tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 87
Текст из файла (страница 87)
С точки зрения протокола зто 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 (Токого апд Ташагн, 1977). Все, что для этого требуется, — зарезервировать первый временной интервал после успешной передачи кадра за получившей этот кадр станцией.
К сожалению, стаздарт не предусматривает такой возможности. Производительность сети стандарта 802.3 Оценим производительность Егпегпег в условиях большой постоянной загрузки, то есть когда в станций постоянно готовы к передаче. Строгий анализ алгоритма двоичного экспоненциального отката довольно сложен. Вместо этого мы после- Сеть Егнегпег 327 дуем за рассуждениями Меткалфа (Мессаже) и Боггса (Воййз) (1976) и предподожим, что вероятность повторной передачи в каждом интервале времени постоянны Если каждая станция передает в течение одного интервала времени с вероятностью Р, то вероятность того, что какой-либо станции удастся завладеть каналом, равна А = 1Р(1 — Р)ь-~ (4.5) Значение А будет максимальным, когда Р = 1/я, При я, стремящемся к бесконечности, А будет стремиться к 1/е.
Вероятность того, что период соревнования за канал будет состоять ровно из 7' интервалов, будет равна с, следовательно, среднее число интервалов борьбы эа канал будет равно ьч ') )А(1-А)' ' = —. > о А Так как длительность каждого интервала времени равна 2т, средняя продолжительность периода борьбы будет составлять гэ = 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 2тем 5,4т. Если среднее время передачи кадра составляет Рсекунд, 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. Из этих рассуждений становится понятно, почему стандарт Егпегпег накладывает ограничение на максимальное расстояние между станциями. Полезно переформулировать уравнение (4.6) в терминах длины кадра Р, пропускной способности сети В, длины кабеля 7. и скорости распространения сигнала с для оптимального случая: е интервалов столкновений на кадр.
При Р = Р/В Уравнение (4.6) примет вид Эффективность канала = 1 (4.7) 1+ 2В7.е/'сГ Если второе слагаемое делителя велико, эффективность сети будет низкой. В частности, увеличение пропускной способности или размеров сети (произведение В1) 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 ЕгЬегпес 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 32З Глава 4. Подуровень управления доступом к среде расчетов используется уравнение (4.7), При 64-байтном временном интервале 64-байтные кадры оказываются неэффективными, и это 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 0.8 е х0,7 О,з 0,6 е 0,4 Ж О,З 0,2 0,1 0 1 2 4 8 16 32 64 128 266 Число станций, пытаощихол передавать Рио. 4.16. Эффективность сетей стандарта 802.3 на скорости 10 Мбит/с о 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+ со секунд. Таким образом, за секунду по каналу передается Ц(Р+ ы) кадров. Если каждая станция формирует кадры со средней скоростью )с кадров в секунду, то при нахождении системы в состоянии Й суммарная входная скорость 7г незаблокнровапных станций составит 7г)с кадров в секунду. Поскольку в состоянии равновесия входная скорость должна быть равна выходной, мы можем приравнять эти две скорости и решить уравнение относительно А.
(Обратите внимание: ге является функцией от 7с.) Более подробный анализ см. в (Вегсзе!саз апд Оайайег, 1992). Следует отметить, что теоретическому анализу производительности сетей Ес)сегпес (и других сетей) было посвясцено много работ. Практически во всех этих исследованиях предполагается, что трафнк подчиняется пуассоновскому Распределению. Когда же исследователи рассмотрели реальные потоки данных, то обнаружилось, что сетевой трафнк редко распределен по Пуассону, а чаще бывает автомодельным (Рахзоп апс! Е!Оус1, 1994; к(7!!!!пйег и др., 1995).
Это означает, что при увеличении периода усреднения трафнк не сглаживается. Дисперсия среднего количества пакетов в каждую минуту часа не меньше дисперсии среднего Сеть Етпегпе1 329 количества пакетов в каждую секунду минуты. Следствием этого открытия является то, что большинство моделей сетевого трафика не соответствуют реальной работе сетей и поэтому должны восприниматься весьма критически. Коммутируемые сети ЕФегпе1 При добавлении станций к ЕгЬегпес трафик сначала будет расти. Наконец, локальная сеть насытится.
Одним из решений в данном случае является увеличение скорости передачи данных — например, переход с 10 Мбит/с на 100 Мбит/с. Однако доля мультимедийных данных в общем потоке становится все заметнее, и даже 100-мегабитные и гигабитные версии ЕГЬегпет могут перестать справляться со своей задачей. К счастью, возможно не столь радикалыюе решение, а именно, коммутированная локальная сеть ЕгЬегпец показанная на рис. 4.19. Сердцем системы является коммутатор, содержащий высокоскоростную плату, в слоты которой обычно вставляются от 4 до 32 контроллеров линий, в каждом нз которых от одного до восьми разъемов.
Чаще всего к разъему подключается витая пара 10Вазе-Т, соединяющая коммутатор с единственным хостом. Коммутатор Ра К хостам Соединение товаее-т К хостам Рис. 4.19. Простой пример коммутируемой сети Ещегпе! Когда станция хочет передать кадр ЕгЬегпед она посылает стандартный кадр в коммутатор.
Плата в коммутаторе, получив кадр, проверяет, не адресован лн этот кадр станции, подсоединенной к той же плате. Если да, то кадр пересылается ей. В противном случае кадр пересылается по объединительной плате карте, к которой подключена станция-получатель. Объединительная плата обычно работает на скорости в несколько гигабит в секунду с использованием собственного протокола Что произойдет, если две машины, присоединенные к одной и той же карте коммутатора, одновременно станут передавать кадры? Результат зависит от конструкции карты. Одним из вариантов может быть объединение всех портов карты вместе с образованием на карте небольшой локальной сети.
Столкновения в такой сети обнаруживаются и обрабатываются так же, как и в любой другой сети 330 Главе 4. Подуровень управления доступом к среде СЕМА/С1) — при помощи повторных передач кадров с использованием алгоритма двоичного экспоненциального отката. При использовании такого типа карт в каждый момент времени возможна передача только одной станции из подключеипых к карте, ио все карты могут передавать или принимать данные параллельио. При такой схеме коммутатора каждая карта образует свое пространство столкновений, независимое от других. Наличие только одной станции в пространстве столкновений исключает собственно столкновения и повышает производительиость. Возможна также и другая разновидность карт — с буферизацией данных, приходящих иа каждый вход, в оперативной памяти карты.
При этом все входные порты могут передавать и принимать кадры одновременно в дуплексном режиме, что далеко не всегда удается реализовать в моиокаиале с применением СЯМА/С1). После приема кадра карта может проверить, кому ои предиазиачается. Если адресатом является какой-то из портов текущей карты, то кадр сразу же туда и иаправляется. Если же нужно передать данные иа порт другой карты, то это делается с помощью объединительной платы. При этом каждый порт обладает отдельным пространством коллизий, поэтому столкновения не возникают. Общая производительность системы может быть повышена иа порядок по сравнению с 10Ваэеб, поскольку в последней используется единое пространство столкновений. Так как коммутатор ожидает иа каждом входном порту кадры Е1Ьегпец можно использовать некоторые иэ этих портов в качестве концентраторов. На рис.
4.19 порт в правом верхнем углу соединен ие с одной станцией, а с 12-портовым концентратором. Прибывая в концентратор, кадры состязаются самым обычным образом, включая столкновения и двоичный откат. Удачливые кадры попадают в коммутатор и подвергаются там той же процедуре, что и все остальные кадры, то есть перенаправляются иа нужные выходные линии через высокоскоростиую объединяющую плату. Концентраторы дешевле коммутаторов, однако их быстрое удешевление означает лишь намечающуюся тенденцию к устареванию. Тем ие менее, все еше существуют действующие концентраторы, Быстрый Етпегпе1 Когда-то казалось, что 10 Мбит/с — это просто фантастически высокая скорость.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
