Инфокоммуникационные технологии предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет

Согласно заданию на контрольную работу выполнен расчет «ВАРИАНТ 14». Задание для расчета приведено на рисунке 1.

сеть ethernet коллизия

Рисунок 1 - Задание для расчета

Приведённая схема не является корректной согласно правилу 4-х хабов так как между 1 и 3 узлами имеется более 4 хабов. Так как крайние сегменты сети (Сегмент 7, Сегмент 8, Сегмент 9) принадлежат к одному типу 10Base-T, то двойной расчёт не требуется. Общая длинна сети составляет 3160 м., что нарушает правило 2500 м.

1. Расчёт PDV и PVV для участка сети «узел 1 - узел 2»

Длина участка сети между узлами 1 и 2 составляет 2180 м., что соответствует правилу 2500 м.

PDV рассчитывается для каждого сегмента сети, где сегмент 7 - Левый сегмент, сегмент 8 - правый сегмент, а сегменты 4,1,2,5 - промежуточные.

PDV левого сегмента 7:

15,3+80*0,113=24,34

PDV промежуточного сегмента 4:

33,5+700*0,1=103,5

PDV промежуточного сегмента 1:

33,5+700*0,1=103,5

PDV промежуточного сегмента 2:

24+400*0,1=64

PDV промежуточного сегмента 5:

33,5+200*0,1=53,5

PDV правого сегмента 8:

165+100*0,113=176,3

Сумма PDV всех сегментов равна 525,14, что меньше максимально допустимого значения 575. То есть, эта сеть проходит по величине максимально возможной задержки оборота сигнала.

Расчёт PVV:

Сегмент 7 передающий 10 Base-T: 10.5

Сегмент 4 промежуточный 10 Base-FL: 8

Сегмент 1 промежуточный 10 Base-FL: 8

Сегмент 2 промежуточный 10 Base-FB: 2

Сегмент 5 промежуточный 10 Base-FL: 8

Сумма значений PVV = 36,5, что меньше предельно допустимого значения битовых интервалов равного 49. Следовательно данный участок сети соответствует стандартам сети Ethernet.

2. Расчёт PDV для участка сети «узел 2 - узел 3»

Длина участка сети между узлами 2 и 3 составляет 1680 м., что соответствует правилу 2500 м.

PDV рассчитывается для каждого сегмента сети, где сегмент 8 - Левый сегмент, сегмент 9 - правый сегмент, а сегменты 5,2,3,6 - промежуточные.

PDV левого сегмента 8:

15,3+100*0,113=26,6

PDV промежуточного сегмента 5:

33,5+200*0,1=53,5

PDV промежуточного сегмента 2:

24+400*0,1=64

PDV промежуточного сегмента 3:

24+400*0,1=64

PDV промежуточного сегмента 6:

24+500*0,1=74

PDV правого сегмента 9:

165+80*0,113=174,04

Сумма PDV всех сегментов равна 456,14, что меньше максимально допустимого значения 575. То есть, эта сеть проходит по величине максимально возможной задержки оборота сигнала.

Расчёт PVV:

Сегмент 8 передающий 10 Base-T: 10.5

Сегмент 5 промежуточный 10 Base-FL: 8

Сегмент 2 промежуточный 10 Base-FB: 2

Сегмент 3 промежуточный 10 Base-FB: 2

Сегмент 6 промежуточный 10 Base-FB: 2

Сумма значений PVV = 24,5, что меньше предельно допустимого значения битовых интервалов равного 49. Следовательно данный участок сети соответствует стандартам сети Ethernet.

3. Расчёт PDV для участка сети «узел 1 - узел 3»

Длина участка сети между узлами 1 и 3 составляет 2460 м., что соответствует правилу 2500 м.

PDV рассчитывается для каждого сегмента сети, где сегмент 7 - Левый сегмент, сегмент 9 - правый сегмент, а сегменты 4,1,3,6 - промежуточные.

PDV левого сегмента 7:

15,3+80*0,113=24,34

PDV промежуточного сегмента 4:

33,5+700*0,1=103,5

PDV промежуточного сегмента 1:

33,5+700*0,1=103,5

PDV промежуточного сегмента 3:

24+400*0,1=64

PDV промежуточного сегмента 6:

24+500*0,1=74

PDV правого сегмента 9:

165+80*0,113=174,04

Сумма PDV всех сегментов равна 543,38, что меньше максимально допустимого значения 575. То есть, эта сеть проходит по величине максимально возможной задержки оборота сигнала.

Расчёт PVV:

Сегмент 7 передающий 10 Base-T: 10.5

Сегмент 4 промежуточный 10 Base-FL: 8

Сегмент 1 промежуточный 10 Base-FL: 8

Сегмент 3 промежуточный 10 Base-FB: 2

Сегмент 6 промежуточный 10 Base-FB: 2

Сумма значений PVV = 30,5, что меньше предельно допустимого значения битовых интервалов равного 49. Следовательно данный участок сети соответствует стандартам сети Ethernet.

В результате проведенных расчетов можно сделать вывод, что сеть приведенная на рисунке 1 соответствует стандартам Ethernet.

Данные для расчётов были взяты из таблиц:

2. Ответы на контрольные вопросы

1. Поясните механизм доступа к разделяемой среде в технологии ethernet.

Все компьютеры в сети с разделяемой средой имеют возможность немедленно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать в общую среду. Говорят, что среда, к которой подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (Multiply Access, МА).

Чтобы получить возможность передавать кадр, интерфейс-отправитель должен убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (Carrier Sense, CS).

Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. В классической сети Ethernet на коаксиальном кабеле сигналы передатчика узла 1 распространяются в обе стороны, так что их получают все узлы сети. Кадр данных всегда сопровождается преамбулой, которая состоит из 7 байт, каждый из которых имеет значение 10101010, и 8-го байта, равного 10101011. Последний байт носит название ограничителя начала кадра. Преамбула нужна для вхождения приемника в побитовую и побайтовую синхронизацию с передатчиком. Наличие двух единиц, идущих подряд, говорит приемнику о том, что преамбула закончилась и следующий бит является началом кадра.

Все станции, подключенные к кабелю, начинают записывать байты передаваемого кадра в свои внутренние буферы. Первые 6 байт кадра содержат адрес назначения. Та станция, которая узнает собственный адрес в заголовке кадра, продолжает записывать его содержимое в свой внутренний буфер, а остальные станции на этом прием кадра прекращают. Станция назначения обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку. Кадр Ethernet содержит не только адрес назначения, но и адрес источника данных, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

2. В каких случаях возможна оценка корректности конфигурации по физическим ограничениям.

Наиболее часто приходится проверять ограничения, связанные с длиной отдельного сегмента кабеля, а также количеством повторителей и общей длиной сети.

Правила «5-4-3» для коаксиальных сетей и «4 хабов» для сетей на основе витой пары и оптоволокна не только дают гарантии работоспособности сети, но и оставляют большой «запас прочности» сети.

Чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо выполнение четырех основных условий:

- количество станций в сети - не более 1024;

- максимальная длина каждого физического сегмента - не более величины, определенной в соответствующем стандарте физического уровня;

- время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети - не более 575 битовых интервала;

- сокращение межкадрового интервала (Path Variability Value, PVV) при прохождении последовательности кадров через все повторители - не больше, чем 49 битовых интервала (так как при отправке кадров конечные узлы обеспечивают начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервала, то после прохождения повторителя оно должно быть не меньше, чем 96 - 49 = 47 битовых интервала). [1]

3. Сформулируйте условие надежного распознавания коллизий.

Четкое распознавание коллизий всеми станциями сети является необходимым условием корректной работы сети Ethernet. Если какая-либо передающая станция не распознает коллизию и решит, что кадр данных ею передан верно, то этот кадр данных будет утерян. Из-за наложения сигналов при коллизии информация кадра исказится, и он будет отбракован принимающей станцией (возможно, из-за несовпадения контрольной суммы). Скорее всего, искаженная информация будет повторно передана каким-либо протоколом верхнего уровня, например транспортным или прикладным, работающим с установлением соединения. Но повторная передача сообщения протоколами верхних уровней произойдет через значительно более длительный интервал времени (иногда даже через несколько секунд) по сравнению с микросекундными интервалами, которыми оперирует протокол Ethernet. Поэтому если коллизии не будут надежно распознаваться узлами сети Ethernet, то это приведет к заметному снижению полезной пропускной способности данной сети.

Для надежного распознавания коллизий должно выполняться следующее соотношение:

Tmin >=PDV,

где Тmin - время передачи кадра минимальной длины, a PDV - время, за которое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети. Так как в худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удаленными друг от друга станциями сети (в одну сторону проходит неискаженный сигнал, а на обратном пути распространяется уже искаженный коллизией сигнал), то это время называется временем двойного оборота (Path Delay Value, PDV).

При выполнении этого условия передающая станция должна успевать обнаружить коллизию, которую вызвал переданный ее кадр, еще до того, как она закончит передачу этого кадра.

Очевидно, что выполнение этого условия зависит, с одной стороны, от длины минимального кадра и пропускной способности сети, а с другой стороны, от длины кабельной системы сети и скорости распространения сигнала в кабеле (для разных типов кабеля эта скорость несколько отличается).

Все параметры протокола Ethernet подобраны таким образом, чтобы при нормальной работе узлов сети коллизии всегда четко распознавались. При выборе параметров, конечно, учитывалось и приведенное выше соотношение, связывающее между собой минимальную длину кадра и максимальное расстояние между станциями в сегменте сети.

В стандарте Ethernet принято, что минимальная длина поля данных кадра составляет 46 байт (что вместе со служебными полями дает минимальную длину кадра 64 байт, а вместе с преамбулой - 72 байт или 576 бит). Отсюда может быть определено ограничение на расстояние между станциями.

Итак, в 10-мегабитном Ethernet время передачи кадра минимальной длины равно 575 битовых интервалов, следовательно, время двойного оборота должно быть меньше 57,5 мкс. Расстояние, которое сигнал может пройти за это время, зависит от типа кабеля и для толстого коаксиального кабеля равно примерно 13 280 м. Учитывая, что за это время сигнал должен пройти по линии связи дважды, расстояние между двумя узлами не должно быть больше 6 635 м. В стандарте величина этого расстояния выбрана существенно меньше, с учетом других, более строгих ограничений.

Одно из таких ограничений связано с предельно допустимым затуханием сигнала. Для обеспечения необходимой мощности сигнала при его прохождении между наиболее удаленными друг от друга станциями сегмента кабеля максимальная длина непрерывного сегмента толстого коаксиального кабеля с учетом вносимого им затухания выбрана в 500 м. Очевидно, что на кабеле в 500 м условия распознавания коллизий будут выполняться с большим запасом для кадров любой стандартной длины, в том числе и 72 байт (время двойного оборота по кабелю 500 м составляет всего 43,3 битовых интервала). Поэтому минимальная длина кадра могла бы быть установлена еще меньше. Однако разработчики технологии не стали уменьшать минимальную длину кадра, имея в виду многосегментные сети, которые строятся из нескольких сегментов, соединенных повторителями.

Повторители увеличивают мощность передаваемых с сегмента на сегмент сигналов, в результате затухание сигналов уменьшается и можно использовать сеть гораздо большей длины, состоящую из нескольких сегментов. В коаксиальных реализациях Ethernet разработчики ограничили максимальное количество сегментов в сети пятью, что в свою очередь ограничивает общую длину сети 2500 метрами. Даже в такой многосегментной сети условие обнаружения коллизий по-прежнему выполняется с большим запасом (сравним полученное из условия допустимого затухания расстояние в 2500 м с вычисленным выше максимально возможным по времени распространения сигнала расстоянием 6635 м). Однако в действительности временной запас является существенно меньше, поскольку в многосегментных сетях сами повторители вносят в распространение сигнала дополнительную задержку в несколько десятков битовых интервалов. Естественно, небольшой запас был сделан также для компенсации отклонений параметров кабеля и повторителей.

В результате учета всех этих и некоторых других факторов было тщательно подобрано соотношение между минимальной длиной кадра и максимально возможным расстоянием между станциями сети, которое обеспечивает надежное распознавание коллизий. Это расстояние называют также максимальным диаметром сети.

С увеличением скорости передачи кадров, что имеет место в новых стандартах, базирующихся на том же методе доступа CSMA/CD, например Fast Ethernet, максимальное расстояние между станциями сети уменьшается пропорционально увеличению скорости передачи. В стандарте Fast Ethernet оно составляет около 210 м, а в стандарте Gigabit Ethernet оно было бы ограничено 25 метрами, если бы разработчики стандарта не предприняли некоторых мер по увеличению минимального размера пакета. [3]

4. С какой целью вводится ограничение на уменьшение межкадрового интервала.

Для того, чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо, чтобы выполнялись три основных условия:

- Количество станций в сети не превышает 1024 (с учетом ограничений для коаксиальных сегментов).

- Удвоенная задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов.

- Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkage) при прохождении последовательности кадров через все повторители не более, чем на 49 битовых интервалов (напомним, что при отправке кадров станция обеспечивает начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервалов). [1]

5. В каком случае и почему для самого длинного пути проводятся два расчета.

Расчет PDV заключается в вычислении задержек, вносимых каждым отрезком кабеля (приведенная в таблице задержка сигнала на 1 м кабеля умножается на длину сегмента), а затем суммировании этих задержек с базами левого, промежуточных и правого сегментов.

Так как левый и правый сегменты имеют разные величины базовой задержки, то в случае различных типов сегментов на удаленных краях сети необходимо выполнить расчеты дважды: один раз принять в качестве левого сегмента сегмент одного типа, а во второй - сегмент другого типа. Результатом можно считать максимальное значение PDV.

Чтобы признать конфигурацию сети корректной, нужно рассчитать также уменьшение межкадрового интервала повторителями, то есть величину PVV. [1]

Список использованных источников

сеть ethernet коллизия

1. Сети ЭВМ и телекоммуникации: Методические указания по выполнению лабораторного практикума. Автор: Фролов А.И. Год: 2006.

2. http://www.xnets.ru/plugins/content/content.php? content.242.6 - интернет ресурс «Компьютерные сети».

3. http://www.cap-design.ru/ksptp/3_3_1_3.htm - студия web-дизайна CAP.

Размещено на Allbest.ru