Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Рис. 4.7. Маркерное кольцо

Обратите внимание, что для реализации передачи маркера физическое кольцо не требуется. Канал, соединяющий станции, может иметь форму одной длинной шины. Станции просто пересылают маркер по шине соседям в предопределенном порядке. Наличие маркера позволяет станции использовать шину для отправки одного кадра, как и раньше. Такой протокол называется маркерной шиной( token bus).

Производительность протокола с передачей маркера схожа с производительностью протокола с битовой картой, хотя периоды конкуренции и кадры одного цикла здесь перемешаны. После отправки кадра каждая станция должна подождать, пока все N станций (включая ее саму) передадут маркер своим соседям, и, кроме этого, N - 1 станция отправит кадры (если у них имеются данные для отправки). Тонкая разница заключается в том, что так как все позиции в цикле эквивалентны, никаких отклонений для сильно или слабо загруженных станций нет. В маркерном кольце, прежде чем протокол перейдет на следующий шаг, каждая станция также отправляет маркер только к соседней станции. Маркеру не нужно посещать все станции, для того чтобы протокол продвинулся на шаг вперед.

Протоколы MAC на базе маркерных колец появляются с определенной периодичностью. Один из ранних протоколов (который назывался Token Ring, то есть «Маркерное кольцо» и стандартизирован в IEEE 802.5) в 1980-е годы был популярен в качестве альтернативы классическому Ethernet. В 1990-е годы намного более быстрое маркерное кольцо под названием FDDI( Fiber Distributed Data Interface, волоконно-оптический распределенный интерфейс данных) потерпело поражение от коммутируемого Ethernet. В 2000-е маркерное кольцо RPR( Resilient Packet Ring, отказоустойчивое пакетное кольцо), определенное в стандарте IEEE 802.17, стандартизирует множество вариантов кольцевых сетей, применяемых в городских условиях поставщиками услуг Интернета. Интересно, что появится после 2010 года.

Двоичный обратный отсчет

Недостатком базового протокола битовой карты, а также протокола с передачей маркера являются накладные расходы в один бит на станцию, из-за чего они плохо масштабируются на большие сети с тысячами станций. Используя двоичный адрес станции, можно улучшить эффективность канала. Станция, желающая занять канал, объявляет свой адрес в виде битовой строки, начиная со старшего бита. Предполагается, что все адреса станций имеют одинаковую длину. Будучи отправленными одновременно, биты адреса в каждой позиции логически складываются (логическое ИЛИ) средствами канала. Мы будем называть этот протокол протоколом с двоичным обратным отсчетом( binary countdown). Он использовался в сети Datakit (Fraser, 1987). Неявно предполагается, что задержки распространения сигнала пренебрежимо малы, поэтому станции слышат утверждаемые номера практически мгновенно.

Во избежание конфликтов следует применить правило арбитража: как только станция с 0 в старшем бите адреса видит, что в суммарном адресе этот 0 заменился единицей, она сдается и ждет следующего цикла. Например, если станции 0010, 0100, 1001 и 1010 конкурируют за канал, то в первом битовом интервале они передают биты 0, 0, 1 и 1 соответственно. В этом случае суммарный первый бит адреса будет равен 1. Следовательно, станции с номерами 0010 и 0100 считаются проигравшими, а станции 1001 и 1010 продолжают борьбу.

Следующий бит у обеих оставшихся станций равен 0 — таким образом, обе продолжают. Третий бит равен 1, поэтому станция 1001 сдается. Победителем оказывается станция 1010, так как ее адрес наибольший. Выиграв торги, она может начать передачу кадра, после чего начнется новый цикл торгов. Схема протокола показана на рис. 4.8. Данный метод предполагает, что приоритет станции напрямую зависит от ее номера. В некоторых случаях такое жесткое правило может играть положительную, в некоторых — отрицательную роль.

Рис. 4.8. Протокол с двоичным обратным отсчетом. Прочерк означает молчание

Эффективность использования канала при этом методе составляет d/(d + log 2W). Однако можно так хитро выбрать формат кадра, что его первое поле будет содержать адрес отправителя, тогда даже эти log 2W бит не пропадут зря и эффективность составит 100 %.