Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Одним из первых значительных протоколов, разработанных для беспроводных локальных сетей и умеющих справляться с этими проблемами, является MACA( Multiple Access with Collision Avoidance— множественный доступ с предотвращением коллизий) (Karn, 1990). Идея, лежащая в основе этого протокола, заключается в том, что отправитель заставляет получателя передать короткий кадр, чтобы окружающие станции могли услышать эту передачу и воздержаться от действий на время, требуемое для приема большого информационного кадра. Эта техника заменяет технику прослушивания несущей.

Протокол MACA проиллюстрирован на рис. 4.12. Рассмотрим ситуацию, в которой станция A передает станции B . Станция A начинает с того, что посылает станции B кадр RTS( Request To Send— запрос на передачу), как показано на рис. 4.12, а. Этот короткий кадр (30 байт) содержит длину кадра данных, который последует за ним. Затем станция B отвечает кадром CTS( Clear To Send— разрешение передачи), как показано на рис. 4.12, б. Кадр CTS также содержит длину информационного кадра (скопированную из кадра RTS). Приняв кадр CTS, станция A начинает передачу.

Теперь посмотрим, как реагируют станции, которые слышат передачу одного из этих кадров. Любая станция, которая слышит кадр RTS, находится близко к станции A и поэтому должна хранить молчание, пока кадр CTS не будет принят станцией A. Станции, слышащие кадр CTS, находятся вблизи от станции B, следовательно, должны воздержаться от передачи, пока станция B не получит кадр данных, длину которого они могут узнать из кадра CTS.

Рис. 4.12.Протокол MACA: а — станция A посылает кадр RTS станции B; б — станция B отвечает кадром CTS станции A

На рис. 4.12 станция C находится в зоне станции A, но не входит в зону станции B. Поэтому она слышит кадр RTS, передаваемый станцией A , но не слышит кадр CTS, которым отвечает станция B . Поскольку она не интерферирует с кадром CTS, она не обязана воздерживаться от передачи в то время, пока пересылается информационный кадр. Станция D, напротив, находится близко от станции B, но далеко от станции A. Она не слышит кадра RTS, но слышит кадр CTS, а это означает, что она находится вблизи станции, собирающейся принять кадр с данными. Поэтому ей нельзя вести передачу, пока этот кадр не будет передан. Станция E слышит оба управляющих сообщения и так же, как и станция D , должна хранить молчание, пока не будет завершена передача информационного кадра.

Несмотря на все меры предосторожности, конфликты все равно могут произойти. Например, станции B и C могут одновременно послать кадры RTS станции A. При этом кадры столкнутся и не будут приняты. В этом случае передатчики, не услышав кадр CTS в установленный срок, ждут случайное время и после этого повторяют попытку.

4.3. Сеть Ethernet

Итак, мы в целом закончили обсуждение общих вопросов, касающихся протоколов распределения канала. Пришло время перейти к практическим приложениям. Большое число технологий для персональных (PAN), локальных (LAN) и общегородских (MAN) сетей стандартизировано в серии стандартов IEEE 802. Некоторые стандарты выжили, некоторые — нет (см. табл. 1.4). Люди, верящие в реинкарнацию, считают, что одним из членов Ассоциации стандартов IEEE является вновь родившийся Чарльз Дарвин, отбраковывающий слабые технологии. В общем-то, действительно выжили сильнейшие. Наиболее важны стандарты 802.3 (Ethernet) и 802.11 (беспроводные ЛВС). Bluetooth (беспроводные персональные сети) развернуты сегодня очень широко, но их описывают другие стандарты, помимо 802.15. О 802.16 (беспроводные региональные сети) говорить всерьез пока не приходится. Вероятно, им будет посвящен раздел в 6-й редакции этой книги.

Мы начнем исследование реальных систем с Ethernet, вероятно, наиболее распространенном типе компьютерных сетей в мире. Существует два типа Ethernet: классический Ethernet (classic Ethernet), который решает проблему множественного доступа с помощью техник, представленных в этой главе; и коммутируемый Ethernet (switched Ethernet), в котором для соединения компьютеров используются устройства под названием коммутаторы. Важно понимать, что хотя в обоих названиях присутствует слово Ethernet, между этими сетями много различий. Классический Ethernet — это воплощение оригинальной задумки; эти сети работали на скоростях от 3 до 10 Мбит/с. Коммутируемый Ethernet — это более высокий уровень; эти сети работают на скоростях 100, 1000 или 10 000 Мбит/с и носят названия Fast Ethernet («быстрый Ethernet»), Gigabit Ethernet («гигабитный Ethernet») и 10-Gigabit Ethernet («10-гигабитный Ethernet»). Сегодня на практике используется только коммутируемый Ethernet.