ARCNET 阿克网

ARCNET阿克网Network（ARCNET）是一个基带、令牌传递的网络系统，它是具有灵活的星形和总线拓扑结构和传输速度为2．5Mbps的廉价网。ARCNET在令牌总线网络拓扑结构中使用令牌传递协议，但它本身并不是IEEE标准。ARCNET由Datapoint于1977年开发，并被特许给其它一些公司。1981。年，标准微系统公司（SMC）开发了第一个基于令牌传递协议的单片LAN控制器，1986年又推出了支持总线拓扑结构的新型芯片集，现在的大部分工业标准ARCNET配置是基于这种新型芯片集技术的。典型的ARCNET配置如图A9所示。虽然普遍认为ARCNET吞吐量较低，但是若使用有源Hub，它可以支持的电缆长度达2000英尺。ARCNET适用于基于文本的应用以及用户很少访问文件服务器的办公环境。新版本的ARCNET支持光纤和双绞线电缆。由于它灵活的布线方案允许使用长干线，并能在同一局域网上采用星形配置，所以在更多地考虑价格而非速度因素时，ARCNET是一非常好的选择。另外，ARCNET电缆与IBM3270终端和IBM主机之间相连的电缆类型相同，所以在有些建筑中可能已经铺设了这种电缆。ARCNET是一个非常强健的网络，并不象同轴电缆以太网只要电缆松了或没有连接就容易出错。这部分是由于它的拓扑结构，部分是由于它较低的传输速率所造成的。如果将工作站连接到Hub的电缆没有连接或断了，只有该工作站联网瘫痪而不是整个网络瘫痪。令牌传递协议要求每个事务都被应答，所以实际上不会发生错误。不过ARCNET的吞吐量较其它网络方案要小得多。注意图A－9中工作站电缆布线的灵活性。首先，ARCNET采用的是分布式星形拓扑结构，也就是说工作站连接到Hub，Hub也可以连接到其它Hub。这种布局非常适用于多楼层办公方案，其中可以使用长干线连接不同楼层和部门，然而部门从有源或无源Hub可分枝用线连成星形配置。这种用一根主干线连接一组工作站的性能节省了开支。虽然ARCNET具有灵活性的特点，但它没有象以太网和令牌环网一样成为主要网络产品，部分原因是它从未标准化，也没有由主要公司推向市场。最近几个ARCNET供应商推出了ARCNETplus，速率为20Mbps的ARCNET版本，它与速率为2．5Mbps的ARCNET兼容，可以用于同一LAN上。基本做法是：每个节点都能“通知”其它节点自己的传输能力，这样如果快节点需要与慢节点通信，快节点将逐步降低速度以便进行对话。ARCNETplus支持更大的报文分组，是ARCNET工作站的8倍。另外它能利用桥接器和路由器与以太网、令牌环网以及TCP／IP网络相联，这是因为ARCNETplus支持IEEE802．2逻辑链路控制标准。标准ARCNET网络的典型组成部分如下所述。网络接口板ARCNET板可以从许多供应商，包括标准微系统公司和Thomas－Conrad公司处得到。标准同轴电缆接口板后部应带有一个BNC连接器，当ARCNET配置成线性总线时，T型连接器用于与卡上BNC连接器相连，卡上跳线跨接成指明这种总线配置。如果卡安装于无盘工作站，卡上必须装有远程启动芯片。ARCNET接口板上具有能为工作站设置节点地址的双列直插开关，必须为网络上每一个节点分配一个1～255范围内的唯一地址。如果准备增添更多的工作站，则应该将工作站号码记录在接口卡的面板和日志本中。号码最小的工作站将向所有工作站广播一个允许令牌，准许它们使用电缆，其它工作站则根据它们的地址号码来使用电缆。有源Hub有源Hub是调整和放大信号强度的网络中继装置。工作站与有源Hub之间的距离可达2000英尺。大部分有源Hub有8个端口与工作站、无源Hub或另外的有源Hub相连。有源Hub是自己终结的，不需要终结端口。无源HUB无源Hub是一个带有BNC插孔的四端口连接器，用作连线中心和简单的信号分路器。工作站与无源Hub之间的相距不得超过100英尺，它的每一个不用端口必须被终结。图A10所示为采用无源Hub的三工作站网络。ARCNET布线虽然许多供应商提供了双绞线和光缆，ARCNET的标准布线是93欧姆的RG－62A／U同轴电缆。在有源Hub间使用光缆主干道。并供外部使用的配置是可能的。可以用BNC连接器将同轴电缆连到有源Hub、无源Hub和网络接口卡。从供应商处可以买到便于传送的预先切好标准长度的ARCNET同轴电缆，还可以采用整捆电缆，但是必须利用供应商那里买来的同轴电缆剥线和压接工具安装BNC连接器。注意同样可买到填充有防火介质电缆、非填充内部电缆、地下标称电缆和架空标称电缆。如果使用了不同介质的电缆，就需要相应的电缆连接器。BNC同轴电缆连接器连接器用来安装在专门截断的电缆末端。BNC同轴电缆连接器包括一个中心插针，一个机套以及一个强制执行套筒。BNCT型连接器在总线拓扑结构中，T型连接器连到ARCNET网卡后部的BNC连接器上，它提供信号入和出两个电缆连接口。每个工作站需要一个T型连接器，每个中断器需要二个T型连接器。BNC终结器所有未用的无源Hub端口上都需安装93欧姆的BNC终结器。下面是ARCNET网的规则与限制：□大多数有源Hub有8个端口，连接的节点工作站可与之相距600米（2000英尺）远。□能将有源Hub连接成分层结构，有源Hub间距离最大为600米（2000英尺）。□四端口的无源Hub可以与最多3台工作站相连，另一个连到有源Hub或文件服务器。每个工作站与无源Hub相距不得超过30．5米（100英尺）。□无源Hub不能连接到其它无源Hub上，但可以连接到有源Hub，其距离不得超过30．5米（100英尺）。□必须用93欧姆终结器来终止无源Hub的未用端口。□多段网络最远端点的工作站间最大距离为20，000英尺，大约4英里。□如果工作站连成总线结构，总线段的最大干线长度为305米（1000英尺）。□工作站点的最大数目为255。ARCNET网络的问题相对而言容易隔离。这些问题有时是因为没有安装终结电阻，或者是网络地址有重复，所以首先应检查上述几项，还要检查一下Hub的指示灯，保证站点间的连接有效。问题还可能是有源Hub或无源Hub，或网卡出现了故障，它们可以通过对网络分段的方法来隔离，包括在必要的地方断开与Hub相连的电缆，并加上终结器。如果问题解决了，就可以定位问题出现在哪个分支；如果问题还没有解决，就需要在另一位置分段网络，继续上述过程直到找到出现问题的地方为止。必要时换掉出问题的网络接口卡、电缆段或Hub。当然，大部分的ARCNET供应商提供了网络管理软件，可以更加方便地发现出错节点及其它问题。ARCNETFrameFormatsARCNET帧格式□应邀传送（ITT）帧是令牌帧，工作站想发送时可获得一个令牌。□空闲缓冲区查询（FBE）帧决定目的节点是否能够接收发送节点的数据。□确认（ACK）帧是对FBE的肯定应答。□不确认（NAK）帧由目的节点传送给发送结点，表明它不能接收数据。□如图A－11所示，数据分组帧包含要传送的数据、源及目的节点地址、错误检测信息。ARCnet的构件在构造ARCnet网络时,所用关键硬件设备有两种:其一是有源Hub,其二是无源Hub.所谓有源Hub是指一种设备,可对网络信号进行分裂信号加以分裂.它无放大功能,不需要电源,只是将信号加以分裂.正因为无放大功能,无源Hub的电缆长度远不如有源Hub.这是ARCnet网络构成时的主要构件.除Hub外,第二种构件是ARCnet网卡,通常能以同轴电缆和双绞线两种方式之一进行工作.当同轴电缆卡要联接到双绞线网络时,必须使用一种称作banlun的设备,这是一种小型设备,可将同轴电缆联接器转换为双绞线联接器.第三种构件是93Ω的终结器。使用同轴电缆时,任何不用的无源Hub端口或电缆都要用终端器终接;使用双绞线时,终接器插入位于电缆末端的网卡上.ARCnet的操作ARCnetLAN的站传输像总线型LAN一样是广播式的,但对总线的访问决定于令牌.为说明这种网络的操作机制,假定在一条总线上有4个节点,其地址分别为1,10,25和255.在启动网络时,这四个工作站形成一个逻辑环.每个站都跟踪两个信息:·谁是后继者;·谁是前驱者.这两种信息分别由字母S(后继者)和P(先驱者)代表.一个工作站的后继者定义为逻辑环上具有较高地址的站;先驱者则定义为逻辑环上具有较低地址的站.在ARCnet中,站地址0用于广播地址,因此最小站地址为1,最大站地址为255.在构成逻辑环时规定,工作站地址为255的后继站地址为1，站地址为1的前驱站地址为255.工作站1.ARCnet帧结构像Ethernet一样,ARCnet传输单位也称为帧.帧结构如图3所示.图3(a)所示为邀请发送(ITT)令牌帧总是传递给它的后继工作站.(a)ITT帧ALERTEOTDIDDID(b)FBE帧ALERTENQDIDDID(c)ACK帧ALERTACK(d)NAK帧ALERTNAK(e)PAC帧ALERTSOHSIDDIDDIDCPDATACRCCRCARCnet帧不管是哪种帧,都由ALERT引导,类似于Ethernet中使用的前导码(见本刊今年第3期的局域网技术系列文章3).ALERT由6比特间隔的传号(1)组成.传号(1)由正脉冲后跟负脉冲组成的双脉冲表示.空号(0)由无脉冲表示.EOT是ASCII码中的传输结束控制符(04hex).后跟的两个字节都是DID(终点标识符)，即后继工作站的信息.重复使用DID的目的是增加可靠性.图3(b)是空闲缓冲器询问(FBE)帧.ENQ是ASCII字符集中的询问字符(05hex).它后跟的两个字节DID是想通过询问了解空闲缓冲器状态的工作站标识.DID重复使用也是为提高寻找终点工作站的可靠性.ACK(确认)帧由ALERT和ACK组成.ALERT的构成前面已有叙述,ACK是ASCII字符集中的确认字符(06hex).当响应FBE帧而发送ACK时,表示接收工作站具有可供使用的缓冲器空间.ACK帧所以没有DID字段,是因为这种帧是作为广播方式发送的。ACK帧如图3(c)所示。NAK(否认)帧如图3(d)所示.NAK是ASCII字符集中的否认字符(15hex).当响应FBE帧而发送NAK时，表示接收工作站不具有可供使用的缓冲空间.NAK帧也没有DID字段,其原因与ACK帧相同.图3(e)所示为数据帧。帧中SOH(标题开始)是ASCII字符集中的标题开始字符(01hex)。SID(源点ID)和(终点ID)表示源点和终点工作站的地址.CP(连续指针)字段指示工作站在存储器中找到的传输数据的起点.数据字段DATA具有可变长度,处于1字节和508字节之间，用以携带用户数据.2字节的CRC字段由发送站添加,用来保护Data字段.2.操作过程在启动时,首先要构成逻辑次序,即逻辑环，每个站都不断跟踪保持其前驱工作站和后继工作站的站标识.关于前驱和后继工作站的规定如表3所示，每个工作站将其自身的后继者(NID)设置为自身站地址(ID)加1,并按下述公式设置超时值(TimeOutt):TimeOut=146X(255-ID)μS具有最大地址值的工作站首先超时,于是它创建ITT帧,并将该令牌帧发送给它的后继站.如果在74us后没有响应,最大地址值的工作站便认为具有后继NID地址的站不存在，随后便将NID值增加1,再次发送DID为新值的ITT.这种过程重复直至该最大地址值的工作站找到自己的后继者为止.被找到的后继工作站像前驱工作站一样,重复此过程.一旦找到所有活动工作站,正常的令牌传递操作便可开始.配置时间在24到61us范围,取决于活动站的数目和工作站地址的值.为使TimeOut初始值为0和将配置时间减至最小,至少将ARCnet一个工作站地址设置为255.具有ITT帧的工作站在将令牌帧传递给后继站之前最多发送一帧.在数据帧被发送到终点节点之前,必须询问是否有足够的缓冲空间来接受帧.执行这种询问功能的是FBE帧.被询问的站如果有缓冲器可用,便发回ACK帧,否则发回NAK帧.发送FBE帧后一旦收到ACK帧,便可发送数据