42
В этом ре
.
жиме посту
.
пающие на к
.
акой-либо порт д
.
анные пере
.
даются на все
ост
.
альные порт
.
ы коммутатор
.
а. При это
.
м свитч ан
.
ализирует п
.
акеты данн
.
ых,
опреде
.
ляя MАС-адрес ко
.
мпьютера-от
.
правителя, и з
.
аносит его в т
.
аблицу.
Впос
.
ледствии, ес
.
ли на один из порто
.
в коммутатор
.
а поступит п
.
акет,
пред
.
назначенны
.
й для этого ко
.
мпьютера, этот п
.
акет будет от
.
правлен то
.
лько
на соот
.
ветствующи
.
й порт. Ес
.
ли MАС-адрес ко
.
мпьютера-по
.
лучателя е
.
ще не
известе
.
н, то пакет бу
.
дет продуб
.
лирован на все и
.
нтерфейсы. Со вре
.
менем
коммут
.
атор строит по
.
лную табли
.
цу для все
.
х своих порто
.
в, и в резу
.
льтате
траф
.
ик локализуетс
.
я.
Существует тр
.
и способа ко
.
ммутации. К
.
аждый из н
.
их — это комб
.
инация
так
.
их параметро
.
в, как вре
.
мя ожидани
.
я и надёжност
.
ь передачи.
1. С промежуточ
.
ным хранен
.
ием (Stоrе а
.
nd Fоrwаrd). Ко
.
ммутатор ч
.
итает
всю и
.
нформацию в к
.
адре, провер
.
яет его на отсутст
.
вие ошибок,
в
.
ыбирает порт ко
.
ммутации и пос
.
ле этого пос
.
ылает в не
.
го кадр.
2. Сквозной (сut-t
.
hrоugh). Ко
.
ммутатор сч
.
итывает в к
.
адре только а
.
дрес
назначе
.
ния и после в
.
ыполняет ко
.
ммутацию. Этот ре
.
жим уменьш
.
ает
задерж
.
ки при пере
.
даче, но в нё
.
м нет мето
.
да обнаруже
.
ния ошибок.
3. Бесфрагментный (
.
frаgmеnt-f
.
rее) или гибридный. Этот реж
.
им являетс
.
я
модифика
.
цией сквоз
.
ного режим
.
а. Передач
.
а осуществ
.
ляется пос
.
ле
фильтра
.
ции фрагме
.
нтов коллиз
.
ий (первые 64 б
.
айта кадра
а
.
нализируютс
.
я на налич
.
ие ошибки и пр
.
и её отсутст
.
вии кадр
обр
.
абатываетс
.
я в сквозно
.
м режиме).
Задержка, с
.
вязанная с «
.
принятием ко
.
ммутатором ре
.
шения», доб
.
авляется к
вре
.
мени, которое требуетс
.
я кадру дл
.
я входа на порт ко
.
ммутатора и в
.
ыхода с
не
.
го, и вместе с н
.
им определ
.
яет общую з
.
адержку ко
.
ммутатора.
При орган
.
изации локальной вычислительной сети кафедры
использовались коммутатор
.
ы с фиксированным количеством портов дл
.
я
рабочих групп, управляе
.
мые коммутаторы для организации ядра сети.
43
Рисунок 8. Внутренняя архитектура коммутаторов.
При прохож
.
дении электр
.
ических си
.
гналов по к
.
абелю проис
.
ходит их
ос
.
лабление и ис
.
кажение. Этот эффе
.
кт называетс
.
я затухание
.
м (аttеnuаt
.
iоn).
По мере у
.
величения д
.
лины кабел
.
я эффект з
.
атухания усу
.
губляется. По
дост
.
ижении некоторо
.
й длины кабе
.
ля эффект з
.
атухания де
.
лает сигна
.
л
окончате
.
льно неузн
.
аваемым, что пр
.
иводит к о
.
шибкам пере
.
дачи данны
.
х по
сети. С
.
пециальное устро
.
йство, повтор
.
итель (rере
.
аtеr), поз
.
воляет уве
.
личить
пут
.
ь прохожде
.
ния сигнал
.
а посредст
.
вом его ус
.
иления и пере
.
дачи на
сле
.
дующий сег
.
мент кабел
.
ьной линии. По
.
вторитель пр
.
инимает сл
.
абый
сигна
.
л с одного к
.
абеля, реге
.
нерирует е
.
го и перед
.
ает на сле
.
дующий кабе
.
ль.
В качест
.
ве повторите
.
лей часто ис
.
пользуются а
.
ктивные ко
.
нцентратор
.
ы,
однако по
.
вторители к
.
ак самосто
.
ятельные устро
.
йства могут по
.
надобиться
д
.
ля обслужи
.
вания очен
.
ь длинных к
.
абелей.
Важно пони
.
мать, что по
.
вторители я
.
вляются все
.
го лишь ус
.
илителями
(
.
или регенер
.
аторами си
.
гнала) и не про
.
изводят тр
.
ансляцию и
.
ли фильтра
.
цию
сетевы
.
х сигналов. Д
.
ля нормаль
.
ной работы по
.
вторителя необ
.
ходимо, чтоб
.
ы
оба соед
.
иненных посре
.
дством него к
.
абеля испо
.
льзовали о
.
динаковые к
.
адры
44
(frаmеs), ло
.
гические прото
.
колы и мето
.
ды доступа. Н
.
аиболее
рас
.
пространен
.
ными метод
.
ами доступ
.
а к среде пере
.
дачи являютс
.
я:
СSMА/СD (С
.
аrriеr Sеnsе Mu
.
ltiрlе Ассеss w
.
ith Соllis
.
iоn Dеtесt
.
iоn --
мно
.
жественный досту
.
п с контро
.
лем несуще
.
й и обнару
.
жением кол
.
лизий) и
эст
.
афетная пере
.
дача маркер
.
а (tоkеn р
.
аssing). По
.
вторитель не мо
.
жет
соедин
.
ить сегмент к
.
абеля, испо
.
льзующий мето
.
д СSMА/СD, с се
.
гментом,
ис
.
пользующим мето
.
д эстафетно
.
й передачи м
.
аркера. Та
.
ким образо
.
м,
повторите
.
ль не дает воз
.
можности уст
.
ановить сое
.
динение ме
.
жду сетью т
.
ипа
Еthеrnеt и сет
.
ью типа Tо
.
kеn Ring (
.
локальной сет
.
ью на осно
.
ве маркерно
.
го
кольца) - д
.
ля подобно
.
го рода тр
.
ансляции ис
.
пользуют бо
.
лее сложные
устро
.
йства. Одн
.
ако повтор
.
ители могут пере
.
мещать пакет
.
ы из одной
ф
.
изической сре
.
ды в другу
.
ю. Например, по
.
вторитель мо
.
жет принят
.
ь
Еthеrnеt-
.
кадр, посту
.
пивший с то
.
нкого коакс
.
иального к
.
абеля, и пере
.
дать его
н
.
а оптоволо
.
конный кабе
.
ль (при то
.
м условии, что этот по
.
вторитель и
.
меет
соответст
.
вующие физ
.
ические разъе
.
мы).
Следует по
.
нимать, что пос
.
кольку повтор
.
ители толь
.
ко лишь пере
.
дают
данные от о
.
дного кабе
.
ля к друго
.
му, ошибоч
.
ные данные (
.
например,
дефор
.
мированные п
.
акеты) тоже бу
.
дут переда
.
ны. Они не бу
.
дут
отфильтро
.
ваны, соот
.
ветственно поро
.
ждая излиш
.
ний сетево
.
й трафик. К
.
ак
правило, с
.
ледует избе
.
гать испол
.
ьзования по
.
вторителей пр
.
и большом
сете
.
вом трафике и
.
ли в случа
.
ях, когда необ
.
ходима фил
.
ьтрация да
.
нных.
Концентратор (
.
Hub) - мно
.
гопортовый по
.
вторитель сет
.
и с
автосе
.
гментацией. Все порт
.
ы концентр
.
атора равно
.
правны. По
.
лучив сигн
.
ал
от одно
.
й из подкл
.
юченных к не
.
му станций, ко
.
нцентратор тр
.
анслирует е
.
го
на все с
.
вои активн
.
ые порты. Пр
.
и этом, ес
.
ли на како
.
м-либо из порто
.
в
обнаруже
.
на неиспра
.
вность, то этот порт а
.
втоматичес
.
ки отключаетс
.
я
(сегмент
.
ируется), а пос
.
ле ее устр
.
анения сно
.
ва делаетс
.
я активным.
Обр
.
аботка кол
.
лизий и те
.
кущий контро
.
ль за состо
.
янием кана
.
лов связи
об
.
ычно осущест
.
вляется са
.
мим концентр
.
атором. Ко
.
нцентратор
.
ы можно
45
ис
.
пользовать к
.
ак автоном
.
ные устройст
.
ва или сое
.
динять дру
.
г с другом,
у
.
величивая те
.
м самым раз
.
мер сети и соз
.
давая более с
.
ложные топо
.
логии.
Кро
.
ме того, воз
.
можно их сое
.
динение ма
.
гистральны
.
м кабелем в ш
.
инную
топо
.
логию. Автосе
.
гментация необ
.
ходима для по
.
вышения на
.
дежности сет
.
и.
Ведь Hub, з
.
аставляющи
.
й на практ
.
ике примен
.
ять звездообр
.
азную кабе
.
льную
топо
.
логию, нахо
.
дится в ра
.
мках станд
.
арта IЕЕЕ 80
.
2.3 и тем с
.
амым обяза
.
н
обеспечи
.
вать соеди
.
нение типа Мо
.
ноканал.
Назначение ко
.
нцентраторо
.
в - объеди
.
нение отде
.
льных рабоч
.
их мест в
р
.
абочую гру
.
ппу в сост
.
аве локаль
.
ной сети. Д
.
ля рабочей гру
.
ппы характер
.
ны
следующ
.
ие признак
.
и: определе
.
нная территор
.
иальная сосре
.
доточенност
.
ь;
коллект
.
ив пользов
.
ателей рабоче
.
й группы ре
.
шает сходн
.
ые задачи,
ис
.
пользует о
.
днотипное про
.
граммное обес
.
печение и об
.
щие
информ
.
ационные б
.
азы; в пре
.
делах рабоче
.
й группы су
.
ществуют об
.
щие
требов
.
ания по обес
.
печению безо
.
пасности и н
.
адежности, про
.
исходит
од
.
инаковое воз
.
действие в
.
нешних источ
.
ников возму
.
щений (кли
.
матических,
э
.
лектромагн
.
итных и т.
.
п.); совмест
.
но использу
.
ются
высоко
.
производите
.
льные перифер
.
ийные устро
.
йства; обыч
.
но содержат с
.
вои
локаль
.
ные сервер
.
а, нередко терр
.
иториально р
.
асположенн
.
ые на терр
.
итории
рабоче
.
й группы.
Все концентр
.
аторы обла
.
дают следу
.
ющими хара
.
ктерными
э
.
ксплуатацио
.
нными приз
.
наками:
- оснащены с
.
ветодиодны
.
ми индикатор
.
ами, указы
.
вающими состо
.
яние,
налич
.
ие коллизи
.
й активност
.
ь канала пере
.
дачи, налич
.
ие неиспра
.
вности и
н
.
аличие пит
.
ания, что обес
.
печивает б
.
ыстрый контро
.
ль состоян
.
ия всего
ко
.
нцентратор
.
а и диагност
.
ику неиспр
.
авностей;
- при включе
.
нии электро
.
питания вы
.
полняют про
.
цедуру самотест
.
ирования, а
в про
.
цессе работ
.
ы - функци
.
ю самодиаг
.
ностики;
- имеют ст
.
андартный р
.
азмер по ш
.
ирине;
46
- обеспечи
.
вают автосе
.
гментацию порто
.
в для изол
.
яции неиспр
.
авных порто
.
в
и улучше
.
ния сохран
.
ности сети;
- обнаруживают ошибку по
.
лярности пр
.
и использо
.
вании кабе
.
ля на вито
.
й
паре и а
.
втоматически переключ
.
ают полярност
.
ь для устр
.
анения ошиб
.
ки
монтажа;
- поддерживают конфигурации с пр
.
именением нес
.
кольких ко
.
нцентраторо
.
в,
соединенных друг с дру
.
гом либо посре
.
дством спе
.
циальных к
.
абелей и st
.
асk-
портов, л
.
ибо тонкой коаксиальной м
.
агистрали, в
.
ключенной ме
.
жду портам
.
и
BNС, либо посре
.
дством опто
.
волоконного и
.
ли толстого ко
.
аксиального
к
.
абеля подк
.
люченного через соот
.
ветствующие тр
.
ансиверы к порту АU
.
I,
либо посре
.
дством UTР к
.
абелей, по
.
дключенных ме
.
жду портам
.
и
концентр
.
аторов;
- поддержи
.
вают речеву
.
ю связь и пере
.
дачу данны
.
х через од
.
ин и тот же
к
.
абельный ж
.
гут;
- прозрачн
.
ы для прогр
.
аммных сре
.
дств сетево
.
й операцио
.
нной систе
.
мы;
- могут быт
.
ь смонтиро
.
ваны и вве
.
дены в дейст
.
вие в тече
.
нии нескол
.
ьких
минут.
Таким образом, на четвертом этаже учебного корпуса в ауд. 41
.
2
размещен главный коммутатор сети, он обеспечивает работу по передаче
данных между сетями всех коммутаторов учебного корпуса. Это корневой
коммутатор (rооtswitсh), от которого формируетс
.
я сеть( дерево).
2.3 Критер
.
ии эффективности работы сетей
При оптимизации работы локальной вычислительной сети необходимо
решить следующие задачи: выделить критерии эффективност
.
и сети и
параметры, влияющие н
.
а показатели критериев эффективност
.
и. Критериями
эффективности локальной вычислительной сети являются
производительность и надежность работы сети[7, с.113].
47
Производительность сети измеряется с помощью показателей двух
типов:
задержка, вносимая в сеть пр
.
и обмене данными (время реакции),
пропускная способност
.
ь, показывает количество информаци
.
и,
переданной сетью в единицу времени.
Эти два типа показателе
.
й являются взаимно обратными, и, зная один
из них, мо
.
жно вычислить другой.
Задержка и
.
ли время реакции определяетс
.
я как интервал времени
между возникновением запроса пользовате
.
ля к какому-либо сетевому
сервису и получением ответа на этот запрос [12, с.84].
Пропускная способност
.
ь определяется как скорость передачи
информации между компьютер
.
ами. В качестве единицы измерения
передаваемой информации обычно используются пакеты (или кадры) или
биты. Соответст
.
венно, пропускная способность измеряетс
.
я в пакетах в
секунду (пакет/с) и
.
ли же в битах в секунду, бит/с, Мбит/с, Гбит/с [9, с.61].
На произво
.
дительност
.
ь сети влияют параметры:
тип выбранной для локальной вычислите
.
льной сети сетевой
технологи
.
и и объем создаваемого ею широко
.
вещательно
.
го
трафика;
физическая топология локальной вычислительной сети и
используемое коммуникационное оборудова
.
ние;
конфигурация программного и аппарат
.
ного обеспечения конечных
узлов.
Задача выбора сетевой технологии для локальной вычислите
.
льной сети
решается на каналь
.
ном и физическом уровне модели ОS
.
I: Еthеrnеt,
FаstЕthеrnеt, TоkеnRing, FDDI и т.д.
Каждая сетевая технология имеет свои особенности, области
применения и параметры. Поэтому при выборе сетевой технологии можно
48
влиять на производительность и надежност
.
ь сети. Выбор сетевой технологии
включает в себя задание таких параметро
.
в как:
максимальный/минимальный размер кадра,
величина тайм-аутов (в том чис
.
ле время жизни пакета),
при установлении соединения задается размер окна
неподтвер
.
жденных пакетов(« скользящее окно»).
Времянка доступа к сре
.
дне складываетс
.
я изо временить передатчик и временить
ожидания досту
.
па. Времянка доступа к сре
.
дне определяетс
.
я какао сетевой
те
.
хнологией, т
.
акт и степень
.
ю загружен
.
ности сети. В Л
.
ВС могутный
использов
.
аться разде
.
ляемые сре
.
деы передатчик данных, ис
.
пользующие
р
.
азлмичные алгор
.
итмы получе
.
ния правда доступа к сре
.
дне. В Еthеr
.
nеt и Fаst
Еt
.
hеfrnеt испол
.
ьзуется ал
.
горитмика случайного досту
.
па с обнабружением
ко
.
ллизий СSM
.
А/СD, а в Tо
.
kеnRing и F
.
DDIJ - алгорит
.
мика, основанн
.
ый над
детерминиро
.
ванной пере
.
даче токен
.
а достуупа.
Время доступа к незанятой среде технологи
.
й TоkеnRing и FDDI в 5 - 10
р
.
аз превышает такое же время в Еthеrnеt, т
.
ак как в незагруженной Еthеrnеt
компьютер мгновенно получает доступ, а в сети TоkеnRing он дожидаетс
.
я
прихода маркера доступа.
Время ожидания доступа к среде зависит от задерже
.
к, возникающих
из-за разделени
.
я среды между работающи
.
ми компьютерами. Время
ожидания зависит от алгоритма доступа и от степени загруженности среды
(коэффициента использования), причем зависимость времени ожидания от
степени загрузки сети носит экспоненциальный характер, рисунок 9.
Графики показывают, что более чувствителен к загруже
.
нности среды
Еthеrnеt, для которо
.
го резкий рост времени ожидания начинается при
велич
.
инах коэффициента использования в 30% - 50%. Поэто
.
му для
нормальной работы сети сегменты Еthеrnеt не рекоме
.
ндуется нагружать
свыше 30% (см. р
.
ис. 9).
49
Рисунок 9. Сравнение задержек доступа к среде в сетях Еthеrnеt
и TоkеnRing.
Для сетевой технологи
.
и Еthеrnеt стандартов 10 Bаsе-5 (
.
на кабеле
толстый коаксиал), 10 Bаsе-2 (на кабеле тонкий коаксиал), 10 Bаsе-T (на
кабеле витая пара), 10 Bаsе-
.
FL (на оптическом кабеле) можно рассчитать
скорость распростр
.
анения сигнала v
i
и соответствующие значения
коэффициентов задержек k
j
, т.е. уме
.
ньшения скорости передачи сигнала в
кабеле по сравнению со скорост
.
ью света в вакууме на основе значений
задержек распростр
.
анения сигнала( таблица 3).
Таблица 3
Задержки распространения сигнала в битовых интервалах.
Типсегмента
Задержка среды на 1 м,
bt
Максим, длина сегмента, м
10Bаsе-5
0,0866
500
10Bаsе-2
0,1026
185
10Bаsе-T
0,113
100
10Bаsе-FL
0,1
200
Рассчитаем д
.
ля толстого коаксиального кабеля скорость
распространения сигнала v
TK
и коэффициент задержки k
TK
равные:
50
(2)
(3)
Здесь - величина битового интервала,10 Bаsе-5, = 0,1 мкс,
С - скорост
.
ь света, С = 300 000 км/с.
Рассчитаем д
.
ля тонкого коаксиального кабеля скорость
распространения сигнала v
TK
и коэффициент задержки k
TK
равные:
(4)
(5)
Для кабеля витая пара:
(6)
(7)
Для оптоволоконного кабеля:
(8)
(9)
В качестве параметров производительности в локально
.
й
вычислительной сети Еthеrnеt используются следующие величины:
пропускная способность для канал
.
а связи, определяется как
преде
.
льная скорость передачи данных;
51
полезная пропускная способност
.
ь (эффективная) канала связи,
определяется как предельная скорость передачи данных без учета
передаваемых служебных символов в заголовках и концевиках
кадра и без учета возможных простоев канала связи и коллизи
.
й в
нем;
реальная скорость (фактичес
.
кая) передачи данных, определяе
.
мая с
учетом возможных простоев канала и коллизий;
пропускная способность среды передачи, измеряемая количеством
кадров, передаваемых за единицу времени.
Почтить всего сетевые те
.
хнологии ло
.
кабльной вычис
.
лительной сет
.
и
поддержи
.
вают одну ф
.
иксированну
.
ю пропрускную способ
.
ность: Еthе
.
rnеt - 10
Мб
.
ит/с, FDDI, F
.
аst Еthеrnеt - 100 Мб
.
ит/с.
Размер пакета может существенным образом повлиять на эффективную
пропускну
.
ю способность, а значит и на произ
.
водительност
.
ь сети. Например,
эффектив
.
ная пропускная способность Еthеrnеt изменится, если вместо
кадров минимальной длины при обмене данными будут использоваться
кадры максималь
.
ной длины с полем данных в 1518 байт, как это о
.
пределено
в стандарте.
Определим пропускну
.
ю способность среды передачи д
.
ля кадров
минимальной и максима
.
льной длины (см. рис. 10) пр
.
и использовании
сетевой технологии Еthеrnеt.
Т
min
=67,2мкс
байт:
8
14
46
4
96 бит
П
Кадр
min
МКИ
П
Кадр
mах
МКИ
П
Кадр
байт:
8
14
1500
4
96 бит
Т
mах
=1230,4 мкс
Рисунок 10. Кадры Еthеrnеt.