Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Во-вторых, поле Туре было преобразовано в Тепйй. Конечно, приемник при этом потерял возможность определения действия над пришедшим кадром, но эта проблема была решена добавлением небольшого заголовка поля данных, предназначенного именно для подобной информации. Мы отдельно обсудим формат поля данных, когда будем рассматривать управление логическим соединением. К сожалению, ко времени опубликования 802.3 по всему миру распространилось уже немало программного обеспечения и оборудования, соответствующих стандарту П1Х ЕгЬегпец поэтому изменение формата кадра было воспринято производителями и пользователями без энтузиазма. В 1997 году в |ЕЕЕ поняли, что бороться бесполезно и бессмысленно и объявили оба стандарта приемлемыми. К счастью, все поля Туре, использовавшиеся до 1997 года, имели значения больше 1500.
Соответственно, любые номера, меньшие или равные 1500, можно было без сомнений интерпретировать как Т.епдй, а превышающие 1500 — как Туре. Теперь |ЕЕЕ может говорить, что все используют предложенный им стандарт, и при этом все пользователи и производители могут без зазрения совести продолжать работать точно так же, как и раньше. Алгоритм двоичного экспоненциального отката Рассмотрим, как осуществляется рандомизация периода ожидания после столкновения.
Модель представлена на рис. 4.5. После возникновения коллизии время делится на дискретные интервалы, длительность которых равна максимальному времени кругового обращения сигнала (то есть его прохождения по кабелю в прямом и обратном направлениях), 2т. Для удовлетворения потребностей ЕгЬегпег 326 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде при максимальном размере сети необходимо, чтобы один интервал составлял 512 битовых интервалов, или 51,2 мкс, После первого столкновения каждая станция ждет или 0 или 1 интервал, прежде чем попытаться передавать опять. Если две станции столкнутся и выберут одно и то же псевдослучайное число, то они столкнутся снова. После второго столкновения каждая станция выбирает случайным образом О, 1, 2 или 3 интервала из набора и ждет опять.
При третьем столкновении (вероятность такого события после двойного столкновения равна '/,) интервалы будут выбираться в диапазоне от 0 до 2з — 1. В общем случае после 1 столкновений случайный номер выбирается в диапазоне от 0 до 2' — 1, и это количество интервалов станция пропускает. Однако после 10 столкновений подряд интервал рандомизации фиксируется на отметке 1023. После 16 столкновений подряд контроллер признает свое поражение и возвращает компьютеру ошибку. Дальнейшим восстановлением занимаются более высокие уровни. Этот алгоритм, называемый двоичным экспоненциальиым алгоритмом отката, был выбран для динамического учета количества станций, пытающихся осуществить передачу.
Если выбрать интервал рандомизации равным 1023, то вероятность повторного столкновения будет пренебрежимо мала, однако среднее время ожидания составит сотни тактов, в результате чего среднее время задержки будет слишком велико. С другой стороны, если каждая станция будет выбирать время ожидания всего из двух вариантов, 0 и 1, то в случае столкновения сотни станций они будут продолжать сталкиваться снова и снова до тех пор, пока 99 из них не выберут 1, а одна станция — О, Такого события можно будет ждать годами.
Экспоненциально увеличивая интервал рандомизации по мере возникновения повторных столкновений, алгоритм обеспечивает небольшое время задержки при столкновении небольшого количества станций и одновременно гарантирует, что при столкновении большого числа станций конфликт будет разрешен за разумное время. Как следует из приведенного описания, в системе СБМА/СР нет подтверждений. Поскольку простое отсутствие столкновений еще не гарантирует, что биты не были искажены всплесками шума в кабеле, для надежной связи необходимо проверять контрольную сумму и, если она правильная, посылать отправителю кадр подтверждения.
С точки зрения протокола это будет еще один обычный кадр, которому так же придется бороться за канал, как и информационному кадру. Однако несложная модификация алгоритма борьбы за канал позволит ускорить пересылку подтверждения успешного приема кадра (Такого апд Тащагп, 1977). Все, что для этого требуется, — зарезервировать первый временной интервал после успешной передачи кадра за получившей этот кадр станцией, К сожалению, стандарт не предусматривает такой возможности.
Производительность сети стандарта 802.3 Оценим производительность Егпегпег в условиях большой постоянной загрузки, то есть когда к станций постоянно готовы к передаче. Строгий анализ алгоритма двоичного экспоненциального отката довольно сложен. Вместо этого мы после- Сеть ЕФегпе1 32T дуем за рассуждениями Меткалфа (Месса1(е) и Боггса (Воййз) (1976) и предположим, что вероятность повторной передачи в кюкдом интервале времени постоянна. Если каждая станция передает в течение одного интервала времени с вероятностью р, то вероятность того, что какой-либо станции удастся завладеть каналом, равна А ДР( 1 Р)~ (4.5) Значение А будет максимальным, когда р = 1/й. При 1, стремящемся к бесконечности, А будет стремиться к 1/е.
Вероятность того, что период соревнования за канал будет состоять ровно из / интервалов, будет равна с, следовательно, среднее число интервалов борьбы за канал будет равно ~~' /А(1-А)~ ' = —. >-О А Так как длительность каждого интервала времени равна 2т, средняя продолжительность периода борьбы будет составлять и = 2т/А. При оптимальном значении вероятности р среднее количество интервалов за период борьбы никогда не будет превосходить е, таким образом, средняя продолжительность периода борьбы будет равна 2те 5,4 с, Если среднее время передачи кадра составляет Р секунд, то эффективность канала при его сильной загруженности будет равна Эффективность канала = Р (4.6) Р+ 2т/А В этой формуле мы видим, как максимальная длина кабеля влияет на производительность, и становится очевидным недостаток топологии сети, показанной на рис. 4.14, а.
Чем длиннее кабель, тем более долгим становится период борьбы за канал. Иэ этих рассуждений становится понятно, почему стандарт Егпегпет накладывает ограничение на максимальное расстояние между станциями. Полезно переформулировать уравнение (4.6) в терминах длины кадра Г, пропускной способности сети В, длины кабеля Е и скорости распространения сигнала с для оптимального случая: е интервалов столкновений на кадр. При Р = Г/В уравнение (4.6) примет вид Эффективность канала = 1 (4.7) 1+ 2ВХе,/сР Если второе слагаемое делителя велико, эффективность сети будет низкой. В частности, увеличение пропускной способности или размеров сети (произвеление ВЕ) уменьшит эффективность при заданном размере кадра. К сожалению, основные исследования в области сетевого оборудования нацелены именно на Увеличение этого произведения.
Пользователи хотят большой скорости при больших расстояниях (что обеспечивают, например, оптоволоконные региональные сети), следовательно, для данных приложений стандарт Егпегпег будет не лучшим решением. На рис. 4.18 показана зависимость эффективности канала от числа готовых станций для 2т = 51,2 мкс и скорости передачи данных, равной 10 Мбит/с. Для 328 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде расчетов используется уравнение (4.7).
При 64-байтном временном интервале 64-байтные кадры оказываются неэффективными, и зто неудивительно. С другой стороны, если использовать кадры длиной 1024 байта, то при асимптотическом значении е периода состязания за канал, равном 64-байтовому интервалу, то есть 174 байтам, эффективность канала составит 85 %, 1,0 0,9 О,з 8 о, Й 0,6 й 0,6 0,2 0,1 0 1 2 4 8 16 32 64 128 266 Число станций, пытающихся передавать Рис.
4.18. эффективность сетей стандарта 802 3 на скорости! 0 мбит/с с 612-битовыми интервалами времени Чтобы определить среднее количество станций, готовых к передаче в условиях сильной загрузки, можно воспользоваться следующей грубой моделью. Каждый передаваемый кадр занимает канал на период состязания и на время передачи кадра, что составляет в сумме Р е ге секунд. Таким образом, за секунду по каналу передается 1/(Р е ге) кадров. Если каждая станция формирует кадры со средней скоростью Х кадров в секунду, то при нахождении системы в состоянии й суммарная входная скорость а незаблокнрованных станций составит яХ кадров в секунду. Поскольку в состоянии равновесия входная скорость должна быть равна выходной, мы можем приравнять эти две скорости и решить уравнение относительно Е.
(Обратите внимание: м является функцией от !т.) Более подробный анализ см. в (Веггзе!газ апг! Са!!аяег, 1992). Следует отметить, что теоретическому анализу производительности сетей Ейегпег (и других сетей) было посвящено много работ. Практически во всех этих исследованиях предполагается, что график подчиняется пуассоновскому распределению. Когда же исследователи рассмотрели реальные потоки данных, то обнаружилось, что сетевой трафик редко распределен по Пуассону, а чаще бывает автомодельным (Рахэоп апд г!суй, 1994; ЪЪ'!!!!пйег и др., 1995). Это означает, что при увеличении периода усреднения трафик не сглаживается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
