Beschreibung
Das vorliegende Buch nutzt die Methoden der parallelen Programmierung und realisiert auf Kernel-Ebene Algorithmen und Datenstrukturen, die das Zusammenwirken der vielen Teile eines echtzeitfähigen Kommunikationsnetzwerkes transparent machen. Das Netzwerk wird als Echtzeit-Multitaskingsystem modelliert, das als "Fundamente" die typischen Kernfunktionen eines Echtzeitbetriebssystems und die Multitasking-Fähigkeit der Intel-Prozessorarchitektur (Pentium) nutzt. Das Buch zeigt, wie die typischen Layer eines lokalen Computernetzwerks (Phys Layer 1, MAC Layer 2a, LLC Layer 2b und Transport Layer 4 mit UDP) als Tasks abgebildet und in das Multitaskingsystem integriert werden können. Die Tasks führen die Protokolle ihrer Layer als parallele Programme aus, die sich als Kernelerweiterungen präsentieren und dafür sorgen, dass der rege vertikale und horizontale Botschaftenaustausch innerhalb der Rechner und zwischen den Rechnern verklemmungsfrei und sicher abläuft. In Konsequenz führt die Nutzung dieser Methode zu einer Implementierung, die die vielen Rechner im Kommunikationsnetz wie einen einzigen Parallelrechner mit Echtzeitverhalten aussehen lässt. Das Buch besteht aus fünf Kapiteln. Das 1. Kapitel behandelt den MAC Layer 2a ( Medium Access Control). Als Mediumzugangskontrolle wird das priorisierte tokenpassing-Verfahren implementiert und verifiziert. Die wesentlichen Strukturmerkmale des MAC-Layers sind die Receive Machine (RxM), die Transmit Machine (TxM) und als Herzstück die Access Control Machine (ACM). Die Receive Machine korrespondiert mit dem Physical Layer und bekommt von dort sogenannte MAC Protocol Data Units (PDUs). Sie überprüft die Frame Check Sequence (FCS) der individuellen PDUs, stellt Fehlermeldungen des UART fest und gibt die Ergebnisse weiter an den LLC Layer und die Access Control Machine. Die Transmit Machine bekommt Daten Frames von der Access Control Machine, berechnet von jedem die Frame Check Sequence, hängt sie an die Daten Frames an und schickt sie als MAC PDUs an den Physical Layer. Die Access Control Machine stellt sich als eine endliche Zustandsmaschine dar (finite state machine) und bestimmt, wann ein Frame in das Netz geschickt wird. Zu diesem Zweck kooperiert sie mit den ACMs aller anderen Rechner. Das 2. Kapitel behandelt den LLC Layer 2b (Logical Link Control). Sie ist die logische Schnittstelle zwischen dem MAC Layer und dem Transport Layer. Ihre Aufgabe ist es, für eine effiziente und zuverlässige Kommunikation zwischen zwei Rechnern zu sorgen. Das dort implementierte Sicherungsprotokoll realisiert einen sogenannten bestätigten verbindungsunabhängigen Dienst, der für tokenbus-basierte Kommunikationsnetze typisch ist. Es zeichnet sich durch seine Robustheit aus, das mit allen Attacken auf den Bitstrom im Netz fertig wird. Durch die Verteilung von Exemplaren dieses Protokolls auf "maßgeschneiderte" LLC-Tasks, werden sichere Datenübertragungen parallel zwischen den Anwender-Tasks beliebig vieler Rechnern möglich. Das 3. Kapitel behandelt das User Datagram Protocol (UDP) im Transport Layer 4. In tokenbusbasierten Kommunikationsnetzen wird bevorzugt UDP eingesetzt. Die typischen Merkmale für dieses Protokoll sind folgende: Es garantiert, dass Botschaften eines Anwenderprogramms abgeschickt werden, aber es garantiert nicht, dass diese Botschaften beim Anwenderprogramm des Empfängers auch ankommen. Bei UDP werden als ultimative Ziele nicht Tasks "genannt", sondern abstrakte Zielpunkte, sogenannte protocol ports. Auch ordnet das Protokoll nicht durcheinandergekommene Botschaften. Hier Ordnung zu schaffen, liegt optional beim Anwender. Um dies zu ermöglichen, sind die erforderlichen Datenstrukturen und ParallelAlgorithmen als Kernelerweiterungen implementiert. Das 4. Kapitel behandelt die verbindungsorientierte LLC-Kommunikation. Es analysiert die verbindungslose Kommunikation und zeigt, dass sich der Nutzungsgrad des LANs mit der Anzahl der Rechner dramatisch verringert. In einem solc
