Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет информатики и

радиоэлектроники»

Кафедра экономической информатики

Контрольная работа №1

по дисциплине: «Компьютерные сети»

на тему: «Расчет конфигурации сети Ethernet»

Вариант 1

Выполнила студентка: Быкович Е.И.

Группа 792351

Минск 2020

Исходные данные

1 сегмент	2 сегмент	3 сегмент	4 сегмент	5 сегмент	6 сегмент
10Base-5	10Base-FB	10Base-T	10Base-FB	10Base-2	10Base-FL

Расчет PDV

1. В качестве левого сегмента взят 1

Левый сегмент 1: 11.8 + 500 * 0.0866 = 55.1

Промежуточный сегмент 2: 24 + 2000 * 0.1 = 224

Промежуточный сегмент 3: 42 + 100 * 0.113 = 53.3

Промежуточный сегмент 4: 24 + 2000 * 0.1 = 224

Промежуточный сегмент 5: 46.5 + 185 * 0.1026 = 18.981

Правый сегмент 6: 156.5 + 2000 * 0.1 = 356.5

Сумма всех составляющих дает значение PDV, равное 932.

2. В качестве левого сегмента взят 6

Левый сегмент 1: 12.3 + 2000 * 0.1 = 212.3

Промежуточный сегмент 2: 46.5 + 185 * 0.1026 = 18.981

Промежуточный сегмент 3: 24 + 2000 * 0.1 = 224

Промежуточный сегмент 4: 42 + 100 * 0.113 = 53.3

Промежуточный сегмент 5: 24 + 2000 * 0.1 = 224

Правый сегмент 6: 169.5 + 500 * 0.0866 = 212.8

Сумма всех составляющих дает значение PDV, равное 945.

Так как значение PDV больше максимально допустимой величины 575, то эта сеть не проходит по величине максимально возможной задержки оборота сигнала.

Расчет PVV

1. В качестве левого сегмента взят 1

Левый сегмент 1: дает сокращение в 16 битовых интервалов

Промежуточный сегмент 2: 2

Промежуточный сегмент 3: 8

Промежуточный сегмент 4: 2

Промежуточный сегмент 5: 11

Сумма этих величин дает значение PVV, равное 39.

2. В качестве левого сегмента взят 6

Левый сегмент 1: дает сокращение в 10.5 битовых интервалов

Промежуточный сегмент 2: 11

Промежуточный сегмент 3: 2

Промежуточный сегмент 4: 8

Промежуточный сегмент 5: 2

Сумма этих величин дает значение PVV, равное 33.5.

Значение PVV, что меньше предельного значения в 49 битовых интервалов.

В результате, приведенная в примере сеть соответствует стандартам Ethernet.

Для получения работоспособной сети следует длину 2, 4 и 6 сегментов ограничить 500-ми метрами.

Ответы на вопросы

1. Физический и канальный уровень – функциональное назначение.

Физический уровень модели предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

Канальный уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля над ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.

2. LLC и его виды

Logical Link Control — подуровень управления логической связью — по стандарту IEEE 802 — верхний подуровень канального уровня модели OSI, осуществляет управление передачей данных и обеспечивает проверку и правильность передачи информации по соединению.

В соответствии со стандартом 802.2 уровень управления логическим каналом LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур:

• LLC1 - сервис без установления соединения и без подтверждения;

• LLC2 - сервис с установлением соединения и подтверждением;

• LLC3 - сервис без установления соединения, но с подтверждением.

3. Структура кадра LLC

По своему назначению все кадры уровня LLC (называемые в стандарте 802.2 блоками данных — Protocol Data Unit, PDU) подразделяются на три типа — информационные, управляющие и ненумерованные:

• Информационные кадры предназначены для передачи информации в процедурах с установлением логического соединения и должны обязательно содержать поле информации. В процессе передачи информационных блоков осуществляется их нумерация в режиме скользящего окна.

• Управляющие кадры предназначены для передачи команд и ответов в процедурах с установлением логического соединения, в том числе запросов на повторную передачу искаженных информационных блоков.

• Ненумерованные кадры предназначены для передачи ненумерованных команд и ответов, выполняющих в процедурах без установления логического соединения передачу информации, идентификацию и тестирование LLC-уровня, а в процедурах с установлением логического соединения — установление и разъединение логического соединения, а также информирование об ошибках.

Все типы кадров уровня LLC имеют единый формат. Они содержат четыре поля:

• адрес точки входа сервиса назначения (Destination Service Access Point, DSAP),

• адрес точки входа сервиса источника (Source Service Access Point, SSAP),

• управляющее поле (Control)

• поле данных (Data)

Флаг (01111110)

Адрес точки входа сервиса назначения DSAP

Адрес точки входа сервиса источника SSAP

Управляющее поле Control

Данные Data

Флаг (01111110)

Кадр LLC обрамляется двумя однобайтовыми полями «Флаг», имеющими значение 01111110. Флаги используются на MAC-уровне для определения границ блока. (Отметим, что формат кадров LLC, за исключением поля адреса точки входа сервиса источника, соответствует формату кадра HDLC, а также одного из вариантов протокола HDLC — протокола LAP-B, используемого в сетях X.25).

4. Метод доступа CSMA/CD

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) - технология(802.2) множественного доступа к общей передающей среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. CSMA/CD относится к децентрализованным случайным (точнее, квазислучайным) методам. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). Если во время передачи фрейма рабочая станция обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду, она останавливает передачу, посылает jam signal и ждет в течение случайного промежутка времени, перед тем как снова отправить фрейм.

Обнаружение коллизий используется для улучшения производительности CSMA с помощью прерывания передачи сразу после обнаружения коллизии и снижения вероятности второй коллизии во время повторной передачи.

5. Понятие коллизии причины ее возникновения

Коллизия (англ. collision — ошибка наложения, столкновения) — наложение двух и более кадров от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени.

Причины возникновения Возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют защиты от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия (collision), так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации - методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала.

Коллизия — это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet. Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятна. Гораздо вероятней, что коллизия возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. То есть коллизии - это следствие распределенного характера сети.

6. Требования к физической среде Ethernet

Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных:

• 10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») — первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров.

• 10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») — используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 200 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.

• StarLAN 10 — Первая разработка, использующая витую пару для передачи данных на скорости 10 Мбит/с. В дальнейшем эволюционировал в стандарт 10BASE-T.

• 10BASE-T, IEEE 802.3i — для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.

• FOIRL — (акроним от англ. Fiber-optic inter-repeater link). Базовый стандарт для технологии Ethernet, использующий для передачи данных оптический кабель. Максимальное расстояние передачи данных без повторителя 1 км.

• 10BASE-F, IEEE 802.3j — Основной термин для обозначения семейства 10 Мбит/с ethernet-стандартов, использующих оптоволоконный кабель на расстоянии до 2 километров: 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP. Из перечисленного только 10BASE-FL получил широкое распространение.

• 10BASE-FL (Fiber Link) — Улучшенная версия стандарта FOIRL. Улучшение коснулось увеличения длины сегмента до 2 км.

• 10BASE-FB (Fiber Backbone) — Сейчас неиспользуемый стандарт, предназначался для объединения повторителей в магистраль.

• 10BASE-FP (Fiber Passive)- Топология «пассивная звезда», в которой не нужны повторители — никогда не применялся.

7. interframe gap, jam-последовательность, slot time, collision window – назначение и расчет

interframe gap (межкадровый интервал) необходим для того, чтобы принимающая станция могла корректно завершить прием кадра. Кроме этого, если бы станция передавала кадры непрерывно, она бы полностью захватила канал и тем самым лишила другие станции возможности передачи.

jam последовательность — сигнал с битовым шаблоном, отправленным станцией, чтобы информировать остальные станции о том, произошла коллизия.

Интервал отсрочки (slot time) - это время, в течение которого станция гарантированно может узнать, что в сети нет коллизии. Это время тесно связано с другим важным временным параметром сети - окном коллизий (collision window). Окно коллизий равно времени двукратного прохождения сигнала между самыми удаленными узлами сети - наихудшему случаю задержки, при которой станция еще может обнаружить, что произошла коллизия. Интервал отсрочки выбирается равным величине окна коллизий плюс некоторая дополнительная величина задержки.

8. Почему окно коллизий равно времени двукратного прохождения сигнала между самыми удаленными узлами сети

Так как оно равно максимальному времени, при которой станция еще может обнаружить, что произошла коллизия.

9. Пример расчета максимальной пропускной способности сегмента Ethernet.

Размер пакета минимальной длины вместе с преамбулой составляет 64+8 = 72 байта или 576 битов, то на его передачу затрачивается 57.6 мкс. Прибавив межкадровый интервал в 9.6 мкс, получаем, что период следования минимальных пакетов равен 67.2 мкс. Это соответствует максимально возможной пропускной способности сегмента Ethernet в 14880 п/с.

10. Формат MAC-кадра и времена его передачи для Ethernet и Fast Ethernet.

11. Форматы кадров Ethernet

Кадр 802.3/LLC (или кадр Novell 802.2)

Кадр Raw 802.3 (или кадр Novell 802.3)

Кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II)

Кадр Ethernet SNAP

12. По каким критериям производиться расчет сети Ethernet.

Для того, чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо, чтобы выполнялись три основных условия:

• Количество станций в сети не превышает 1024 (с учетом ограничений для коаксиальных сегментов).

• Удвоенная задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов.

Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkage) при копрохождении последовательности кадров через все повторители не более, чем на 49 битовых интервалов.

13. Почему расчет задержки распространения необходимо в общем случае производить дважды.

Так как левый и правый сегмент могут иметь различные величины базовой задержки.

14. Почему минимальным временем распространения кадра в 10BASE-T принято 575 бит.

Так как 575 это количество битовых интервалов в пакете минимальной длины с учетом преамбулы

15. Почему уменьшение межкадрового расстояния повышает вероятность потери кадров.

Так как сетевым адаптерам в сегменте может не хватить времени на обработку предыдущего кадра, в результате чего кадр будет просто потерян.

16. Почему происходит рассинхронизация кадров при прохождении повторителей.

Для исключения дрожания сигналов, накопленного при прохождении последовательности импульсов по кабелю и через интерфейсные схемы