Материал: 840

15

Реально максимум пропускной способности, которую может обеспечить сеть с соревновательным методом доступа, составляет 40—60 % от номинальной, т.е. 4—6 Мбит/c для 10Base или 40—60 Мбит/с для 100Base соответственно.

Появление стандарта Full Duplex, разработанного в рамках проекта 100Base-Tx, улучшило ситуацию, позволив повысить пропускную способность сетей Ethernet практически до 100 %. При этом коллизии отсутствуют, а регулирование трафика происходит за счет передачи коротких служебных пакетов Pause (пауза) от ведущего участника соединения (обычно от коммутатора) к ведомому (серверу или рабочей станции). Этот пакет имеет зарезервированные значения величин «длина/тип и адрес приемника», он обрабатывается только на канальном уровне и не передается протоколам верхнего уровня.

Метод множественного доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов CSMA/CA

Метод CSMA/CА — (carrier sense multiple access with collision avoid) — множественный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов. При этом способе станция прежде, чем передать данные, оповещает о своих намерениях другие станции. При этом методе увеличивается объем передаваемых служебных сообщений. Этот метод используется в RadioEthernet, в архитектуре сетей корпорации Apple (AppleTalk, Local Talk). Программное обеспечение сетей Apple встроено в операционную систему Macintosh.

Маркерное кольцо. IEEE 802.5

Среди детерминированных методов доступа к сети преобла-

дают маркерные методы доступа (IEEE 802.4 — Token Bus — локальные сети с методом доступа маркерная шина, IEEE 802.5 — Token Ring — метод доступа маркерное кольцо). Маркерные методы основаны на передаче полномочий на доступ к сети одной из станций при помощи специального информационного пакета, называемого маркером (token). Это может происходить централизовано (требуется топология типа звезда и активное центральное устройство) или децентрализовано (станции, подключенные в кольцо, просто передают маркер друг другу). Наиболее известные стандарты, использующие доступ с передачей маркера — это

100VG AnyLan, ARCNet, Token Ring, FDDI.

16

активная

станция

Маркерное кольцо

Рис. 5.6 — Передача маркера

Применяется ряд разновидностей маркерных методов доступа. Например, в эстафетном методе передача маркера выполняется в порядке очередности; в способе селекторного опроса (квантированной передачи) сервер (или коммутатор) опрашивает станции и передает полномочие одной из тех, которые готовы к передаче (100VG). В кольцевых одноранговых сетях широко применяется тактируемый маркерный доступ, при котором маркер циркулирует по кольцу и используется узлами для передачи своих данных (Token Ring, FDDI).

Маркерная шина. IEEE 802.4

Среда ArcNet (Attached resource computer Network) была раз-

работана Datapoint Corporation в 1977 году. Первые платы ArcNet

были выпущены в 1983году. Это простая, гибкая, недорогая сетевая архитектура для сетей масштаба группы. Организует логическое кольцо, используя общую среду передачи. По логическому кольцу передается маркер. Устройство, получившее маркер, имеет право на передачу порции данных в канал. Стандартный кадр ArcNet может содержать до 508 байт данных. В ArcNet Plus эта величина увеличена до 4 096 байт. Принимает данные то устройство, чей адрес указан в блоке данных. Каждому подключенному устройству присваивается номер. Последовательность обхода маркера определяется номерами устройств. Первые сети ArcNet использовали скорость передачи 2.5 Мбит/с. Скорость передачи ArcNet Plus доведена до 20 Мбит/с. Внешне может выглядеть как

17

звезда и как общая шина. В первом случае общая среда передачи реализуется внутри концентратора.

Приоритетный доступ. IEEE 802.12

При этом способе концентратор, получив одновременно два запроса, отдает предпочтение тому, который имеет более высокий приоритет.

100VG (Voice Grade) AnyLan. Эта технология объединяет в себе стандарты и идеи Ethernet и Token Ring, разрабатывается в рамках стандарта IEEE 802.12. Использует общую среду передачи. Технология доступа реализуется в виде системы с опросом. Интеллектуальный концентратор (hub) опрашивает подключенные к нему узлы. Узлу, выставившему запрос на передачу, разрешается передача данных. При наличии запросов от нескольких узлов очередность передачи определяется в соответствии с их приоритетами. Технология 100VG AnyLan имеет следующие возможности:

скорость передачи данных более 100Мбит/c;

поддержка структурированной кабельной системы на основе витой пары категории 3, 4, 5 и оптоволоконного кабеля;

метод доступа — по приоритету запроса (различают только два уровня приоритета);

поддержка концентратором средств фильтрации персонально адресованных кадров (для повышения степени конфиденциальности);

поддержка передачи кадров Ethernet и Token Ring.

5.4 Технология Ethernet

Ethernet — это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. На основе стандарта Ethernet был разработан стандарт IEEE 802.3. В зависимости от типа физической среды стандарт IEEE 802.3 имеет различные модификации —

10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-F.

Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet используется модификация манчестерского кода. Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод разделения среды — метод

18

CSMA/CD — метод общего доступа к среде с контролем несущей и обнаружением коллизий (рис. 5.5).

Параметры протокола Ethernet подбирались таким образом, чтобы при нормальной работе узлов сети коллизии всегда четко распознавались (эти параметры приведены в табл. 5.1). Именно из этих соображений минимальная длина поля данных кадра должна быть не менее 46 байт (что вместе со служебными полями дает минимальную длину кадра в 72 байта или 576 бит).

Длина кабельной системы выбирается таким образом, чтобы за время передачи кадра минимальной длины сигнал коллизии успел бы распространиться до самого дальнего узла сети. Поэтому для скорости передачи данных 10 Мб/с, используемой в стандартах Ethernet, максимальное расстояние между двумя любыми узлами сети не должно превышать 2 500 м. Так же на технологию Ethernet накладывается ограничение по количеству узлов в сети

— оно не должно быть более 1 024 узлов.

Рис. 5.5 — Метод случайного доступа CSMA/CD

В стандартах 802.3 большинство временных интервалов измеряется в количестве битовых интервалов [bt], которые для битовой скорости 10 Мб/с составляют 0.1 мкс и равны времени передачи одного бита.

Интервал отсрочки (slot time) — это время, в течение которого станция гарантированно может узнать, что в сети нет коллизии. Это время тесно связано с другим важным временным параметром сети — окном коллизий (collision window). Окно коллизий равно времени двукратного прохождения сигнала между самыми

19

удаленными узлами сети — наихудшему случаю задержки, при которой станция еще может обнаружить, что произошла коллизия. Интервал отсрочки выбирается равным величине окна коллизий плюс некоторая дополнительная величина задержки для гарантии:

интервал отсрочки = окно коллизий + дополнительная задержка

Величина интервала отсрочки в стандарте 802.3 равняется 512 bt, и эта величина рассчитана для максимальной длины коаксиального кабеля в 2.5 км. Величина 512 bt определяет и минимальную длину кадра в 64 байта, так как при кадрах меньшей длины станция может передать кадр и не успеть заметить факт возникновения коллизии из-за того, что искаженные коллизией сигналы дойдут до станции в наихудшем случае после завершения передачи. Такой кадр будет просто потерян.

Значения основных параметров процедуры, обеспечивающей передачу кадра стандарта 802.3 приведено в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Учитывая приведенные параметры, нетрудно рассчитать максимальную производительность сегмента Ethernet в таких единицах, как число переданных пакетов минимальной длины в секунду — packets-per-second [pps].