به نام خدا

1. به نام خدا 2شبكه هاي كامپيوتري زهره زرین قلمی Email: Zarringhalami_z@yahoo.com

2. فصل چهارم: مدیریت کانال پخش همگانی

3. پروتکل های مدیریت کانال پخش همگانی به صورت توزیع شده عبارتند از: • توکن باس و • توکن رینگ

4. توکن باس IEEE 802.4 دسترسی به کانال در IEEE802.4 یا توکن باس بر اساس تصمیم گیری توزیع شده است . در این استاندارد کامپیوتری اجازه ارسال دارد که توکن را در اختیار داشته باشد. توکن یک فریم کنترلی که ما بین کامپیوترها می چرخد . مشخصات این استاندارد عبارتند از : توپولوژی: باس محیط انتقال: کابل کواکس 75 اهمی پروتکل: توکن باس ارسال اطلاعات : 10Mb/s و 5Mb/s

5. پروتکل توکن باس به صورت زیر عمل می کند: 1- در ابتدا کامپیوتر ها آدرس MAC خود را بر روی کانال مشترک باس پخش همگانی می کنند تا تمامی کامپیوترها از آدرس یکدیگر با اطلاع شوند. 2- هر کامپیوتر کافی است آدرس MAC کامپیوتر بعد و قبل از خود را بشناسد و ترتیب آن را بر اساس ترتیب نزولی آدرسهای MAC است. کامپیوتری با کوچکترین آدرس MAC نیز بایستی آدرس کامپیوتری با بزرگترین آدرس MAC را بشناسد، بنابراین یک حلقه به صورت مجازی بین کامپیوترها ایجاد می شود. برای ایجاد حلقه مجازی ترتیب قرار گرفتن فیزیکی ایستگاهها مهم نیست بلکه فقط آدرس فیزیکی MAC مهم است. 3- کامپیوتری با بالاترین آدرس MAC فریم توکن را ایجاد نموده و آن را تملک می کند. 4- هر کامپیوتر با تملک توکن اگر اطلاعاتی برای ارسال نداشته باشد توکن را برای همسایه بعدیش میفرستند (جهت حلقه و جهت حرکت توکن از آدرس بزرگتر به آدرس کوچک تر است) ولی اگر اطلاعاتی جهت ارسال داشته باشد به اندازه یک حداکثر زمان خاص بنام زمان نگهداری توکن Token Hold Time(THT)می تواند فریم های داده را ارسال نماید . این زمان توسط تایمر مشخص می شود. 5- بعد از اتمام ارسال داده کامپیوتر بایستی توکن را برای کامپیوتر همسایه اش ارسال نماید. 6- مراحل 4 تا 5 دوباره تکرار می شوند.

6. مکانیزم اولویت گذاری توکن رینگ دارای 4 اولویت مختلف برای داده های متفاوت نظیر (صورت ,متن و ...) است. الویتها به صورت 0و2و4و6 شماره گذاری می شوند که داده با اولویت 6 بالاترین اولویت را دارد (مثلا می تواند داده بلادرنگ باشد.) در صورت دریافت و تملک توکن توسط یک کامپیوتر، آن کامپیوتر می تواند اکثریت زمان THT را برای داده با اولویت بالا اختصاص دهد و به همین ترتیب کسر حداقلی از زمان THT را برای ارسال داده با اولویت های پایین تر قرار دهد . بنابراین مکانیزم اولویت گذاری در توکن باس به صورت محلی است یعنی هر کامپیوتر اولویت را برای داده های ارسالی خود و بدون توجه به داده های دیگر کامپیوترها اعمال می کند.

7. فریم داده توکن باس فریم داده توکن باس به صورت شکل بالا است فیلد مقدمه برای همزمان سازی فرستنده و گیرنده است. فیلد های ETX,STX نمایشگر شروع و انتهای فریم هستند و با استفاده از رمزگذاری آنالوگ روی کانال فیزیکی ارسال می شوند بطوریکه مقادیری غیر از مقادیر دیجیتال باینری صفر و یک دارند بنابراین در دیگر فیلدها از جمله فیلد داده تکرار نمی شوند.

8. فریم داده توکن باس فیلد کنترل فریم برای تشخیص فریمهای داده بکار می رود. • الویت برای فریم داده را مشخص می کند و • همچنین برای گیرنده فریم(آدرس مقصد) مشخص می کند که آیا نیازی به ارسال ACK یا NACK برای دریافت صحیح یاخطادار فریم است یا نه؟ • همچنین نوع فریم کنترلی را مشخص می کند نظیر فریم توکن، فریم معرفی آدرسهای MAC، اجازه ورود به حلقه و خروج از حلقه و .... فیلدهای آدرس مقصد و مبدا همانند فیلدهای آدرس در فریم داده اترنت است و آدرس مقصد می تواند به صورت منفرد، گروهی و یا همگانی انتخاب شود. فیلد CS یا Checksum آن همانند فریم داده اترنت است و برای کشف خطا توسط گیرنده بکار می رود.

9. نکاتی دیگر درباره پروتکل توکن باس 1- پیاده سازی این پروتکل بسیار پیچیده است و هر کامپیوتر شامل بیش از ده تایمر مختلف است . 2- در فواصل زمانی خاصی کامپیوتر مالک توکن بررسی می کند آیا کامپیوتر جدیدی می خواهد به حلقه مجازی بپیوندد یا نه؟ 3- برای خروج هر کامپیوتر از حلقه مجازی پیغام های کنترلی لازم از طرف کامپیوتری که می خواهد خارج شود و دیگر کامپیوتر های درون حلقه مبادله می شود تا حلقه اصلاح شود. 4- بعد از تشکیل حلقه مجازی و در هنگام ارسال اطلاعات برخورد رخ نمی دهد زیرا فقط کامپیوتری اجازه ارسال دارد که توکن را در اختیار دارد و توکن نیز فقط یکی است . اما برای ایجاد حلقه مجازی و در ابتدا که کامپیوترها آدرس فیزیکی خود را پخش همگانی می نمایند و با توجه به این که کانال باس مشترک است برخورد رخ می دهد و دسترسی به کانال شبیه IEEE802.3 می شود. 5- مشکلاتی نظیر گم شدن توکن، خاموش شدن کامپیوتر درون حلقه مجازی و از بین رفتن حلقه در این پروتکل وجود دارد که برای هر یک از مشکلات راه حلی وجود دارد. 6- امروزه از استاندارد IEEE802.4 در شبکه کامپیوتری استفاده نمی شود.

10. توکن رینگ (IEEE802.5) ابتدا IBM شبکه ای بر اساس پروتکل توکن رینگ ایجاد نمود و بعدا توسط موسسه استاندارد IEEE به نام استاندارد 802.5 تدوین شد. تصمیم گیری برای دسترسی به کانال در این استاندارد به صورت توزیع شده است و کامپیوتری اجازه ارسال دارد که توکن را در اختیار داشته باشد.مشخصات این استاندارد عبارتند از: توپولوژی:حلقه یا به عبارت دقیق ترسیم بندی ستاره توپولوژی حلقه ( STAR Wired topology) هر ایستگاه به صورت اتصال نقطه به نقطه به ایستگاه قبلی و بعدی خود متصل است هر ایستگاه در هر صورت دریافت فریم آن را برای ایستگاه بعدیش ارسال می کند ( تکرار می کند) و همه ایستگاه ها آن فریم را می بینند. برای افزایش قابلیت اطمینان در این استاندارد از دستگاه مرکزی به نام (Multi station access Unit ) MAU استفاده می شود.(همانند استفاده از Hub در استاندارد IEEE 802.3 ) علت استفاده از MAU در این استاندارد، توپولوژی آن را حلقه ولی سیم بندی آن را ستاره می نامند. استفاده از MAU در این است که با خرابی یک کانال کل شبکه از کار نمی افتد و فقط ارتباط ایستگاه متصل به آن از دست می رود مگر این که با خرابی MAU کل شبکه از کار بیفتد. محیط انتقال: زوج سیم بهم تابیده (UTP Cat4). پروتکل: توکن رینگ نرخ ارسال داده:4-16 Mb/s روش رمز گذاری: تفاضلی منچستر .

11. روش رمز گذاری: تفاضلی منچستر در این روش نیز همانند رمزگذاری منچستر از سه ولتاژ استفاده می شود . گذر ولتاژ از پایین به بالا معادل صفر باینری گذر ولتاژ از بالا به پایین معادل یک باینری و عدم آن به صورت ولتاژ صفر. در روش رمز گذاری تفاضلی منچستر نیز صفر و یک باینری ارسال می شوند.و اگر مقدار بیت قبلی یک باشد اکنون سیگنال صفر به صورت منچستر ارسال می شود. و برای صفر باینری عمل تعویض انجام نمی شود همان مقدار بیت به صورت منچستر تکرار می شود. ) قبل از ارسال داده فرستنده و گیرنده بر روی سیگنال ارسالی با مفدار یک توافق می شوند .

12. نمایش ارسال داده دیجیتال باینری به صورت تفاضلی منچستر است.

13. در مورد پروتکل توکن رینگ زیر قابل ذکر است: در مورد پروتکل توکن رینگ زیر قابل ذکر است: 1- زمانی که ایستگاه ها بیکار هستند.( اطلاعاتی برای ارسال ندارند) توکن در حال گردش در حلقه است. 2- ایستگاهی اجازه ارسال اطلاعات را دارد که توکن را در تملک دارد. 3- به علت اینکه فقط یک توکن در حلقه وجود دارد در این پروتکل برخورد رخ نمی دهد. 4- استفاده از حلقه و همچنین استفاده ایستگاه ها از حلقه به صورت نوبت چرخشی یا TDM یعنی تقسیم آن دسترس به کانال بین فرستنده ها از توکن رینگ پروتکلی منصفانه و عادلانه (Fair) ساخته است: 5- ایستگاهی برای نظارت بر حلقه عملیات صحیح آن گم شدن توکن و بررسی وجود چند توکن وجود دارد.

14. 6- توکن رینگ دارای مکانیزم اولویت سراسری که در ادامه بررسی می شود. 7- ایستگاه ها می توانند اطلاعات زیر را ارسال نمایند:1- فریم داده 2- تکرار و ارسال فریم داده دریافتی 3- توکن4- ACK برای فرستنده 8- توکن 3 بایتی است که با تغییر یک بیت منفرد فریم توکن به فریم داده و بالعکس تبدیل می شود. 9- هر ایستگاه در یک زمان فقط می تواند یک بیت از فریم دریافتی را ذخیره نماید سپس آن را برای ایستگاه بعدی ارسال نماید.(در صورت نیاز می تواند یک بیت را تغییر دهد بنابراین یک دستگاه نمی تواند کل فریم را ذخیره و سپس ارسال نماید لذا هر ایستگاه تاخیری معادل یک بیت در هنگام ارسال ایجاد می کند).

15. سوال: اگر طول حلقه 1000 متر نرخ ارسال 10Mb/s و تاخیر انتشار سیگنال در کانال (2/3) سرعت نور باشد حداکثر چند بیت در حلقه می تواند وجود داشته باشد؟

16. مراحل اجرای پروتکل توکن رینگ به صورت زیر است: الف: یک توکن در حال گردش در حلقه است. ب: دریافت توکن توسط هر ایستگاه مجوز برای ارسال فریم است. ج: اگر یک ایستگاه توکن را دریافت نمود. 1- یا اطلاعاتی برای ارسال ندارد و یا اطلاعاتی با اولویت کمتر از اولویت توکن دارد که توکن را برای ایستگاه بعدی ارسال کند و 2- یا اطلاعاتی برای ارسال دارد ( با اولویت بیشتر از اولویت توکن) پس ابتدا توکن را تملک می نماید ( با تغییر یک بیت آن توکن تبدیل به ابتدای شروع یک فریم داده می شود) و در ادامه داده را به فریم داده ضمیمه نموده و برای ایستگاه بعدی ارسال می کند . زمانی که فریم داده در حال چرخش در حلقه است دیگر فریم توکن در شبکه وجود ندارد مگر اینکه فرستنده توکن را آزاد کند.

17. د: هر ایستگاه فریم داده را بدون تغییر برای ایستگاه بعدیش ارسال می کند تا در نهایت فریم داده را ایستگاه گیرنده دریافت نماید و دو بیت A ( دسترسی Access) و c ( ذخیره کردن و کپی برداری copy ) در فیلد FSرا که در ابتدا فرستنده صفر نموده است را به طور مناسب تغییر دهد و دوباره فریم به حلقه باز می گرداند تا به فرستنده اولیه برسد(ACK برای فرستنده). وقتی فریم به ایستگاه فرستنده اولیه رسید ابتدا فریم داده را از حلقه بر می دارد یعنی با تغییر یک بیت به توکن تبدیل می شود و سپس دو بیت C,A را بررسی می نماید: 0=C=A یعنی گیرنده به فریم دسترسی نداشته است پس یا گیرنده خاموش بوده است یا آدرس ده اشتباه بوده است. 0=Cو 1=A گیرنده روشن بوده است اما نتوانسته از فریم کپی برداری نماید. ممکن است بافر گیرنده پر بئده باشد. 1=Cو 1=A گیرنده روشن بوده است و توانسته به درستی فریم را دریافت نماید. و- فرستنده بعد از تبدیل فریم داده به توکن آن را برای ایستگاه بعدی ارسال می کند. مراحل فوق برای دیگر ایستگاهها نیز تکرار می شود. ز- مراحل فوق برای دیگر دستگاهها نیز تکرار می شود.