Архитектуры AppleTalk и ArcNet

Реферат

по курсу «Сетевые структуры ЭВМ»

Тема:

«Архитектуры AppleTalk и ArcNet»

Содержание

1. AppleTalk

   1. Библиографическая справка

   2. Основы технологии

   3. AppleTalk и компьютеры других компаний

   4. Доступ к среде

   5. Сетевой уровень

      1. Назначения адреса протокола

      2. Сетевые объекты

      3. Протокол доставки дейтаграмм (DDP)

      4. Протокол поддержки маршрутной таблицы (RTMP)

   6. Транспортный уровень

      1. Протокол транзакций AppleTalk (ATP)

      2. Протокол потока данных AppleTalk (ADSP)

   7. Протоколы высших уровней

2. Среда ArcNet

   1. Функционирование

   2. Аппаратное обеспечение

      1. Платы сетевого интерфейса

      2. Активный и пассивный концентратор

      3. Кабели и разъемы и терминаторы ArcNet

3. Используемая литература

2. AppleTalk

1.1 Библиографическая справка

В начале 1980 гг. Apple Computer готовилась к выпуску компьютера Macintosh. Инженеры компании знали, что в скором времени сети станут насущной необходимостью, а не просто интересной новинкой. Они хотели также добиться того, чтобы базирующаяся на компьютерах Macintosh сеть была бесшовным расширением интерфейса пользователя Macintosh, совершившим подлинную революцию в этой области. Имея в виду эти два фактора, Apple решила встроить сетевой интерфейс в каждый Macintosh и интегрировать этот интерфейс в окружение настольной вычислительной машины. Новая сетевая архитектура Apple получила название Apple Talk.

Хотя Apple Talk является патентованной сетью, Apple опубликовала характеристики Apple Talk, пытаясь поощрить разработку при участии третьей стороны. В настоящее время большое число компаний успешно сбывают на рынке базирующиеся на Apple Talk изделия; в их числе Novell, Inc. и Мicrosoft Corparation.

Оригинальную реализацию Apple Talk, разработанную для локальных рабочих групп, в настоящее время обычно называют Apple Talk Phase I. Однако после установки свыше 1.5 мил. компьютеров Macintosh в течение первых пяти лет существования этого изделия, Apple обнаружила, что некоторые крупные корпорации превышают встроенные возможности Apple Talk Phase I, поэтому протокол был модернизирован. Расширенные протоколы стали известнны под названием Apple Talk Phase II. Oни расширили возможности маршрутизации Apple Talk, обеспечив их успешное применение в более крупных сетях.

1.2 Основы технологии

Apple Talk была разработана как система распределенной сети клиент- сервер. Другими словами, пользователи совместно пользуются сетевыми ресурсами (такими, как файлы и принтеры). Компьютеры, обеспечивающие эти ресурсы, называются служебными устройствами (servers); компьютеры, использующие сетевые ресурсы служебных устройств, называются клиентами (clients). Взаимодействие со служебными устройствами в значительной степени является прозрачным для пользователя, т.к. сам компьютер определяет местоположение запрашиваемого материала и обращается к нему без получения дальнейшей информации от пользователя. В дополнение к простоте использования, распределенные системы также имеют экономические преимущества по сравнению с системами, где все равны, т.к. важные материалы могут быть помещены в нескольких, а не во многих местоположениях.

Основные термины, используемые в рабочей среде Apple, могут ввести в заблуждение, поскольку звучат так же, как и в остальных средах, но обозначают другие аспекты сетевой работы. Здесь будут рассмотрены следующие компоненты сетевого обеспечения Apple: AppleTalk; LocalTalk; AppleShare; EtherTalk®; TokenTalk®

AppleTalk

AppleTalk — сетевая архитектура Apple, которая входит в операционную систему Macintosh. Иначе говоря, сетевые возможности встроены в каждую машину Macintosh. AppleTalk Phase2 — последняя расширенная версия AppleTalk. Архитектура представляет собой набор протоколов, соответствующих модели OSI.

Когда устройство, соединенное с сетью LocalTalk, начинает работу, оно выполняет, прежде всего, три принципиально важных действия, причем в определенном порядке.

1. Устройство само назначает себе адрес, произвольно выбранный из доступных адресов.

2. Устройство сообщает свой адрес другим устройствам, чтобы проверить, не используется ли он кем-то еще.

3. Если адрес никем не используется, устройство запоминает его и применяет в дальнейшем.

LocalTalk

Под сетью AppleTalk обычно подразумевают сеть LocalTalk. LocalTalk имеет следующие характеристики:

метод доступа — CSMA/CA;

топология — шина или дерево;

кабельная система — экранированная витая пара, но можно использовать оптоволоконный кабель или UTP.

LocalTalk — дешевый вариант, поскольку сеть встроена в аппаратные средства Macintosh. Но относительно скромная производительность LocalTalk препятствует ее широкому распространению в крупных сетях. Здесь неоспоримые преимущества у Ethernet и Token Ring.

Термин “LocalTalk” относится также к компонентам физического кабеля. Сюда входят: кабели; модули соединителей; удлинители кабеля.

Кабель STP чаще всего используется в топологии “шина” или “дерево”. Сеть LocalTalk поддерживает до 32 устройств.

Из-за ограничений LocalTalk пользователи предпочитают иметь дело с кабельной системой, разработанной не компанией Apple, а другими производителями. Так Farallon® PhoneNet® поддерживает до 254 устройств. PhoneNet использует телефонный кабель и соединители, может быть реализована как сеть топологии “шина” или “звезда” (при наличии концентратора).

AppleShare

AppleShare — это файловый сервер в сети AppleTalk. Клиентское программное обеспечение входит в состав операционной системы Apple. Существует также принт-сервер AppleShare, который представляет собой спулер печати на базе сервера.

Зоны

Отдельные сети LocalTalk легко объединить в одну большую сеть. Для этого служат зоны (zones). Каждая присоединенная подсеть идентифицируется именем какой-либо зоны. Пользователи одной подсети LocalTalk могут иметь доступ к услугам другой подсети, просто выбрав нужную зону. Таким образом расширяется размер сети. Сети, построенные на иной архитектуре, например Token Ring, с помощью этого метода также могут присоединяться к AppleTalk.

И наоборот, рабочие группы в одной сети LocalTalk могут делиться на зоны, чтобы снизить нагрузку на сеть. Каждая зона, например, может иметь свой принт-сервер.

EtherTalk

EtherTalk позволяет сетевым протоколам AppleTalk работать с коаксиальным кабелем Ethernet.

Плата EtherTalk NB позволяет подсоединять Macintosh II к сети 802.3 Ethernet. С платой поставляется программное обеспечение EtherTalk, совместимое с AppleTalk Phase2.

TokenTalk

Плата TokenTalk NB является платой расширения, которая позволяет подсоединять Macintosh II к сети 802.3 TokenTalk. С платой поставляется программное обеспечение TokenTalk, совместимое с AppleTalk Phase2.

1.3 AppleTalk и компьютеры других компаний

AppleTalk могут использовать компьютеры не только Apple, но и других компаний, в частности:

IBM-совместимые персональные компьютеры; мэйнфреймы IBM;

компьютеры Digital Equipment Corporation VAX^TM некоторые UNIX-компьютеры.

Компания Apple открыта для сотрудничества с различными фирмами в области компьютерных разработок. В результате система AppleTalk совместима с продуктами от разных поставщиков.

1.4 Доступ к среде

Apple разработала AppleTalk таким образом, чтобы он был независимым от канального уровня. Другими словами, теоретически он может работать в дополнение к любой реализации канального уровня. Apple обеспечивает различные реализации канального уровня, включая Ethernet, Token Ring, FDDI и LocalTalk. Apple ссылается на AppleTalk, работающий в Ethernet, как нa EtherTalk, в Тоkеn Ring-кaк на TokenTalk и в FDDI-как на FDDITalk.

LocalTalk - это запатентованная компанией Apple система доступа к носителю. Он базируется на конкуренции на получение доступа, топологии объединения с помощью шины и передаче сигналов базовой полосы (baseband signaling) и работает на носителе, представляющим собой экранированную витую пару, со скоростью 230.4 Kb/сек. Физическим интерфейсом является RS-422; это сбалансированный интерфейс для передачи электрических сигналов, поддерживаемый интерфейсом RS-449. Сегменты LocalTalk могут переноситься на расстояния до 300 метров и обеспечивать до 32 узлов.

1.5 Сетевой уровень

В данном разделе описываются концепции, принятые для сетевого уровня AppleTalk, и протоколы для этого уровня. В нем рассматриваются назначение адреса протокола, сетевые объекты и протоколы AppleTalk, которые обеспечивают функциональные возможности Уровня 3 эталонной модели OSI.

1.5.1 Назначения адреса протокола

Для обеспечения минимальных затрат, связанных с работой администратора сети, адреса узлов AppleTalk назначаются динамично. Когда Macintosh, прогоняющий AppleTalk, начинает работать, он выбирает какой-нибудь адрес протокола (сетевого уровня) и проверяет его, чтобы убедиться, что этот адрес используется в данный момент. Если это не так, то этот новый узел успешно присваивает себе какой-нибудь адрес. Если этот адрес используется в данный момент, то узел с конфликтным адресом отправляет сообщение, указывающее на наличие проблемы, а новый узел выбирает другой адрес и повторяет этот процесс.

Фактические механизмы выбора адреса AppleTalk зависят от носителя. Для установления связи адресов AppleTalk с конкретными адресами носителя используется протокол разрешения адреса AppleTalk (AARP). AARP также устанавливает связи между адресами других протоколов и аппаратными адресами. Если пакет протоколов AppleTalk или любого другой пакет протоколов должен отправить пакет данных в другой сетевой узел, то адрес протокола передается в AARP. AARP сначала проверяет адресный кэш, чтобы определить, является ли уже установленной связь между адресом этого протокола и аппаратным адресом. Если это так, то эта связь передается в запрашивающий пакет протоколов. Если это не так, то AARP инициирует широковещательное или многопунктовое сообщение, запрашивающее об аппаратном адресе данного протокольного адреса. Если широковещательное сообщение доходит до узла с этим протокольным адресом, то этот узел в ответном сообщении указывает свой аппаратный адрес. Эта информация передается в запрашивающий пакет протоколов, который использует этот аппаратный адрес для связи с этим узлом.

1.5.2 Сетевые объекты

AppleTalk идентифицирует несколько сетевых объектов. Самым простым является узел (node), который является просто любым устройством, соединенным с сетью AppleTalk. Наиболее распространенными узлами являются компьютеры Macintosh и лазерные принтеры, однако многие другие компьютеры также способны осуществлять связь AppleTalk, в том числе компьютеры IBM PC, Digital Equipment Corparation VAX и различные АРМ. Следующим объектом, определяемым AppleTalk, является сеть. Сеть AppleTalk представляет собой просто отдельный логический кабель. Хотя этот логический кабель часто является отдельным физическим кабелем, некоторые вычислительные центры используют мосты для объединения нескольких физических кабелей. И наконец, зона (zone) АppleTalk является логической группой из нескольких сетей (возможно находящихся далеко друг от друга).

1.5.3 Протокол доставки дейтаграмм (DDP)

Основным протоколом сетевого уровня AppleTalk является протокол DDP. DDP обеспечивает обслуживание без установления соединения между сетевыми гнездами. Гнезда могут назначаться либо статистически, либо динамически. Адреса AppleTalk, назначаемые DDP, состоят из 2 компонентов: 16-битового номера сети (network number) и 8-битового номера узла (node number). Эти два компонента обычно записываются в виде десятичных номеров, разделенных точкой (например, 10.1 означает сеть 10, узел 1). Если номер сети и номер узла дополнены 8-битовым гнездом (socket), обозначающим какой-нибудь особый процесс, то это означает, что в сети задан какой-нибудь уникальный процесс.

AppleTalk Phase II делает различие между нерасширенными (nоnextended) и расширенными (extended) сетями. В нерасширенных сетях, таких как LocalTalk, номер каждого узла AppleTalk уникален. Нерасширенные сети были единственным типом сети, определенным в AppleTalk Phase I. В расширенных сетях, таких как EtherTalk и TokenTalk, уникальной является комбинация номер каждой сети/номер узла.

Зоны определяются управляющим сети AppleTalk в процессе конфигурации роутера. Каждый узел AppleTalk принадлежит к отдельной конкретной зоне. Расширенные сети могут иметь несколько зон, которые ассоциируются с ними. Узлы в расширенных сетях могут принадлежать к любой отдельной зоне, которая ассоциируется с этой расширенной сетью.

1.5.4 Протокол поддержки маршрутной таблицы (RTMP)

Протокол, который организует и поддерживает маршрутные таблицы AppleTalk, называется Протоколом поддержки маршрутной таблицы (RTMP). Маршрутные таблицы RTMP содержат данные о каждой сети, до которой может дойти дейтаграмма. В эти данные входит порт роутера, который ведет к сети пункта назначения, ID узла следующего роутера, который принимает данный пакет, расстояние до сети назначения, выраженное числом пересылок, и текущее состояние этих данных (хорошее, подозрительное или плохое). Периодический обмен маршрутными таблицами позволяет роутерам объединенных сетей гарантировать обеспечение непротиворечивой текущей информацией.

Протокол привязки по именам AppleTalk (Name Binding Protocol - NBP) устанавливает связь имен AppleTalk (которые выражаются как объекты, видимые для сети - network-visible entities, или NVE) с адресами. NVE является адресуемой сетью AppleTalk услугой, такой как гнездо. NVE ассоциируются с более, чем одним именем объектов и перечнем атрибутов. Имена объектов представляют собой последовательность символов, например такую: printer@net1, в то время как перечень атрибутов определяет характеристики NVE.

Связь между NVE с присвоенными именами и сетевыми адресами устанавливается через процесс привязки имени. Привязка имени может быть произведена в момент запуска узла или динамично, непосредственно перед первым использованием. NBP управляет процессом привязки имени, в который входят регистрация имени, подтверждение имени, стирание имени и поиск имени.

Зоны позволяют проводить поиск имени в группе логически связанных узлов. Чтобы произвести поиск имен в пределах какой-нибудь зоны, отправляется запрос о поиске в местный роутер, который рассылает широковещательный запрос во все сети, которые имеют узлы, принадлежащие заданной зоне. Протокол информации зоны (Zone Information Protocol - ZIP) координирует эти действия.

ZIP поддерживает соответствие номер сети/номер зоны в информационных таблицах зоны (zone information tables-ZIT). ZIT хранятся в роутерах, которые являются основными пользователями ZIP, однако конечные узлы используют ZIP в процессе запуска для выбора своих зон и получения межсетевой информации о зонах. ZIP использует маршрутные таблицы RTMP для отслеживания изменений в топологии сети. Если ZIP находит данные о маршрутной таблице, которых нет в данной ZIT, она образует запись данных о новой ZIT. На

1.6 Транспортный уровень

Транспортный уровень AppleTalk реализуется двумя основными протоколами AppleTalk: AppleTalk Transaction Protocol (ATP) (Протокол транзакций AppleTalk) и AppleTalk Data Stream Protocol (ADSP) (Протокол потока данных АppleTalk). АТР является транзакционно-ориентированным, в то время как ADSP является ориентированным по потоку данных.

1.6.1 Протокол транзакций AppleTalk (ATP)

ATP является одним из протоколов транспортного уровня Appletalk. АТР пригоден для применений, базирующихся на транзакциях, которые можно встретить в банках или магазинах розничной торговли.

В транзакции АТР входят запросы (от клиентов) (requests) и ответы (от служебных устройств) (replies). Каждая пара запрос/ответ имеет отдельный ID транзакции. Транзакции имеют место между двумя гнездами клиентов. АТР использует транзакции "точно-один раз" (exactly once - XO) и "по крайней мере один раз" (at-least-once - ALO), Транзакции ХО требуются в тех ситуациях, когда случайное выполнение транзакции более одного раза неприемлемо. Банковские транзакциии являются примером таких неидемпотентных (nonidempotent) ситуаций (ситуаций, когда повторение какой-нибудь транзакции вызывает проблемы, что достигается тем, что делаются недействительными данные, участвующие в данной транзакции).

АТР способен выполнять наиболее важные функции транспортного уровня, в том числе подтверждение о приеме данных и повторную передачу, установление последовательности пакетов, а также фрагментирование и повторную сборку. АТР ограничивает сегментирование сообщений до 8 пакетов; пакеты АТР не могут содержать более 578 информационных байтов.

1.6.2 Протокол потока данных AppleTalk (ADSP)

ADSP является другим важным протоколом транспортного уровня Apple Talk. Как видно из его названия, ADSP является ориентированным по потоку данных, а не по транзакциям. Он организует и поддерживает полностью дублированный поток данных между двумя гнездами в объединенной сети AppleTalk.

ADSP является надежным протоколом в том плане, что он гарантирует доставку байтов в том же порядке, в каком они были отправлены, а также то, что они не будут дублированы. ADSP нумерует каждый байт, чтобы отслеживать отдельные элементы потока данных.

ADSP также определяет механизм управления потоком. Пункт назначения может в значительной степени замедлять передачи источника путем сокращения размера объявленного окна на прием.

ADSP также обеспечивает механизм сообщений управления "выхода из полосы" (out-of-band) между двумя объектами AppleTalk. В качестве средства для перемещения сообщений управления выхода из полосы между двумя объектами AppleTalk используются пакеты "внимания" (attention packets).Эти пакеты используют отдельный поток номеров последовательностей, чтобы можно было отличать их от обычных пакетов данных ADSP.

1.7 Протоколы высших уровней

AppleTalk обеспечивает несколько протоколов высшего уровня. Протокол сеансов AppleTalk (AppleTalk Session Protocol - ASP) организует и поддерживает сеансы (логические диалоги) между клиентом AppleTalk и служебным устройством. Протокол доступа к принтеру (Printer Access Protocol - РАР) AppleTalk является ориентированным по связи протоколом, который организует и поддерживает связи между клиентами и служебными устройствами (использование термина printer в заголовке этого протокола является просто исторической традицией). Эхо-протокол AppleTalk (AppleTalk Echo Protocol - AEP) является очень простым протоколом, генерирующим пакеты, которые могут быть использованы для проверки способности различных узлов сети создавать повторное эхо. И наконец, Протокол ведения картотеки AppleTalk (AppleTalk Filing Protocol - AFP) помогает клиентам коллективно использовать служебные файлы в сети.

2. Среда ArcNet

Среда ArcNet (Attached resource computer Network) была разработана Datapoint Corporation в 1977 году. Это простая, гибкая, недорогая сетевая архитектура для сетей масштаба рабочей группы. Первые платы ArcNet были выпущены в 1983 году.

Технология ArcNet — предшественница стандартов IEEE Project 802, но в целом она соответствует категории IEEE 802.4. В ней определяются стандарты для сетей с топологией “шина”, методом доступа с передачей маркера, построенных на основе широкополосного кабеля. Сеть ArcNet может иметь топологию “звезда” или “шина”.

2.1 Функционирование

ArcNet использует метод доступа с передачей маркера, топологию “звезда-шина” и работает на скорости 2,5 Мбит/с. Преемница сети ArcNet — ArcNet Plus — работает на скорости 20 Мбит/с.

Поскольку ArcNet использует передачу маркера, компьютер в сети ArcNet, чтобы начать передачу данных, должен получить маркер. Маркер переходит от одного компьютера к другому согласно назначенным им порядковым номерам, независимо от их физического местонахождения. Это значит, что маркер движется от компьютера 1 к компьютеру 2, даже если компьютер 1 находится на одном конце сети, а компьютер 2 — на другом.

Стандартный пакет ArcNet содержит: адрес приемника; адрес источника; до 508 байтов данных (в ArcNet Plus — 4096 байтов данных).

2.2 Аппаратное обеспечение

Каждый компьютер соединяется с концентратором кабелем. Концентраторы могут быть пассивными, активными и интеллектуальными (smart). Как Вы уже знаете, пассивные концентраторы просто осуществляют физический контакт проводов. Активные концентраторы способны восстанавливать и ретранслировать сигналы. Интеллектуальные концентраторы — это активные концентраторы, обладающие диагностическими средствами (например, возможностью обнаружить изменения в конфигурации и удаленно управлять работой сетевых устройств).

Стандартным для ArcNet кабелем является коаксиальный кабель RG-62 A/U с волновым сопротивлением 93 0м. ArcNet поддерживает также витые пары и оптоволоконный кабель. Расстояние между компьютерами зависит от кабельной системы и топологии.

При использовании коаксиального кабеля с BNC-коннекторами максимальная длина кабеля —610м (2000 футов), если сеть топологии “звезда”, и 305 м (1000 футов), если сеть топологии “шина”.

При использовании неэкранированной витой пары с соединителями RJ-11 или RJ-45 максимальная длина кабеля — 244 м (800 футов) как при топологии “звезда”, так и при топологии “шина”.

2.2.1 Платы сетевого интерфейса

Платы ArcNet производятся многими поставщиками, включая SMC, Thomas-Coonrad и Puredate. Стандартные коаксиальные платы должны иметь разъемы BNC. Когда ArcNet конфигурируется как линейная шина, для подключения к плате используются T-образные разъемы. При установке платы на бездисковой рабочей станции требуется ППЗУ.

2.2.2 Активный и пассивный концентратор

Активный концентратор передает усиливает сигнал в сети. Рабочие станции могут находиться на расстоянии до 600 м. от активного концентратора. Большинство активных концентраторов имеют 8 портов для подключения рабочих станций, пассивных концентраторов или дополнительных активных концентраторов. К неиспользуемым портам терминаторы подключать не обязательно.

Пассивный концентратор имеет 4-портовый разъем с гнездами BNC и используется как центр коммутации и разделитель сигнала. Рабочие станции могут удаляться от пассивного концентратора не более чем на 100 м. К каждому неиспользуемому порту пассивного концентратора должен подключаться терминатор.

2.2.3 Кабели и разъемы и терминаторы ArcNet

В сетях ArcNet используется 93-омный коаксиальный кабель. Для подключения сегментов кабеля к интерфейсным платам, активным и пассивным концентраторам используются разъемы BNC. Такие кабели в различных вариантах производит сейчас множество фирм.

При использовании шинной топологии к BNC-разъему подключается Т-образный разъем, который обеспечивает подключение двух кабельных концов (вход и выход). Вам потребуются Т-разъемы для каждой рабочей станции и по два разъема для каждого используемого повторителя.

Ко всем неиспользуемым портам пассивных концентраторов подключаются терминаторы.

К сетям ArcNet применяются следующие правила и ограничения:

• Большинство активных концентраторов имеют 8 узлов. Рабочие станции могут удаляться от активного концентратора на расстояние до 600 м.

• Вы можете подключать активные концентраторы друг к другу, образуя иерархическую конфигурацию. Максимальное расстояние между двумя активными концентраторами - 600 м.

• Вокруг четырехпортового пассивного концентратора могут группироваться до 3 рабочих станций. Одно соединение остается для активного концентратора или файлового сервера. Каждая рабочая станция может удаляться от такого концентратора не более чем на 30.5 м.

• Ко всем неиспользуемым портам пассивных концентраторов подключаются колпачки-терминаторы.

• Максимальное расстояние между станциями противоположных концов многосегментной сети - до 2000 м.

• При использовании шинной конфигурации максимальная длина магистрали в сегменте - 305 м.

• Максимальное число станций - 255.

Каждой станции в ArcNet присваивается адрес от 1 до 255.

Хотя обычно считается, что ArcNet имеет низкую пропускную способность, при использовании активных концентраторов она поддерживает длину кабеля до 2000 м. Ее хорошо использовать для текстовых приложений, когда пользователь не обращаются часто к серверу. Последние версии ArcNet поддерживают волоконно-оптические кабели и кабели типа "витая пара". Когда определяющим фактором является не скорость передачи, а цена, ArcNet будет хороши выбором. Она обеспечивает гибкие кабельные схемы и длинные магистрали и поддерживает в той же локальной сети звездообразные конфигурации.

Некоторые разработчики объявили недавно о создании сети ArcNetplus - совместимой с ArcNet версией со скоростью передачи 10 Мбит/сек. Обе версии могут использовать одну и ту же локальную сеть. ArcNetplus поддерживает передачу пакетов большего размера и в 8 раз больше рабочих станций. Ниже описываются стандартные компоненты сети ArcNet.

Используемая литература

1. Справочник Novell Netware 4, С.Б. Орлов, Глава 12. Методы построения сетевого интерфейса и топология сети.

2. Microsoft Corporation Компьютерные сети: Учебный курс./ Пер. с англ. – М.: Издательский отдел “Русская редакция” ТОО “Channel Trading Ltd.”, - 2-е изд., испр. и доп. – 1998.