Đang tải... (xem toàn văn)
Lập trình mô phỏng giao thức mạng Token Ring bằng ngôn ngữ Java. Project là bài tập lớn học phần Mạng máy tính của Viện Điện tử viễn thông, trường đại học Bách Khoa Hà Nội. Mục đích của project nhằm giúp sinh viên nắm bắt được cách hoạt động của giao thức Token trong mạng máy tính.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THƠNG BÁO CÁO BTL MẠNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI: LẬP TRÌNH MƠ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA GIAO THỨC TOKEN RING Giảng viên hướng dẫn: Nhóm sinh viên: Nhóm 15 Hà Nội, 05/2017 MỤC LỤC GIỚI THIỆU VỀ GIAO THỨC TOKEN RING / IEEE 802.5 1.1.Sơ lược lịch sử Mạng Token Ring ban đầu phát triển IBM vào năm 1970 Đảm bảo tốc độ truyền Mbps 16 Mbps, chuẩn IEEE chuẩn hóa với mã IEEE 802.5, ISO công nhận với mã ISO 8802.5 Token Ring mạng IEEE 802.5 tương thích, đặc điểm kỹ thuật khác theo cách nhỏ Mạng Token Ring IBM xác định sao, với tất đầu cuối kết nối với thiết bị gọi đơn vị truy cập đa mục (MSAU) Ngược lại, IEEE 802.5 không định tôpô, tất thực IEEE 802.5 dựa Các khác biệt khác tồn tại, bao gồm loại phương tiện truyền thông (IEEE 802.5 không định loại phương tiện truyền thông, mạng Token Ring IBM sử dụng dây xoắn đơi) kích thước trường thơng tin định tuyến Một loạt công nghệ mạng cục khác phát triển vào đầu năm 1970, Cambridge chứng minh tiềm topo vòng nối tiếp token nhiều nhóm toàn giới bắt đầu thực triển khai riêng Tại Phòng thí nghiệm nghiên cứu IBM Zurich, Werner Bux Hans Müller đặc biệt nghiên cứu thiết kế phát triển công nghệ vòng token IBM, làm việc sớm MIT dẫn đến việc Proteon 10 Mbit / s Pronet-10 mạng token ring vào năm 1981, năm mà máy trạm nhà cung cấp Apollo Computer giới thiệu 12 Mbit / s Token Ring Apollo (ATR) mạng độc quyền họ Chạy cáp đồng trục 75-ohm RG-6U.Proteon sau phát triển 16 Mbit / s phiên chạy không che chở cáp cặp xoắn IBM tung sản phẩm độc quyền họ vào ngày 15 tháng 10 năm 1985 Nó chạy tốc độ Mbit / s đính kèm từ máy tính IBM, máy tính cỡ trung máy tính lớn Nó sử dụng topo vật lý có cấu trúc có dây, chạy qua cáp xoắn đơi bảo vệ, sau trở thành sở cho tiêu chuẩn (ANSI) / IEEE 802.5 Trong thời gian này, IBM lập luận mạnh mẽ mạng LAN vòng tròn mã thơng báo tốt Ethernet, đặc biệt tải, tuyên bố thảo luận gay gắt Năm 1988, nhẫn token chuẩn 16 Mbit / s tiêu chuẩn hóa nhóm làm việc 802.5, tăng lên đến 100 Mbit / s chuẩn hóa tiếp thị thời gian suy giảm tồn vòng token Tuy nhiên, khơng sử dụng rộng rãi, "IBM khơng xem vòng loại tín hiệu tốc độ cao yêu cầu phần lớn khách hàng định khơng cung cấp gói lên tới 100 Mbps sản phẩm " ), 1000 Mbit / s phê duyệt vào năm 2001, khơng có sản phẩm mang đến cho thị trường hoạt động tiêu chuẩn đến bế tắc fast Ethernet Gigabit Ethernet chiếm ưu khu vực địa phương thị trường mạng 1.2.Mạng Token Ring IEEE 802.5 tạo thành hai phần: mô tả tiêu chuẩn Lớp Vật lý mơ hình OSI mơ hình khác xác định lớp MAC lớp Liên kết Dữ liệu OSI Ngồi Ethernet LAN cơng nghệ LAN chủ yếu khác dùng Token Ring Nguyên tắc định nghĩa tiêu chuẩn IEEE 802.5 Phương pháp truy cập mạng gọi Token passing, phương pháp truy cập xách định, xung đột ngăn ngừa cách thời điểm trạm truyền tín hiệu Điều thực việc chuyển tín hiệu đặc biệt gọi Token (thẻ bài) xoay từ trạm qua trạm khác Mỗi trạm gửi liệu nhận thẻ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA GIAO THỨC TOKEN RING 2.1.Kiến trúc Kiến trúc Token Ring điển hình bắt đầu với vòng vật lý Trong thực tế, máy tính nối với vòn cap hình sao, máy tính mạng nối với hub trung tâm Hình 1: Sơ đồ mạng Token Ring Vòng logic biểu thị đường thẻ (token) máy tính Vòng cáp vật lý thực tế nằm hub Người dùng thành phần vòng, họ lại nối kết với vòng qua hub 2.2.Đặc điểm Token Ring Mạng có đặc tính sau: - Cấu hình star ring Phương pháp truy cập: chuyển thẻ (token passing) Cáp UTP STP Tốc độ truyền 4Mbps 16Mbps Truyền dải gốc 2.3.Kiểm soát truy cập Quá trình truyền liệu sau: - - Các khung thông tin trống rỗng lưu hành liên tục vòng Khi máy tính có tin nhắn để gửi, seizes mã thơng báo Máy tính sau gửi khung Khung sau kiểm tra máy trạm Máy trạm xác định thân đích đến thư chép từ khung thay đổi mã thông báo trở Khi khung trở lại người khởi tạo, thấy mã thơng báo thay đổi thành thông điệp chép nhận Nó loại bỏ tin nhắn từ khung Khung tiếp tục lưu hành khung "trống", sẵn sàng để thực máy trạm có tin nhắn để gửi 2.4.Giao thức Token Ring Khi nút cần truyền tải thơng báo, q trình gửi sau xảy Xem biểu đồ Gửi tín hiệu Token Ring Hình 2: Sơ đồ thuật tốn gửi Nút phải dừng truyền sau mười mili giây đợi cho token đến xung quanh lần có nhiều liệu để gửi Mã thơng báo lưu hành xung quanh vòng, theo sau thơng báo, qua nút đích, trở nút nguồn Khi qua nút đích, nút chép liệu vào nhớ riêng (Các bit A C byte trạng thái frame sử dụng để báo hiệu nút gửi đến node sống frame chép) Khi nút nguồn nhận mã thông báo bận, truyền lại mã thơng báo miễn phí Khi nhận liệu sau mã thơng báo, khơng truyền lại nó, loại bỏ tin nhắn từ vòng Biểu tượng Token Nhận Sơ đồ thuật toán bên minh họa trình tổng quát yêu cầu cho nút nhận khung Hình 3: Sơ đồ thuật tốn nhận 2.5.Phương pháp vận hành vòng chuyển thẻ Khi máy tính mạng Token Ring đăng nhập mạng, mạng tạo thẻ (token) Thẻ du ngoạn quanh vòng, thăm dò máy tính đến có máy tính phát tín hiệu cho biết muốn truyền liệu giành quyền điều khiển thẻ “Thẻ bài” luồng bit định sẵn, cho phép máy tính đặt liệu lên cáp mạng Máy tính khơng truyền liệu lên cáp đoạt quyền sở hữu thẻ bài; thẻ chịu điều khiển máy tính, máy tính lại khơng thể tiến hành truyền liệu Hình 4: Thẻ Token ring chạy quanh khung theo chiều kim đồng hồ Sau đoạt thẻ máy tính gởi khung liệu lên mạng.Khung tiếp tục chuyển vòng dừng lại máy tính có địa khớp với địa đích khung Máy tính đích chép khung liệu sang vùng nhớ đệm đánh dấu vào trường trạng thái (frame status) khung để thông báo liệu tiếp nhận.Khung liệu lại quay máy gửi theo vòng quay, truyền xác nhận thành công Máy gửi loại bỏ khung liệu khỏi vòng gửi lên vòng thẻ Mỗi lần có thẻ hoạt động mạng thẻ xoay vòng theo chiều Nếu thẻ có sẵn, máy tính đóng vai trò chuyển tiếp chiều, tái tạo thẻ chuyển Nhận biết máy tính: Khi máy tính đăng nhập, hệ thống Token Ring kết nạp máy tính để trở thành vòng Thủ tục bao gồm: - Kiểm tra xem có địa trùng hay khơng Thơng báo cho máy tính khác mạng biết diện máy tính Giám sát hệ thống: Máy tính đăng nhập mạng hệ thống Token Ring phân công giám sát hoạt động mạng nhằm đảm bảo khung liệu truyền nhận địa 2.6.Khn dạng frame IEEE 802.5 Hình 5: Mô tả kiến trúc frame cho giao thức 802.5 Sarting delimiter(SD): định định đầu frame SD bao gồm mẫu báo hiệu phân biệt với số liệu Nó mã hóa: JK0JK000 Access control (AC): có dạng PPPTMRRR, PPP RRR bit đầu ưu tiên biến liệu, M bit giám sát T frame token hay số liệu Frame control (FC): cho biết có phải frame số liệu LLC hay không Nếu bit field điều khiển hoạt động giao thức MAC ring 2.7.Các vấn đề dẫn đến phá vỡ hệ thống Việc thẻ : giải pháp sử dụng trạm Active monitor time out để hồi phục thẻ rỗi Một thẻ “bận” lưu chuyển không ngừng trạm monitor sử dụng monitor bit để “đánh dấu” (1) gặp thẻ “bận” qua Nếu gặp lại thẻ “bận” với bit đánh dấu chứng tỏ có thẻ “bận” quay vòng mãi, monitor đổi bit trạng thái thành “rỗi” chuyển tiếp vòng Các trạm lại theo dõi monitor sẵn sàng thay gặp cố ĐÁNH GIÁ GIAO THỨC TOKEN RING 3.1.Ưu điểm - Kỹ thuật đơn giản điểm-tới-điểm kỹ thuật số - khơng có tương tự - Tiêu chuẩn xoắn đơi trung bình giá rẻ dễ cài đặt - Dễ dàng phát hiệu chỉnh cố cáp - Deterministic giao thơng ưu tiên - Khơng có phần đệm liệu cần thiết khung, khung ngắn - Hiệu suất tuyệt vời điều kiện tải nặng Kể từ vòng cầu nối tập trung dây họ vào có hiệu vòng, kích thước vòng khơng có giới hạn thực tế 3.2.Nhược điểm - Sự cần thiết phải có chức giám sát - Trong điều kiện tải trọng thấp, chậm trễ đáng kể đợi token đến, mạng không hoạt động - Có thể yêu cầu nhiều dây điện để chạy cấu trúc bus - Việc truyền Token không thực xoay vòng bị đứt đoạn - Phải có chế kiểm tra Token để kiểm tra khôi phục Token bị 3.3.Hiệu suất giao thức CSMA/CD Token Ring Các phương pháp dùng thẻ phức tạp so với giao thức truy cập ngẫu nhiên CSMA/CD Hiệu không cao việc tải nhẹ Một trạm đợi lâu đến lượt Phương pháp dùng thẻ bài: khả điều hòa lưu thông mạng, lập chế độ ưu tiên cấp phát thẻ cho trạm cho trước Đặc biệt hiệu trường hợp tải nặng MÔ PHỎNG GIAO THỨC TOKEN RING Để mô hoạt động giao thức Token Ring, nhóm chúng em thực q trình mơ trêm mơi trường Java Sau giao diện chương trình: Hình 6: Giao diện chương trình mơ - Số lượng máy tính: Là nhập số lượng máy tính cần mơ mạng, số lượng máy tính từ đến máy Máy gửi: Là ô nhập địa máy muốn gửi liệu Máy nhận: Là ô nhập địa máy nhận liệu Nút mô phỏng: Sau nhập số liệu đầy đủ, ấn Mơ để chạy chương trình Nút dừng: Nút tạm dừng q trình mơ Nút tiếp tục: Nút cho phép mơ với số lượng máy tính nhập lần trước, thay đổi địa máy gửi máy nhận Nút Cancel: Xóa q trình mơ Dấu chấm tròn đỏ hình mơ tượng trưng cho Token mạng Khi mô với máy tính mạng, gửi liệu từ máy tới máy trình xảy sau: - Máy chiếm quyền điều khiển Token gửi khung liệu theo chiều kim đồng hồ tới máy 10 Hình 7: Máy chiếm quyền điều khiển thẻ gửi khung liệu - Máy nhận khung liệu đồng thời đánh dấu vào trường trạng thái khung để báo hiệu nhận liệu gửi khung cho máy gửi( máy 2) theo chiều tương ứng 11 Hình 8: Máy nhận khung liệu gửi lại cho máy nhận Khi máy gửi (máy 2) nhận khung liệu từ máy nhận (máy 4) trình truyền liệu kết thúc Chế độ Auto: Mơ chế độ Auto, chương trình tự động lựa chọn thông số đầu vào số lượng máy cần mô phỏng, địa máy gửi, địa máy nhận, số lượng tin cần gửi 12 Hình 9: Chế độ Auto Như hình chương trình lựa chọn máy để mơ phỏng, máy gửi máy 3, máy nhận máy số lượng tin cần gửi tin TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Token_ring, truy nhập cuối ngày 8/5/2017 [2] http://ieeexplore.ieee.org/document/540214/?reload=true, truy cập lần cuối ngày 8/5/2017 [3] http://fit.mta.edu.vn/files/DanhSach/LTMANGC3.pdf , truy cập lần cuối ngày 8/5/2017 [4] http://codes-sources.commentcamarche.net/source/48238-simulation-lesreseaux-token-ring, truy cập lần cuối ngày 8/5/2017 13 ... nghệ vòng token IBM, làm việc sớm MIT dẫn đến việc Proteon 10 Mbit / s Pronet-10 mạng token ring vào năm 1981, năm mà máy trạm nhà cung cấp Apollo Computer giới thiệu 12 Mbit / s Token Ring Apollo... chuyển tín hiệu đặc biệt gọi Token (thẻ bài) xoay từ trạm qua trạm khác Mỗi trạm gửi liệu nhận thẻ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA GIAO THỨC TOKEN RING 2.1.Kiến trúc Kiến trúc Token Ring điển hình bắt đầu với... Sơ đồ mạng Token Ring Vòng logic biểu thị đường thẻ (token) máy tính Vòng cáp vật lý thực tế nằm hub Người dùng thành phần vòng, họ lại nối kết với vòng qua hub 2.2.Đặc điểm Token Ring Mạng có