3. fejezet: Ellenőrző kérdések és válaszok
1. Milyen feltételezésekkel tárgyalhatók a közeg hozzáférési módszerek?
A következők feltételezésével tárgyalhatók ezek a módszerek:
2. Milyen hozzáférési módszerek lehetségesek a közeg elérési módja alapján?
A közeg elérési módja szerint három fő hozzáférési módszer lehetséges:
Véletlen vezérlés: akkor a közeget elvileg bármelyik állomás használhatja, de a használat előtt meg kell győződnie arról, hogy a közeg más állomás által nem használt.
Osztott vezérlés: ebben az esetben egy időpontban mindig csak egy állomásnak van joga adatátvitelre, és ez a jog halad állomásról-állomásra.
Központosított vezérlés: ilyenkor van egy kitüntetett állomás, amely vezérli a hálózatot, engedélyezi az állomásokat. A többi állomásnak figyelnie kell, hogy mikor kapnak engedélyt a közeg használatára.
Ezen belül számos megoldás lehetséges, a legfontosabbakat a következő felosztásban foglaltuk össze:
3. Mi a véletlen, az osztott és a központosított átvitelvezérlés lényege?
Véletlen átvitel-vezérlés: Mindegyik állomás figyeli a csatornát: ha szabad akkor az adás idejére kisajátítja. A módszer nevében szereplő véletlen kifejezés döntő jelentőségű: mivel nincs külön eljárás az adási jog megadására, ezért elvileg nem lehet felső időkorlátot adni az üzenettovábbítás időbeli bekövetkezésére.
Osztott átvitel vezérlés: Lényegében minden állomás a közeghez való vezérlés funkcióját is betölti, és ez a szerep váltakozva továbbadódik.
Központosított átvitelvezérlés: Ezeknél az eljárásoknál mindig van egy kitüntetett egység, amelynek feladata az egyes állomások hálózathoz való hozzáférésének a vezérlése.
Ütközést jelző vivőérzékeléses többszörös hozzáférésnél (CSMA/CD) előfordulhat olyan eset, amikor egyszerre két vagy több állomás akarja használni a közeget. Az adás közben — mivel közben a csatornán lévő üzenetet veszi — el tudja dönteni, hogy az adott és a vett üzenetfolyam egyforma-e. Ha ezek különbözők, akkor azt jelenti, hogy valaki más is “beszél”, azaz a küldött üzenet hibás, sérült. Ezt ütközésnek hívják, és ilyenkor az állomás megszakítja az üzenetküldést. Az ütközés miatt kudarcot vallott állomások mindegyike az újabb adási kísérlet előtt bizonyos, véletlenszerűen megválasztott ideig várakozik.
5. Ismertesse a CSMA/CD módszert!
Ütközést jelző vivőérzékeléses többszörös hozzáférés (CSMA/CD):
A módszer angol elnevezése: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection =CSMA/CD. Ennél a módszernél, mielőtt egy állomás adatokat küldene, először “belehallgat” a csatornába, hogy megtudja, hogy van-e éppen olyan állomás amelyik használja a csatornát. Ha a csatorna “csendes”, azaz egyik állomás sem használja, a “hallgatódzó” állomás elküldi az üzenetét. A vivőérzékelés (carrier sense) jelenti azt hogy az állomás adás előtt belehallgat a csatornába. Az állomás által küldött üzenet a csatornán keresztül minden állomáshoz eljut, és véve az üzenetet a bennfoglalt cím alapján eldöntheti hogy az neki szólt (és ilyenkor feldolgozza), vagy pedig nem (és akkor eldobja).
Ennél a módszernél természetesen előfordulhat olyan eset, amikor egyszerre két vagy több állomás akarja használni a közeget. Az adás közben — mivel közben a csatornán lévő üzenetet veszi — el tudja dönteni, hogy az adott és a vett üzenetfolyam egyforma-e. Ha ezek különbözők, akkor azt jelenti, hogy valaki más is “beszél”, azaz a küldött üzenet hibás, sérült. Ezt ütközésnek hívják, és ilyenkor az állomás megszakítja az üzenetküldést.
Az ütközés miatt kudarcot vallott állomások mindegyike az újabb adási kísérlet előtt bizonyos, véletlenszerűen megválasztott ideig várakozik. Ezek az idők a véletlenszerűség miatt eltérők, és a versengő állomások következő hozzáférési kísérlete során egy, a legrövidebb várakozási idejű fog tudni adni, mivel a többiek a várakozási idejük leteltével adás előtt a csatornába belehallgatva azt már foglaltnak fogják érzékelni. Az e protokoll szerint működő állomások a következő három állapot valamelyikében lehetnek: versengés, átvitel, és tétlen állapot. Végiggondolva az eljárást, nyilvánvaló, hogy gyér forgalom esetén a közeghozzáférés nagyon gyors, mivel kevés állomás kíván a csatornán adni. Nagy hálózati forgalom esetén az átvitel lelassul, mivel a nagy csatorna terhelés miatt gyakoriak lesznek az ütközések. A széles körben elterjedt Ethernet hálózat ezt a módszert használja, és részletesebben a LAN-okkal foglalkozó fejezetben — mint az IEEE 802.3 szabvány — írunk róla.
6. Hogyan működik a réselt gyűrű?
Réselt gyűrű (slotted ring):
A gyűrűn felfűzött állomások rés-eknek elnevezett rögzített hosszúságú kereteket adnak körbe. Minden résben van egy jelző (marker) amelyik jelzi a rés foglaltságát. Mivel a rés hossza állandó, az állomásnak az üzeneteit akkora darabokra kell vágnia, hogy azok elférjenek a résben (az állomáscímekkel, és egyéb kiegészítő információval együtt.) Ha egy állomáshoz egy nem foglalt (üres) rés érkezik, akkor az elhelyezi benne a saját adatait, és továbbadja az immár foglalt keretet. Természetesen az adatot elhelyező állomásnak a feladata a visszaérkezett keret kiürítése, azaz a foglaltságának a megszüntetése. Ha átviteli, vagy egyéb hibák miatt (pl. az állomás elromlik) ez nem történik meg, akkor ez a rés foglaltan tovább kering a gyűrűben. Ezért kijelölnek egy állomást, amely felügyelői feladatot is ellát: ez figyeli, hogy van-e olyan rés, amely a gyűrűben nem jut alaphelyzetbe, és ha ilyen van, egy idő múlva eltávolítja a gyűrűből. Mivel önmagában a közeg nem biztosítja a rések megfelelő lépkedéséhez szükséges késleltetést, ezért az állomásokon (és így a gyűrűn) a bitek átvitele léptetőregiszterek segítségével van lassítva.
Réselt gyűrű működése
7. Hogyan működik a regiszter beszúrásos gyűrű?
Regiszter beszúrásos gyűrű (register insertion ring):
A gyűrű topológiájú hálózatoknál a másik alkalmazott eljárás a léptetőregiszter késleltető funkcióján túl, annak tárolási képességét is kihasználja. A hálózati illesztőben két regiszter: egy léptető- (shift-) és egy tároló- regiszter található.
A gyűrű indulásakor a mutató a léptető regiszter kezdő pozíciójára mutat. Ahogy jönnek a bitek a hálózatról, a pointert mindig bitenként balra lépteti, azaz a gyűrűben lévő biteket tárolja. Közben a keretben lévő címet a beérkezett bitekből megállapítja.
Ha nem az állomásnak szól, akkor a kapcsolón keresztül kezdi kiléptetni a biteket, miközben az újabb érkező bitek a mutató által jelölt helyre íródnak, amely a léptetés miatt mindig felszabadul. Ha a keret utolsó bitjei is beérkezett, akkor a maradékot még kilépteti és mutató ismét a kezdő pozícióba kerül.
Ha a keret az állomásnak szólt, akkor a kapcsoló 2-es pozícióba kerülve nem engedi a keret kijutását, azaz kivonja a keretet a gyűrűből.
Kivitel esetén az állomás által összeállított keret a KIMENETI TÁROLÓ REGISZTER-ben van. Kivitel csak akkor lehetséges, ha a az előzőleg vett, és továbbadandó keret utolsó bitjét is már kitolta a BE-KIMENETI LÉPTETŐ REGISZTER-ből a gyűrűre, és a regiszterben elegendő hely van a kimeneti keret fogadására. Csak ekkor kerül a kimeneti kapcsoló a 3-as pozícióba, és kerül a regiszter tartalma bitenként a gyűrűre, a bemenettel szinkronban. Az új bemenet eközben gyűlik a felső regiszterben. Ha a kimeneti tároló regiszter kiürült, a kimeneti kapcsoló ismét az 1-es helyzetbe billen, folytatva a vett bitek küldését.
A módszer előnye, hogy a gyűrű kisajátítást megakadályozza. Ha csak egy állomás aktív, akkor azonnal szinte állandóan adhat, ahogy ismét feltöltötte a kimeneti regiszterét. Ha azonban más állomás is használja a gyűrűt, akkor a keretének elküldése után valószínűleg nem küldhet újabbat, mert a be-kimeneti regiszterében nem lesz elég hely.
Regiszter beszúrásos gyűrű
8. Hogyan működik a vezérjeles gyűrű?
Vezérjeles gyűrű (Token Ring):
Fizikailag gyűrű topológiájú hálózatok esetén — mivel lényegében páronként pont-pont összeköttetés valósul meg — a leggyakrabban használt hozzáférési módszer a vezérjel továbbításos eljárás, amelyben egy ún. vezérjel (token) halad körben a gyűrű mentén állomásról állomásra. A vezérjel lényegében egy rövid üzenet, ami utal a gyűrű foglaltságára. Ha szabadot jelez, akkor a tokent vevő állomás számára ez azt jelenti, hogy üzenetet küldhet. A tokent foglaltra állítja és üzenettel együtt küldi tovább, vagy más megoldásként kivonja a gyűrűből. Az üzenet a gyűrűn halad körben állomásról állomásra.
Az üzenetet az állomások veszik, megvizsgálják hogy nekik szól-e, majd továbbadják. Amikor a gyűrűben az üzenet visszaér az elküldő állomáshoz, akkor kivonja az üzenetét a gyűrűből, a tokent szabadra állítja, és továbbküldi az immár szabadot jelző vezérjelet más állomás számára.
Vezérjeles gyűrű
Elképzelhető, hogy valamilyen hiba miatt egy üzenet nem kerül kivonásra. A leblokkolás megakadályozására kijelölhetnek egy aktív felügyelő állomást, amely az ilyen “árva” üzenetek figyeli és kivonja ezeket a hálózatból. A többi állomás ún. passzív felügyelő, és az aktív felügyelő meghibásodásakor egy másik veszi át a szerepét. A módszer előnye a garantált, adott időn belüli üzenetadás. Az állomások között prioritás is kialakítható, azaz a nagyobb prioritású állomások az alacsonyabb szintű állomások előtt kaphatnak lehetőséget adataik továbbítására. Részletesebben a LAN-okkal foglalkozó fejezetben mint az IEEE 802.5 szabvány írunk róla.
9. Hogyan működik a vezérjeles sín?
Vezérjeles sín (Token bus - Vezérjel busz):
A vezérjel továbbításos eljárást két különféle topológiájú (busz illetve gyűrű) hálózati szabványban is használják. Busz topológiájú hálózat esetén vezérjel busz szabványról beszélünk. A vezérjel busz az átviteli közeget úgy vezérli, hogy az állomásról állomásra történő vezérjel (ún. token) továbbítása egy logikai gyűrűt képez.
Vezérjeles sín
Amikor egy állomás vette a vezérjelet, lehetőséget kap arra hogy adatblokkokat továbbítson a számára biztosított maximális időn belül. Ha nincs adandó adatblokkja, akkor a tokent azonnal továbbadja. Fontos megjegyezni, hogy bár az állomások kapcsolata gyűrű, fizikailag mégis felfűzött busz topológiájú. Részletesebben a LAN-okkal foglalkozó fejezetben mint az IEEE 802.4 szabvány írunk róla.
10. Ismertesse a CSMA/CA módszert!
Ütközést elkerülő, vivőérzékeléses többszörös hozzáférés (CSMA/CA):
A módszer angol elnevezése: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) =CSMA/CA. A véletlen közeghozzáférésekkel foglakozó részben már a módszer alapgondolatát megismertük: Itt minden állomás adást figyelve “belehallgat” a csatornába. Az adás befejezése után minden állomás egy adott ideig vár, amit egy logikai listában elfoglalt helyük határoz meg. Ha ez alatt az idő alatt más állomás nem kezd adni, akkor elkezdi az adást.
11. Mikor és miért előnyös a lekérdezéses, (polling) eljárás?
Az eljárás előnyös, mert a rugalmas vezérlés lehetőséget biztosít arra hogy egy mellékállomás több üzenetet is küldjön egymás után, és a lekérdezési sorrendben többször szereptetve egyes mellékállomásokat, azok magasabb prioritást kapnak. Az eljárás sebezhető pontja a mellékállomásoknál bonyolultabb főállomás meghibásodási lehetősége, hiszen ilyenkor az egész hálózat megbénul. Mivel minden két mellékállomás közötti üzenetváltás kétszer megy át a hálózaton ez növeli az átviteli időt.
A működési elv miatt elsősorban csillag kialakítású hálózatoknál használják.
12. Foglalja össze a vonalkapcsolásos és TDMA eljárás lényegét!
Vonalkapcsolásos eljárás: A lekérdezéses (polling) eljárásnál a főállomás fő funkciója a postás szerep volt. Mivel az elsődleges feladat a mellékállomások egymással való kommunikációja, ez megoldható egy Ha ez lehetséges, akkor a két mellékállomást egy vonalon relék vagy elektronikus kapcsolók segítségével összeköti, és a két állomás üzeneteket válthat egymással a kialakított áramköri úton keresztül. Mikor az üzenetváltást befejezik, a kapcsolat megszűnik és a kapcsoló felszabadul. Mivel a központban több kapcsoló helyezkedik el, ezért egyszerre több vonalkapcsolat is működhet. Itt is igaz az, hogy az intelligens kapcsolóközpont meghibásodása az egész rendszer számára katasztrófát jelent.
Időosztásos többszörös hozzáférésű eljárás (TDMA): Az angol rövidítés a Time Division Multiple Access kifejezés első betűiből alkotott betűszó. Elsődlegesen busz felépítésű hálózatoknál alkalmazzák. Ennél az eljárásnál minden a buszhoz kapcsolódó mellékállomás, egy adott időszeletben adhat. Ha nincs üzenete, akkor a szelet kihasználatlan marad.
1.fejezet: A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak
2.fejezet: Fizikai átviteli jellemzők és módszerek
3.fejezet: Közeg-hozzáférési módszerek
4.fejezet: Adatkapcsolati protokollok
8.fejezet: A TCP/IP protokoll és az Internet