tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 81
Текст из файла (страница 81)
После того как последняя станция передает свой кадр, что все станции отслеживают, прослушивая линию, начинается новый период подачи заявок из Аг интервалов. Если станция переходит в состояние готовности (получает кадр для передачи) сразу после того, как она отказалась от передачи, это значит, что ей не повезло и она Протоколы коллективного доступа 305 должка ждать следующего цикла. Протоколы, в которых намерение передавать объявляется всем перед самой передачей, называются протоколами с резерви- роваиием.
Кадры 6 интервалов 6 ннтервалов конкуренции 1 6 мв. и';~ 01234 667 01234667 пшю и ~пншп ы Рно. 4.6, Базовый протокол битовой карты Двоичный обратный отсчет Недостатком базового протокола бит-карты являются накладные расходы в 1 бит иа станцию. Используя двоичный адрес станции, можно улучшить эффективность канала. Станция, желающая занять канал, объявляет свой адрес в виде битовой строки, начиная со старшего бита, Предполагается, что все адреса станций имеют одинаковую длину. Биты адреса в каждой позиции логически складываются (логическое ИЛИ).
Мы будем называть этот протокол протоколом с двоич- Оценим производительность такого протокола. Для удобства будем измерять время в одиобитовых интервалах периода подачи заявок, при этом кадр данных состоит из И единиц времени. При слабой загрузке канала бит-карта просто будет повторяться снова и снова, изредка перемежаясь кадрами.
Рассмотрим эту ситуацию с точки зрения станции с небольшим номером, например, 0 или 1. Обычно и тот момент, когда у иее возникает потребность в передаче, текущий интервал времени уже находится где-то в середине бит-карты, В среднем станция будет ждать лг/2 интервалов до окончания текущего периода резервирования и еще У интервалов следующего (своего) периода резервироваиия, ие считая кадров, передаваемых между двумя этими периодами, прежде чем оиа сможет начать передачу.
Перспективы станций с большими номерами более радужны. В среднем время ожидания передачи составит половину цикла (Лг/2 одпобитовых интервалов). Станциям с большими номерами редко приходится ждать следующего цикла. Поскольку станциям с небольшими номерами приходится ждать в среднем 1,5М интервалов, а станциям с большими иомерамг~,— У/2 интервалов, среднее время ожидания для всех станций составляет Уинтервэлов. При низкой загрузке канала его производительность легко сосчитать. Накладные расходы иа кадр составляют Ф бит, и при длине кадра в Ы бит эффективность равна И/(У+ 4.
При сильной загруженности капала, когда все станции хотят что-то передать, период подачи заявок из )т'бит чередуется с У кадрами. При этом накладные расходы иа передачу одного кадра составляют всего один бит, а эффективность равна 11/(г1+ 1). среднее время задержки для кадра будет равно сумме времени ожидаиия в очереди внутри своей станции и дополнительных М(Ы+ 1)/2 одиобитовых интервалов, когда ои попадет в начало своей внутренней очереди. 306 Глава 4. Под роввнь управления доступом к среда Однобитовыв отсчеты времени 0123 (0 0 1 0~ [О100 0--- (1ООЯ 100- (1 0 1~0 1 0 1 0 Результат 1 0 1 0 0--- Станции 0010 Станция 1001 и 01оо видят вту юдит вту вднницу единицу и цамотоя и одавтоя Рио.4.7.
Протокол о двоичным обратным оточвтом. Прочерк означает молчанив Эффективность использования канала при этом методе составляет ф(я + !ой,М). Однако можно так хитро выбрать формат кадра, что его первое поле будет солержать адрес отправителя, тогда даже эти!09,Н бит не пропадут зрд и эффективность составит 100 уь. Мок (Мсй) и Уард (%ага) в 1979 году описали вариант протокола с обратным отсчетом, в котором использовался параллельный, а не последовательный интерфейс. Они также предложили использовать виртуальные номера станций.
После каждой передачи станции, которая успешно послала кадр, присваивается виртуальный номер О, тем самым дается возможность захвата канала станциями, которые молчат слишком долго. Например, если станции С, Н, 17, А, С, В, Е, Е имели приоритеты 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 и 0 соответственно, тогда при успешной передаче станции П она помещается в конец списка, получая номер О.
Приоритеты старших ным обратным отсчетом. Он используется в сети !)ата!цг (Егазег, 1987). Неявно предполагается, что задержки распространения сигнала пренебрежимо малы, поэтому станции слышат утверждаемые номера практически мгновенно. Во избежание конфликтов следует применить правило арбитража: как только станция с 0 в старшем бите адреса видит, что в суммарном адресе этот 0 заменился единицей, она сдается и ждет следующего цикла. Например, если станции 0010, 0100, 1001 и 1010 конкурируют за канал, то в первом битовом интервале они передают биты О, О, 1 и 1 соответственно.
В этом случае суммарный первый бит адреса будет равен 1. Следовательно, станции с номерами 0010 и 0100 считаются проигравшими, а станции 1001 и 1010 продолжают борьбу. Следующий бит у обеих оставшихся станций равен 0 — таким образом, обе продолжают. Третий бит равен 1, поэтому станция 1001 сдается. Победителем оказывается станция 1010, так как ее адрес наибольший. Выиграв торги, она может начать передачу кадра, после чего начнется новый цикл торгов. Схема протокола показана на рис. 4.7. Данный метод предполагает, что приоритет станции напрямую зависит от ее номера.
В некоторых случаях такое жесткое правило может играть положительную, в некоторых — отрицательную роль. Протоколы коллективного доступа 307 станций С и Н остаются неизменными (7 и 6), а приоритеты остальных станций увеличиваются на 1 (например, приоритет А был 4, а стал 5). Таким образом, на следующем цикле формируется такой список: С, Н, А, С, В, Е„Г, О. Теперь станция п сможет получить доступ к каналу, только если он больше никому не нужен. Двоичный обратный отсчет является примером простого, элегантного и эффективного протокола, который еще предстоит открыть заново разработчикам будущих сетей.
Хочется надеяться, что когда-нибудь он займет свою нишу в сетевых технологиях, Протоколы с ограниченной конкуренцией Итак, мы рассмотрели две основные стратегии предоставления доступа к каналу в кабельных сетях: соревнование, как в СБМА, и бесконфликтные методы. Каждую стратегию можно оценить по двум важным параметрам: времени задержки при низкой загрузке канала и эффективности канала при большой загрузке.
В усЛовиях низкой загрузки конфликты (то есть чистая или дискретная системы А),ОНА) предпочтительнее, так как время задержки в таких системах меньше. По мере роста загруженности канала системы со столкновениями становятся все менее привлекательными, поскольку возрастают накладные расходы, связанные с конфликтами. Для бесконфликтных протоколов справедливо обратное, При яшкой нагрузке у них довольно высокое время задержки, но по мере увеличения нагрузки эффективность использования канала не уменьшается, как у конфликтных протоколов, а наоборот, возрастает.
Очевидно, было бы неплохо объединить лучшие свойства обеих стратегий и получить протокол, использующий разные стратегии при разной загруженности канала. Такие протоколы мы будем называть протоколами с ограниченной конкуренцией. Они в самом деле существуют, и их рассмотрением мы завершим изучение сетей с опросом носителя, До сих пор мы рассматривали только симметричные протоколы коллективного доступа, в которых каждая станция пытается получить доступ к каналу с равной вероятностью р. Интересно„что производительность всей системы может быть улучшена при использовании асимметричного протокола, в котором станциям назначаются различные вероятности.
Прежде чем приступить к рассмотрению асимметричных протоколов, давайте кратко рассмотрим производительность в симметричном случае. Предположим, что й станций борются за доступ к каналу. Вероятность передачи каждой станции в каждый интервал времени равна р. Вероятность того, что какая-то станция успешно получит доступ к каналу на данный интервал времени, равна яр(1 — р)" '. Чтобы найти оптимальное значение вероятности р, продифференцируем данное выражение по р, приравняем результат к нулю и решим полученное уравнение относительно р. В результате мы получим, что наилучшее значение р равно 1/л.
Заменяя в формуле р на 1/я, получаем вероятность успеха при оптимальном значении р: (я -1') Р ~успех при оптимальной вероятности р 1 (4.4) 308 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде Эависимость этой вероятности от количества готовых станций графически показана на рис. 4.8. Для небольшого числа станций значение вероятности успеха является неплохим, однако как только количество станций достигает хотя бы пяти, вероятность снижается почти до асимптотической величины, равной 1/е.
1,0 0,0 10 Количество ютоаых станций Рис. 4.В. Вероятность получения доступа к каналу а симметричном протокола Из рисунка очевидно, что вероятность получения доступа к каналу для какой-либо станции можно увеличить, только снизив конкуренцию за канал. Этим занимаются протоколы с ограниченной конкуренцией. Они сначала делят все станции па группы (необязательно непересекающиеся). Состязаться за интервал О разрешается только членам группы О. Если кто-то из них выигрывает, он получает канал и передает по нему кадр. Если никто из них не хочет передавать или происходит столкновение, члены группы 1 состязаются за интервал 1, и т. д. При соответствующем разбиении на группы конкуренция за каждый интервал времени уменьшается, что увеличивает вероятность его успешного использования (см.
левую часть графика). Вопрос в том, как разбивать станции на группы. Прежде чем обсуждать общий случай, рассмотрим несколько частных случаев. В одном из крайних случаев в каждой группе будет по одной станции. Такое разбиение гарантирует полное отсутствие конфликтов, так как на каждый интервал времени будет претендовать только одна станция. Подобные протоколы уже рассматривались ранее (например, протокол с двоичным обратным отсчетом).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
