Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 25
Текст из файла (страница 25)
3.16. Сравнение эффективности сетей с коммутацией пакетов и каналов Теперь рассмотрим вариант, когда та же сеть работает на основе техники коммутации пакетов. При средней скорости пользовательских потоков 1 Мбит/с сеть может передавать одновременно до 100/1 - 100 (!) информационных потоков пользователей, полностью расходуя пропускную способность канала между коммутаторами.
Однако это справедливо, если емкости буферов коммутаторов достаточно для хранения пакетов на периодах перегрузки, когда суммарная скорость потока данных превышает 100 Мбит/с. Оценим необходимый обьем буфера коммутатора 51. За период перегрузки в коммутатор 51 от каждого потока поступит 10 Мбит/с к 1 с - 10 Мбит, а от 100 потоков — 1000 Мбит. Из этих данных за одну секунду коммутатор успеет передать в выходной канал только! 00 Мбит.
Значит, чтобы ни один пакет не был потерян во время перегрузки сети, общий объем входных буферов коммутатора должен быть не меньше 1000 — 100 " 900 Мбит, или более 100 Мбайт. Сегодняшние коммутаторы обычно имеют меньшие объемы буферов (1 — 1О Мбайт), Однако не нужно забывать, что вероятность совпадения периодов пиковой нагрузки у всех потоков, поступающих на входы коммутатора, очень мала. Так что даже если коммутатор имеет меньший объем буферной памяти, в подавляющем большинстве случаев он будет справляться с предложенной нагрузкой. При сравнении сетей с коммутацией каналов и пакетов уместна аналогия с мультипрограммными операционными системами.
Каждая отдельная программа в такой системе выполняется дольше, чем в однопрограммной системе, когда программе выделяется все процессорное время, пока она не завершит свое выполнение. Однако общее число программ, выполняемых в елиницу времени, в мультипрограммной системе больше, чем в однопрограммной. Аналогично однопрограммной системе, в которой время от времени простаивает процессор или периферийные устройства, в сетях с коммутацией каналов при передаче пульсирующего трафика значительная часть зарезервированной пропускной способности каналов часто не используется. Неопределеннйя пропускная способность сети с коммутацией пакетов — это плата за ее общую эффективность при некотором ущемлении интересов отдельных абонентов.
Аналогично, в мультипрограммной операционной системе время выполнения приложения предсказать заранее невозможно, так как оно зависит от количества других приложений, с которыми делит процессор данное приложение. В заключение этого раздела приведем табл.
3.1, в которой сведены свойства обоих видов сетей. На основании этих данных можно аргументировано утверждать, в каких случаях Егпегпе1 — пример стандартной технологии с коммутацией пакетов Таблица 3.1. Сравнение сетей с коммутацией каналов н пакетов Коимупщия каналов Коммутация пакетов Необходимо предварительно устанавливать саедииеиие Отсутствует этап установления соединения (дейтаграммный способ) Адрес требуется только на этапе установления соединения Алрес и другая служебная информация передаются с каждым пакетом Сеть может отказать абоненту в установлении соединения Сеть всегда готова принять данные от абонента Гарантированная пропускная способность (полоса эроэускания) для взаимодействующих абонентов Пропускная способность сети для абонентов неизвестна, задержки передачи носят случайный характер Трэфнк реального времени передается без задержек Ресурсы сети используются эффективно при передаче пульсирующего графика Возможные потери данных из-зэ переполнения буферов Внсокэя надежность передачи Нерациональное использование пропускной сэесабности каналов, снижающее общую зффек- тээность сети Автоматическое динамическое распределение пропускной способности физического канала между абонентами ЕйегпеФ вЂ” пример стандартной технологии с коммутацией пакетов Рассмотрим, каким образом описанные ранее концепции воплощены в одной из г(ервых стандартных сетевых технологий — технологии ЕТЬегпег, работающей с битовой скоростью ! 0 Мбит,гс.
В этом разделе мы коснемся только самых общих принципов функционирования Е(Ьегпег. Детальное описание технологии Е(Ьегпес вы найдете в части 111. (1 Топология. Существует два варианта технологии ЕГЬегпе1; ЕЕЬегпес на разделяемой среде и коммутируемый вариант ЕТЬегпе1. В первом случае все узлы сети разделяют общую среду передачи данных, и сеть строится по топологии обшей шины. На рис. 3.16 покэзан простейший вариант топологии — все компьютеры сети подключены к обшей разделяемой среде, состоящей иэ одного сегмента коаксиального кабеля. Коаксиапьиый Компьютер Рис.
3. 16. Сеть Е1иегпе1 иа разделяемой ореде В том случае, когда сеть е(Ьегпег не использует разделяемую среду, а строится иа комнутаторах, объединенных дуплексными каналами связи, говорят о коммутируемом рациональнее использовать сети с коммутацией каналов, а в каких — с коммутацией па- кетов. Глава 3. коммутация каналов и пакетов варианте ЕгЬегпег. Топология в этом случае является топологией дерева, то есть такой, при которой между двумя любыми узлами сеть существует ровно один путь. Пример топологии коммутируемой сети Е1Ьегпес показан на рис.
3.17. Рис. 3.17. Древовидная топология коммутируемой сети Егиегпе1 Топологические ограничения (только древовидная структура связей коммутаторов) связаны со способом построения таблиц продвижения коммутаторами ЕгЬегпек С1 Способ коммутации. В технологии ЕГЬегпег используется дейтаграммная коммутация пакетов. Единицы данных, которыми обмениваются компьютеры в сети ЕгЬегпес, называются кадрами.
Кадр имеет фиксированный формат и наряду с полем данных содержит различную служебную информацию. В том случае, когда сеть ЕгЬегпег построена на коммутаторах, кахогый коммутатор продвигает кадры в соответствии с теми пр11нципами коммутации пакетов, которые были описаны ранее. А вот в случае одно- сегментной сети ЕгЬегпег возникает законный вопрос: где же выполняется коммутация? Где хотя бы один коммутатор, который, как мы сказали, является главным элементом любой сети с коммутацией пакетов? Или же ЕгЬегпег поддерживает особый вид коммутации? Оказывается, коммутатор в односегментной сети ЕгЬегпег существует, но его не так просто разглядеть, потому что его функции распределены по всей сети. «Коммутатора ЕГЬегпег состоит из сетевых адаптеров и разделяемой среды. Сетевые адаптеры представляют собой интерфейсы такого виртуального коммутатора, а разделяемая среда — коммутационный блок, который передает кадры между интерфейсами.
Часть функций коммутационного блока выполняют адаптеры, так как они решают, какой кадр адресован их компьютеру, а какой — нет. О Аг))гесацил. Каждый компьютер, а точнее каждый сетевой адаптер, имеет уникальный аппаратный адрес (так называемый МАС-адрес, вы уже встречали этот акроним в главе 2). Адрес ЕгЬегпес является плоским числовым адресом, иерархия здесь не используется. Поддерживаются адреса для выборочной, широковещательной и групповой рассылки. 0 Разделение среды и мультиплексирование. В сети Ебйегпег на коммутаторах каждый канал' является дуплексным каналом связи, и проблемы его разделения между интерфейсами узлов не возникает.
Передатчики коммутаторов Егйегпег используют дуплексные каналы связи для мультиплексирования потоков кадров от разных конечных узлов. 105 Выводы В случае ЕгЬегпес на разделяемой среде конечные узлы применяют специальный метод доступа с целью синхронизации использования единственного полудуплексного канала связи, объединяющего все компьютеры сети. Единого арбитра в сети ЕгЬегпес на разделяемой среде нет, вместо этого все узлы прибегают к распределенному случайному методу доступа.
Информационные потоки, поступающие от конечных узлов сети ЕсЬегпец мультиплексируются в единственном передающем канале в режиме разделения времени. То есть кадрам разных потоков поочередно предоставляется канал. Чтобы подчеркнуть не всегда очевидную разницу между понятиями мультиплексирования и разделения среды, рассмотрим ситуацию, когда из всех компьютеров сети ЕгЬегпес только одному нужно передавать данные, причем данные от нескольких приложений.
В этом случае проблема разделения среды между сетевыми интерфейсами не возникает, в то время как задача передачи нескольких информационных потоков по общей линии связи (то есть мультиплексирование) остается. О Кодирование. Адаптеры ЕГЬегпет работают с тактовой частотой 20 МГц, передавая в среду прямоугольные импульсы, соответствующие единицам и нулям данных компьютера. Когда начинается передача кадра, то все его биты передаются в сеть с постоянной скоростью 10 Мбит/с (каждый бит передается за два такта).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
