33. Спецификации физической среды сетей Ethernet 10 Мб/с.

Наиболее популярными спецификациями физической среды Ethernet для скорости пере-

дачи данных 10 Мбит/с являются следующие:

• 10Base-5 — коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, называемый «толстым» коак-

сиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента: 500 м

(без повторителей). Максимальное количество узлов подключаемых к сегменту — 100.

Максимальное число сегментов — 5 (4 повторителя), из которых.только 3 могут ис-

пользоваться для подключения узлов, а 2 играют роль удлинителей сети.

• 10Base-2 — коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма, называемый «тонким» коак-

сиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента — 185 м

(без повторителей). Максимальное количество узлов подключаемых к сегменту — 30.

Максимальное число сегментов — 5 (4 повторителя), из которых только 3 могут ис-

пользоваться для подключения узлов, а 2 играют роль удлинителей сети.

• 10Base-T — кабель на основе неэкранированной витой пары (UTP). Образует звез-

дообразную топологию на основе концентратора (многопортового повторителя). Рас-

стояние между концентратором и конечным узлом — не более 100 м. Между любыми

двумя узлами сети может быть не более 4-х концентраторов (так называемое «правило

4-х хабов»).

• 10Base-F — волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта

10Base-T, но расстояние между концентратором и конечным узлом может достигать

2000 м. Правило 4-х хабов остается в силе.

34. Максимальная производительность сети Ethernet 10 Мб/с.

Производительность сети зависит от скорости передачи кадров по линиям связи и скорости

обработки этих кадров коммуникационными устройствами, передающими кадры между

своими портами, к которым эти линии связи подключены. Скорость передачи кадров по

линиям связи зависит от используемых протоколов физического и канального уровней,

например Ethernet на 10 Мбит/с, Ethernet на 100 Мбит/с, Token Ring или FDDI.

Скорость, с которой протокол передает биты по линии связи, называется номинальной скоростью протокола.

Скорость обработки кадров коммуникационным устройством зависит от производительности его процессоров, внутренней архитектуры и других параметров. Очевидно, что скорость

коммуникационного устройства должна соответствовать скорости работы линии. Если она

меньше скорости работы линии, то кадры будут стоять в очередях и отбрасываться при

переполнении последних. В то же время нет смысла применять устройство, которое в сотни

раз производительнее, чем того требует скорость подключаемых к нему линий.

Для оценки требуемой производительности коммуникационных устройств, имеющих

порты Ethernet, необходимо оценить производительность сегмента Ethernet, но не в битах

в секунду (ее мы знаем — это 10 Мбит/с), а в кадрах в секунду, так как именно этот показатель помогает оценить требования к производительности коммуникационных устройств.

Это объясняется тем, что на обработку каждого кадра, независимо от его длины, мост, коммутатор или маршрутизатор тратит примерно равное время, которое уходит на просмотр таблицы продвижения пакета, формирование нового кадра (для маршрутизатора) и т. п.

При постоянной битовой скорости количество кадров, поступающих на коммуникационное устройство в единицу времени, является, естественно, максимальным при их минимальаной длине. Поэтому для коммуникационного оборудования наиболее тяжелым режимом является обработка потока кадров минимальной длины.

Теперь рассчитаем максимальную производительность сегмента Ethernet в таких единицах, как число переданных кадров (пакетов) минимальной длины в секунду.

Для расчета максимального количества кадров минимальной длины, проходящих по

сегменту Ethernet, вспомним, что подсчитанное нами ранее время, затрачиваемое на пере-

дачу кадра минимальной длины (576 бит), составляет 57,5 мкс. Прибавив межкадровый

интервал в 9,6 мкс, получаем, что период следования кадров минимальной длины состав-

ляет 67,1 мкс. Отсюда максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet

составляет 14 880 кадр/с (рис. 12.10). Естественно, что наличие в сегменте нескольких

узлов снижает эту величину за счет ожидания доступа к среде, а также за счет коллизий.

Кадры максимальной длины технологии Ethernet имеют поле данных 1500 байт, что вме-

сте со служебной информацией дает 1518 байт, а с преамбулой составляет 1526 байт, или

12 208 бит. Максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet для кадров

максимальной длины составляет 813 кадр/с. Очевидно, что при работе с большими кадрами

нагрузка на мосты, коммутаторы и маршрутизаторы довольно ощутимо снижается.

Теперь рассчитаем, какой максимально полезной пропускной способностью, измеряемой

в битах в секунду, обладают сегменты Ethernet при использовании кадров разного размера

Полезной пропускной способностью протокола называется максимальная скорость передачи

пользовательских данных, которые переносятся полем данных кадра.

Эта пропускная способность всегда меньше номинальной битовой скорости протокола

Ethernet за счет нескольких факторов:

• служебной информации кадра;

• межкадровых интервалов (IPG);

• ожидания доступа к среде.

Для кадров минимальной длины полезная пропускная способность равна:

В = 14880 х 46 х 8 = 5,48 Мбит/с.

Это несколько меньше, чем 10 Мбит/с, но следует учесть, что кадры минимальной длины

используются в основном для передачи квитанций, так что к передаче собственно данных

файлов эта скорость имеет небольшое отношение.

Для кадров максимальной длины полезная пропускная способность равна:

Вп= 813 х 1500 х 8 = 9,76 Мбит/с.

При использовании кадров среднего размера с полем данных в 512 байт пропускная спо-

собность протокола составляет 9,29 Мбит/с.

В двух последних случаях пропускная способность протокола оказалась достаточно близ-

кой к предельной пропускной способности в 10 Мбит/с, однако следует учесть, что при

расчете мы предполагали, что двум взаимодействующим станциям «не мешают» никакие

другие станции сети, то есть отсутствуют коллизии и ожидание доступа.

Таким образом, при отсутствии коллизий коэффициент использования сети зависит от размера

поля данных кадра и имеет максимальное значение 0,976 при передаче кадров максимальной

длины.