5. Контрольные вопросы

1. Что такое Internet.

• глобальное сообщество мировых сетей;

• свободная мировая сеть;

• глобальная мировая сеть.

2. Что такое Sendmail.

• стандартная программа отправки;

• стандартная программа получения информации;

• программа получения информации, создаваемая самим пользователем по стандартному образцу.

3. Главный режим доступа к информационным ресурсам Internet

• on-line;

• wais;

• x.500.

4. Что такое Usenet.

• система телеконференций Internet;

• система файловых архивов Internet;

• стандарт гипертекстовой информации Internet.

5. Система файловых архивов FTP:

• это огромное распределенное хранилище всевозможной информации;

• это стандарт гипертекстовой информации Internet;

• это механизм гипертекстовых ссылок.

6. World Wide Web это:

• распределенная гипертекстовая информационная система;

• механизм гипертекстовых ссылок;

• стандартная программа получения информации.

7. Особенность системы World Wide Web:

• это механизм гипертекстовых ссылок;

• распределенная гипертекстовая информационная система;

• стандартная программа получения информации.

8. Gopher это:

– еще одна распределенная информационная система Internet;

– распределенная информационно-поисковая система Internet;

– распределенная гипертекстовая информационная система.

9. WAIS это:

• распределенная информационно-поисковая система Internet;

• распределенная гипертекстовая информационная система;

• еще одна распределенная информационная система Internet.

10. Назначение TELNET - протокола

• дать общее описание двунаправленного, восьмибитового взаимодействия;

• дать стандартное описание наиболее широко используемых возможностей реальных физических терминальных устройств;

• внести предложения в созданию электромеханической информационной системы.

4. Задание

По адресу, выданному преподавателем, скопировать и сохранить файл.

5. Содержание отчета

5.1. Титульный лист.

5.2. Наименование и цель работы.

5.3. Сохраненный файл.

5.4. Выводы по работе.

Лабораторная работа №6

Случайный доступ типа МДПН/ОС и сеть Ethernet

1. Цели и порядок выполнения

Цель работы : Разработать алгоритм, реализующий случайный доступ типа МДПН/ОС; провести сравнительный анализ с результатами, полученными при алгоритмизации схем Алоха.

Порядок выполнения работы:

- ознакомиться с описанием лабораторной работы;

- выполнить задание раздела 3;

- ответить на контрольные вопросы теста;

- оформить отчет согласно указаниям раздела 4.

- представить результаты работы преподавателю.

2. Общие сведения

1. Случайный доступ типа МДПН/ОС

Протокол МДПН/ОС основан на методе чистой Алохи и позволяет улучшить ее характеристики. Метод МДПН/ОС входит в протокол сети Ethernet и принят, как один из стандартных методов в локальных сетях. Реализация локальных сетей по образцу сети Ethernet распространена весьма широко.

Основная концепция протокола МДПН/ОС очень проста. Все станции прослушивают передачу по линии. Станция, желающая передать сообщение, выходит на связь только после обнаружения свободного состояния канала. Эта процедура называется проверкой несущей, а стратегия, основанная на такой проверке, схемой многостанционного доступа с проверкой несущей (МДПН). Очевидно, что столкновения все же могут возникнуть, поскольку станции физически разнесены одна от другой, и две или несколько станций могут обнаружить свободное состояние канала и начать передавать, что и вызовет столкновение. Если станции обнаруживают столкновение (обнаружение столкновения - ОС), они передают всем остальным станциям специальный сигнал о помехе и отменяют свои передачи. Возможность проверки несущей позволяет увеличить производительность канала по сравнению с чистой Алохой, а обнаружение столкновения с прекращением передачи, вместо его завершения дает еще большее повышение производительности.

Был предложен и проанализирован ряд методов МДПН. Они различаются тем, как происходит управление передачей, если канал оказался занятым. Например, в схеме с p-настойчивостью станция, обнаружившая занятый канал, осуществляет передачу после того, как канал станет свободным, с вероятностью p. С вероятностью (1-p) передача откладывается на промежуток времени  распространения сигнала. При схеме с 1- настойчивостью станция осуществляет попытку передачи, как только канал окажется свободным. При ненастойчивой схеме станция переносит передачу на другое время в соответствии с предписанным распределением задержек передачи, проверяет несущую в это время и продолжает процесс.

Эти схемы применимы прежде всего в локальных сетях или в более крупных сетях, работающих со сравнительно небольшими скоростями передачи.

Протокол МДПН/ОС, работающий по правилу 1-настойчивости с добавлением возможности обнаружения столкновений в целях дальнейшего улучшения характеристик принят в качестве протокола в схеме Ethernet. Если обнаруживается столкновение и передача прекращается, попытка повторной передачи принимается через случайный промежуток времени, как и в схемах Алоха. Этот случайный промежуток времени удваивается каждый раз после обнаружения нового столкновения до некоторой максимальной величины, при которой станция выходит из строя и извещают вышестоящие уровни о нарушении связи. Это удвоение промежутка называется процедурой двоичного замедления и может улучшить характеристику системы.

Получим результаты анализа системы с дискретным временем, чтобы получить характеристики задержек протокола МДПН/ОС.

Рассмотрим шинную структуру.

Рис.1. Модель МДПН/ОС

Станции подключаются через пассивные ответвления к двусторонней шине. Сосредоточим внимание на двух наиболее удаленных станциях( А и В ). Рассчитаем среднее время, требуемое для успешного запуска сообщения в шину. Обратная величина этого времени и будет максимальной производительностью. Назовем время до успешного завершения передачи сообщения виртуальным временем передачи t_v. Это время имеет три составляющие( см. Рис. 2). Оно включает время m, требуемое для передачи сообщения, время , требуемое для проверки завершения передачи, и время, кратное 2 единицам, для разрешения столкновений, если они обнаруживаются.

Пусть возникло столкновение между сигналами, передаваемыми станциями А и В. В худшем случае обнаружение столкновения займет на станциях А и В время в 2 с, после чего передача будет немедленно выключена. Это показано на рисунке 3 : станция А начинает передачу в некоторый момент времени. Перед тем, как сообщение станции А поступит на станцию В, последняя решает начать передачу. Станция В проверяет канал, находит его свободным и начинает собственную передачу. Это очевидное столкновение, которое обнаружится только через  c.

Рис.2. Расчет виртуального времени передачи МДПН/ОС

Общее время до обнаружения столкновения составит 2 единиц времени , что и показано на рисунке.

Если произошло столкновение, предположим, что для его разрешения потребуется 2J единиц времени. J представляет собой среднее число повторных передач после того, как произошло столкновение. Оно сравнимо с параметром

E=G/S-1, который был введен при изучении системы Алоха. Тогда виртуальное время передачи имеет вид:

t_v = m +  + 2J = m [1+a(1+2J)], a/m (1)

Далее найдем величину J. Она зависит от стратегии повторной передачи.

Рис.3. Наихудший случай обнаружения столкновения

Предположим, что длительность интервала столкновения (рис.2.) описывается геометрическим распределением единиц 2 с параметром . В частности, интервал равен одной единице (2) с вероятностью , двум единицам с вероятностью *(1-) и т.д. Таким образом,  является вероятностью успеха в конце интервала, а (1-) - вероятностью столкновения. Среднее число повторных передач J=1/, а именно

(2)

Это рассуждение переносит тяжесть нахождения J на .

Теперь вероятность  находится путем следующего рассуждения.

Пусть в возможных передачах участвуют n станций (n >> 1). Пусть вероятность того, что одна станция намеревается передавать в промежутке времени 2 c, равна p. Тогда вероятность того, что передает одна станция, и эта передача успешна

 = n p (1-p)^n-1 . (3)

Используя величину p=1/n и учитывая, как предполагалось, что n >> 1, в пределе получим, что

_max = (1-1/n)^n-1  e ^-1, n  (4)

Таким образом, величина , которую нужно подставить в (2), равна e ^-1. И равенство (1) принимает вид:

t_v = m [1+a(1+2e)], a/m (1a)

Заметим, что эта модель повторной передачи напоминает синхронную Алоху и фактически приводит к величине производительности синхронной Алохи e^-1.

Максимальная производительность _max в числе сообщений за единицу времени равна 1/t_. Обозначая через  среднее число сообщений, передаваемых по каналу за единицу времени от всех пользователей, и нормируя его относительно пропускной способности 1/m (в сообщениях за единицу времени), из (1.а) находим

а/m

Пусть в качестве примера а=0.1. Это значит, что длительность сообщений в 10 раз больше времени распространения сигнала из конца в конец. Для этого значения а имеем

<0.6

Очевидно, что это существенное улучшение по сравнению с эффективностью 0.18 для чистой Алохи и 0.368 для синхронной Алохи. Если значение а уменьшить еще больше (путем сокращения длины кабеля или уменьшения пропускной способности в бит/с с целью увеличения m), соответственно увеличится _max, приближаясь к максимально возможному значению 1.

Пример 20-километровой сети района большого города

Время распространения при дисциплине опроса - величина /2. При МДПН/ОС необходимо воспользоваться полной задержкой из конца в конец =177 мкс. Головное окончание обнаруживает столкновение и посылает сигнал о помехе обратно всем пользователям. Таким образом для работы системы МДПН/ОС требуется условие m >>  . Предположим, что выбрана величина а  0.1.Тогда m = 1.77 мc. При упоминавшихся ранее 128-разрядных кадрах это соответствует скорости передачи по каналу С  (128/1.77) = 72 кбит/с. Очевидно, что используемая в примере опроса цифра 256 кбит/с этому условию не соответствует. Если система увеличивается в размере, соответственно должна быть уменьшена скорость передачи. Для системы, охватывающей пространство 40 км, получим =0.36 мc (исходя из времени распространения 4.5 мкс/км). При а  0.1 и m  3.6 мс имеет место С  (128/3.6) * 1000 = 36 кбит/с. Это составляет лишь половину скорости примера с 20-километровым районом.

Сколько станций могут работать по одному каналу с МДПН/ОС по 20-километровой сети?

Полагая  = 0.6 и применяя m = 1.77мс (что соответствует 128-разрядным кадрам) при скорости передачи C = 72 кбит/с), получим, что полная скорость передачи кадров по каналу может быть не больше 0.6/m = 340 кадров/с. Если типичный пользователь в среднем посылает 1 кадр за 15 с, то связываться по рассматриваемому каналу смогут самое большее 5100 пользователей. Однако соответствующая задержка будет очень большой, поэтому могут возникнуть пожелания значительного сокращения числа пользователей на канал.

Уменьшив интенсивность нагрузки пользователей до 1 кадра за 30 с, можно добиться удвоения числа пользователей до 10000.