเริ่มต้นและสิ้นสุดของเฟรม ดังนั้นจึงไม่มี Frame length บอกความยาวของ Data

การทำงานและหน้าที่ของ MAC ในรูปแบบ Token passing

Frame control (ฟิลด์ควบคุมเฟรม)ใช้แยกระหว่างเฟรมข้อมูลและเฟรมควบคุมการส่งข้อมูล เช่น ในกรณีของการส่งโทเคนไปยังสถานีที่มีแอดเดรสรองลงไปนั้นค่าของไบต์นี้จะมีค่า 00001000 เป็นต้น

Source address and Destination address คือ ที่อยู่ของผู้ส่ง และที่อยู่ของผู้รับ มีขนาดอย่างละ 6 ไบต์ IEEE เป็นผู้รับผิดชอบในการกำหนดที่อยู่สากล (global address) ซึ่งมีขอบเขตการใช้งานได้ทั่วโลก

Data มีความยาว 0-8182 ไบต์ คือข้อมูลที่รับจากชั้น LLC

Checksum มีขนาด 4 ไบต์ มีไว้สำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่รับได้ ถ้าเกิดการผิดพลาดขึ้นในระหว่างการนำส่งข้อมูลในส่วนนี้จะช่วยให้ตรวจพบความผิดพลาดนี้ได้ เช่น CRC (Cyclic redundancy)

การทำงานและหน้าที่ของ MAC ในรูปแบบ Token passing

Access control ประกอบด้วย 4 ส่วนคือ

Priority กำหนดความสำคัญของเฟรม หรือเลขความสำคัญของโหนดในวง

Token ระบุว่าเฟรมดังกล่าวเป็น Token หรือเฟรมข้อมูล

Monitor สำหรับกำหนดเวลาป้องกัน เฟรมหายไปจากวง

Reserve สำหรับจอง Token เมื่อใดที่ Token ว่างลง

Frame control ใช้ระบุประเภทของสิ่งที่อยู่ในส่วน Data ว่าเป็นคำสั่งควบคุมหรือข้อมูล

Source address and Destination address คือ อยู่ของผู้ส่ง และที่อยู่ของผู้รับ มีขนาดอย่างละ 6 ไบต์ IEEE เป็นผู้รับผิดชอบในการกำหนดที่อยู่สากล (global address) ซึ่งมีขอบเขตการใช้งานได้ทั่วโลก

Data มีความยาว 0-4500 ไบต์ คือข้อมูลที่รับจากชั้น LLC

Frame status ใช้งาน 2 บิท (A, C) สำหรับควบคุมการส่งข้อมูล โดยที่เมื่อฝั่งรับได้รับข้อมูล มันจะกำหนดค่าของบิตภายในเพื่อบ่งบอกสภาวะของการรับเฟรมข้อมูล ซึ่งค่าของบิตนี้มีได้ 3 รูปแบบ คือ

§ค่า A = 0 และ C = 0 หมายความว่าปลายทางฝั่งรับไม่อยู่ในวงแหวน

§ค่า A= 1 และ C = 0 หมายความว่าฝั่งรับอยู่ในวงแหวนแต่ไม่รับเฟรมนั้น ซึ่งอาจเป็นเพราะว่ามันไม่มีบัฟเฟอร์ว่างที่จะรับข้อมูล

§ค่า A = 1 และ C = 1 หมายความว่าปลายทางรับข้อมูลแล้ว

Token Frame มีลักษณะของ เฟรมที่เป็น Token ประกอบด้วย 3 ไบท์ เป็นเฟรมที่ส่งรอบวงเพื่อรอให้เครื่องใดๆ ในวงที่ต้องการส่งข้อมูลรับไป ส่วนประกอบคือ

Start delimiter

Access control

End delimiter

Abort Frame สำหรับผู้ส่งที่ต้องการยกเลิกเฟรมที่ส่งออกไปก่อนหน้านี้ ประกอบด้วย 2 ส่วนคือ

Start delimiter

End delimiter

หลักการเชื่อมต่อ Token Bus, Token Ring

Token Bus

โดยลักษณะทางกายภาพ โทเคนบัสมีการต่อเชื่อมแบบเป็นเส้นตรง สถานีต่างๆ เชื่อมต่อเข้าที่จุดใดๆ แต่ในทางตรรกะ สถานีจะถูกจัดกลุ่มในลักษณะวง แต่ละสถานีจะทราบหมายเลขที่อยู่ของสถานีที่อยู่ทางด้ายซ้ายและด้านขวา ของตนเองตลอดเวลา เมื่อเริ่มต้นการทำงานสถานีที่มีหมายเลขสูงสุดของวงนั้นๆ สามารถส่งเฟรมข้อมูลออกมาได้เป็นลำดับแรก หลังจากนั้นจะส่งเฟรม “โทเคน” ไปยังสถานีข้างเคียงของตนเอง

Token Ring

วงแหวนประกอบด้วยอุปกรณ์เชื่อมต่อวงแหวน (ring interface) ที่เชื่อมต่อถึงกันแบบจุด-ต่อ-จุด

MAU

อุปกรณ์กระจายสัญญาณสำหรับ Token Ring เรียกว่า Multistation Access Unit (MAU) ภายในประกอบด้วยส่วนสลับวงจรอัตโนมัติ เพื่อต่อแผงวงจรเครือข่ายของเครื่องเข้ากับเครือข่ายภายในอุปกรณ์

FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

เป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่อาศัยลักษณะการทำงานของ Token Ring กำหนดเป็นมาตรฐานโดย ANSI และ ITU มีความเร็วของการสื่อสาร 100 Mbps โดยใช้ Fiber Optic เป็นสื่อ (มีรุ่นที่ใช้สายประเภทลวดโลหะ ใช้ชื่อ CDDI)

Layer ของ FDDI ประกอบด้วย 4 ส่วน คือ