Настройка сетей Microsoft дома и в офисе. Учебный курс
Шрифт:
Гарантированное распознавание конфликтов в сети возможно, только если время передачи фрейма минимальной длины превышает время, требуемое для передачи сигнала о конфликте наиболее удаленной сетевой станции. Если это условие выполняется, передающая станция в состоянии обнаружить конфликт, возникновение которого связано с передаваемым ею фреймом. Выполнение этого условия во многом зависит от длины минимального фрейма Ethernet, а также от размеров сетевых кабелей и скорости распространения электрических сигналов по кабелю. Значение этой скорости зависит от типа применяемого кабеля.
При разработке стандарта Ethernet учитывались условия, требуемые для распознавания возникающих
Предположим, что в нашем распоряжении имеется сеть 10BASE-5, скорость передачи данных в которой равна 10 Мбит/с. При этом время, затрачиваемое на передачу фрейма минимальной длины, составляет 57,5 мкс (575/10 x 106). Если применяется «толстый» коаксиальный кабель, то предельное расстояние, на которое распространяется сигнал, составляет около 13000 м. Это расстояние рассчитывается исходя из свойств материала и геометрических размеров кабеля. Поскольку в наших расчетах учитывается время, требуемое на передачу и получение сигнала, эту величину следует уменьшить в два раза, в результате чего будет получено значение, равное 6500 м. Следует отметить, что в документах, описывающих стандарт 10BASE-5, задается более серьезное ограничение. Это происходит из-за того, что необходимо учитывать предельно допустимое затухание полезного сигнала. Именно исходя из этих соображений максимальная длина сегмента кабеля 10BASE-5 выбирается равной пятистам метрам.
Разумеется, эта величина выбрана с определенным запасом, но тут имеется в виду возможность создания составных сетей, сконструированных на основе нескольких сегментов, соединенных повторителями. Этим устройства увеличивают мощность передаваемых между сегментами сигналов, благодаря чему можно построить мультисегментную сеть, обладающую значительной длиной. Для сетей стандарта 10BASE-5 максимальное количество сегментов ограничено пятью, а поскольку длина каждого из них составляет 500 метров, общая длина сети не превышает 2500 метров. Даже в такой мультисегментной сети условие обнаружения конфликтов выполняется с большим запасом, поскольку эта величина существенно меньше ранее определенного предельного значения, равного 6500 метрам. Реальная избыточность в данном случае будет несколько меньшей, поскольку повторителями вносятся искажения, а физические параметры кабеля и прочих сетевых устройств отклоняются от идеальных физических характеристик.
ПРИМЕЧАНИЕ
Предельный размер сети, вычисленный на основе характеристик кабеля и скорости передачи данных по ней, называется диаметром сети. Методики, применяемые для определения этого показателя, подробно рассматриваются в пятой главе.
В новых более скоростных версиях Ethernet (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) из-за большей скорости передачи фреймов уменьшается предельно допустимое расстояние между рабочими сетевыми станциями. Так, например, в сети Fast Ethernet эта величина равна 210 метрам, а в стандарте Gigabit Ethernet (по крайней мере, в его «медной» разновидности) не превышает 25 метров.
Оценка пиковой производительности Ethernet
Иногда бывает полезным знать «идеальную» пропускную способность сети Ethernet, когда отсутствует влияние дополнительных сетевых устройств и на быстродействии не сказываются конфликты. Это полезно на практике, когда требуется оценить максимальную производительность, требуемую от устройств, приобретаемых в целях модернизации существующей или прокладки новой сети.
Для сетевых компонентов критически важным показателем является скорость обработки сетевых фреймов, имеющих наименьшую длину. Это связано с тем, что накладные расходы, связанные с обработкой подобных фреймов, будут такими же, как и при обработке фреймов большей длины, а частота следования первых будет значительно выше.
Используя характеристики уровня MAC Ethernet, можно рассчитать максимальную пропускную способность сегмента сети Ethernet. Ранее уже упоминалось о том, что минимальная длина фрейма Ethernet равна 576 битам. Соответственно, в сети 10BASE-5 на его передачу уходит 57,5 мкс. Промежуток между фреймами составляет 9,6 мкс, поэтому передача фрейма вместе с промежутком занимает 67,1 мкс.
Выполнив несложные математические вычисления, можно получить максимальную пропускную способность сегмента сети Ethernet для фреймов минимальной длины, которая будет составлять 14 880 фреймов/с.
Естественно, подключение к сегменту нескольких рабочих станций приводит к уменьшению этого показателя из-за того, что станции ожидают доступа к общей сетевой среде, а также по причине возникающих конфликтов, инициирующих повторную передачу фреймов.
Теперь подсчитаем максимальную скорость передачи данных в случае использования фреймов максимальной длины. Известно, что длина подобных фреймов составляет 1526 байт (включая преамбулу), что составляет 12208 бит. Время, затрачиваемое на передачу такого фрейма (вместе с промежутком между фреймами), составляет 1221,9 мкс, а пропускная способность сети составляет 818 фреймов/с. Как видите, при обработке фреймов максимальной длины потенциальные возможности сети в значительной степени не используются.
На практике также применяется показатель, называемый полезной скоростью передачи данных в сети. При его расчете используют сведения о длине раздела данных фрейма, а также показатель максимальной скорости передачи данных в сети.
Для начала рассчитаем полезную скорость передачи данных в случае фреймов минимальной длины. В этом случае длина раздела данных составляет 46 байт, а показатель максимальной скорости передачи данных – 14 880 бит/с. Следовательно, величина полезной скорости передачи данных рассчитывается следующим образом: 14 880 -46-8, что составляет 5,476 Мбит/с.
Полезная скорость передачи данных в случае фреймов максимальной длины рассчитывается по формуле 818 x 1500 x 8 = 9,816 Мбит/с.
В первом случае наблюдается явная «недогрузка» локальной сети, а во втором случае полезная скорость передачи данных практически равна максимальной скорости передачи данных.
Существует еще один важный показатель, характеризующий локальную сеть, – коэффициент утилизации сети. Он рассчитывается как отношение текущей скорости передачи данных к максимально возможной скорости передачи данных в этой сети. Чем больше значение этого показателя, тем меньше «запас прочности» сети, т. е. устойчивость к конфликтам.
Структура фреймов Ethernet
Необходимо подробнее рассмотреть структуру единиц информации, переносимой сетями Ethernet, а именно, фреймов Ethernet.
В документе IEEE 802.3, описывающем стандарт Ethernet, приводится структура единственного формата фрейма, относящегося к МАС-уровню. Поскольку фрейм этого уровня включает в себя фреймы, имеющие отношение к уровню LLC (описывается в стандарте IEEE 802.2), то, в соответствии со стандартами IEEE, в сетях Ethernet допускается применение фрейма канального уровня единственного типа. Причем его заголовок представляет собой своего рода симбиоз между заголовками, имеющими отношение к заголовкам на подуровнях MAC и LLC.