Previous: 4.1.4 Сети управления и сбора данных в реальном масштабе времени (CAN)    UP: 4.1 Локальные сети (обзор)     Next: 4.1.6 Сети FDDI

4.1.5 Локальные сети ArcNet

Семенов Ю.А. (ИТЭФ-МФТИ)
Yu. Semenov (ITEP-MIPT)

ARCNET - (attached resource computing network - смотри также http://www.smc.com/network/arcnet) представляет собой стандарт на локальные сети, разработанный корпорацией datapoint в 1977 году. Эта сеть базируется на идее маркерной шины и может позволить реализовать топологию шины, кольца или звезды при скорости обмена 2,5Мбит/с. Сеть строится вокруг активных и пассивных повторителей (HUB). Активные повторители (обычно 8-канальные) могут соединяться друг с другом, с пассивными повторителями/разветвителями и оконечными ЭВМ (рабочими станциями). Длина таких соединений, выполняемых 93-омным коаксиальным кабелем (RG-62, разъемы BNC), может достигать 600м. Допускается применение скрученных пар (RS485) или оптического волокна. Пассивный 4-входовый повторитель позволяет подключать до трех рабочих станций кабелем длиной до 35 м, один из входов всегда занят соединением с активным повторителем. Пассивные повторители не могут соединяться друг с другом. Активные повторители могут образовывать иерархическую структуру. Максимальное число рабочих станций в сети равно 255. Предельная суммарная длина кабелей многосегментной сети составляет около 7 км. Схема соединений в сети arcnet показана на рис. 4.1.5.1 (пунктиром обозначены возможные связи с другими активными повторителями или маршрутизаторами).

В настоящее время разработан стандарт arcnet plus, рассчитанный на скорость обмена до 20 Мбит/с, совместимый с прежней версией. Новый стандарт позволяет строить сети с числом станций в 8 раз больше, чем старый. Если в сети присутствуют узлы, рассчитанные на разную скорость обмена, выбор полосы пропускания осуществляется при установлении связи. Соединение с другими сетями (например, Ethernet, Token Ring или Интернет) возможно через специальные шлюзы, мосты или маршрутизаторы.

Каждому узлу в сети присваивается уникальный адрес в диапазоне от 1 до 255. Стандарт arcnet поддерживает работу с пакетами двух длин: <253 или 506. Отличительной особенностью сети является низкая избыточность - заголовки пакетов имеют длину 3-4 байта. Все пакеты в arcnet начинаются с байта, содержащего единицы во всех разрядах. Всего в arcnet используется пять разновидностей пакетов:

• Пакет маркер (itt-приглашение). Рабочая станция, получившая такой пакет, может что-нибудь послать.
• Запрос свободного буфера (FBE - free buffer enquire). Служит для выяснения возможности приема данных получателем.
• Подтверждение получения (ACK), посылается в ответ на FBE при корректном приеме.
• Отрицательное подтверждение (NAK), посылается в случае приема с ошибкой.
• Пакет, содержащий информацию, адрес получателя, отправителя и контрольную сумму.

Сеть Arcnet допускает фрагментацию (ANSI 878.2) сообщений и инкапсуляцию (ansi 878.3) пакетов, отвечающих требованиям других протоколов.

Рис. 4.1.5.1. Топологическая схема сети Arcnet

Все кадры начинаются с аппаратного заголовка и завершаются пользовательскими данными, в начале которых всегда присутствует программный заголовок. Между аппаратным и программным заголовками вводится заполнитель, обеспечивающий постоянство длин пакетов. Этот заполнитель удаляется интерфейсом так, что программа его не видит.

Короткие кадры могут содержать от 0 до 249 байт полезной информации. Длинные кадры могут нести от 253 до 504 байт. Для того, чтобы иметь возможность работать с кадрами, содержащими 250, 251 или 252 байт информации, введен специальный формат (exception). Форматы этих кадров ARCNET представлены на рис. 4.1.5.2.

Эти пакеты представлены так, как их видит программное прикладное обеспечение, по этой причине это представление иногда называется “буферным”. Пакеты в сети выглядят несколько иначе: идентификатор места назначения дублируется, заполнитель между полем смещения и идентификатором протокола вообще не пересылается.

arcnet позволяет делить длинные внешние пакеты или сообщения на ряд фрагментов, максимальное число которых может достигать 120.

Поле флаг фрагментации указывает на наличие фрагментации пакета. Не фрагментированные пакеты имеют этот флаг равный нулю. Для первого пакета фрагментированного сообщения этот флаг равен ((t-2)*2)+1, где t - полное число фрагментов.

Рис. 4.1.5.2 Форматы кадров ARCNET

Пакеты, несущие в себе последующие части сообщения, имеют в этом поле код равный ((N-1)*2), где N - номер фрагмента. Так пятый фрагмент сообщения будет содержать в поле флага фрагментации код 8. Принимающая станция может идентифицировать последний фрагмент сообщения, так как он будет иметь флаг фрагментации больше, чем у первого фрагмента. Значения флага фрагментации более 0xEE запрещены.

Значение флага фрагментации 0xFF используется для пометки кадров специального формата (exception). Все фрагменты одного и того же сообщения имеют идентичные поля номера по порядку.

IP и ARP-дейтограммы инкапсулируются в соответствующие ARCNET пакеты. Если длина дейтограмм превосходит 504 октета, они делятся на фрагменты и пересылаются по частям. Взаимосвязь IP- и 8-битных ARCNET адресов осуществляется с помощью протокола ARP (см. RFC-826. Plammer D., “An Ethernet Address Resolution Protocol”, MIT, Nov. 1982).

Можно устроить так, чтобы младшие 8 бит IP-адреса совпадали с ARCNET адресом. В этом случае ARP-протокол не потребуется. Но этот путь не рекомендуется, так как он менее гибок. Все широковещательные и мультикастинг IP-адреса должны соответствовать ARCNET-адресу 0.

Корпорация Datapoint использует следующие идентификаторы протоколов: 212 (десятичное) для IP, 213 - для ARP и 214 - для протокола RARP.

Сети ARCNET отличаются дешевизной, простотой установки и эксплуатации. За последнее время в связи с резким удешевлением Ethernet-интерфейсов это преимущество несколько нивелировалось. Взаимодействие ARCNET и Интернет описано в документе STD-46.