Глава 3. Производительность протоколов канального уровня

3.1 Пропускная способность протокола.

Каждый протокол имеет свои особенности, предпочтительные области применения и настраиваемые параметры, что и дает возможность за счет выбора и настройки протокола влиять на производительность и надежность сети. Настройка протокола может включать в себя изменение таких параметров как:

• максимально допустимый размер кадра,

• величины тайм-аутов (в том числе время жизни пакета),

• для протоколов, работающих с установлением соединений - размер окна неподтвержденных кадров, а также некоторых других.

Существуют номинальная и эффективная пропускные способности протокола.

Под номинальной пропускной способностью обычно понимается битовая скорость передачи данных, поддерживаемая на интервале передачи одного пакета.

Эффективная пропускная способность протокола - это средняя скорость передачи пользовательских данных, то есть данных, содержащихся в поле данных каждого пакета.

В общем случае эффективная пропускная способность протокола будет ниже номинальной из-за наличия в пакете служебной информации, а также из-за технологических пауз между передачей отдельных пакетов.

Отношение реальной пропускной способности сегмента, канала или устройства к его эффективной пропускной способности называется коэффициентом использования сегмента, канала или устройства соответственно.

Эффективная пропускная способность существенно отличается от номинальной пропускной способности протокола, что говорит о необходимости ориентации именно на эффективную пропускную способность при выборе типа протокола для того или иного сегмента сети

Пропускная способность протокола часто измеряется и в количестве кадров, передаваемых в секунду. Понятно, что при измерении пропускной способности в кадрах в секунду, нет смысла разграничивать номинальную и эффективную пропускную способности.

3.2 Время доступа к среде

Важным показателем производительности является время доступа к среде. Оно определяется как логикой самого протокола, так и степенью загруженности сети. Время доступа к среде складывается из номинального времени доступа и времени ожидания доступа. Номинальное время доступа определяется как время доступа к незагруженной среде, когда узел не конкурирует с другими узлами. Номинальное время доступа всегда будет меньше в той среде, где отсутствует ожидание прихода маркер доступа.

Маркер - управляющая последовательность бит, передаваемая компьютером по сети. Маркер включает в себя три поля длиной в один байт каждый:

1. Начальный ограничитель SD (Start Delimiter), представляющий собой уникальную последовательность, которую нельзя спутать ни с одной битовой последовательностью внутри кадра;

2. Управление доступом AC (Access Control), состоящее в свою очередь еще из четырех полей:

   1. PPP - битов приоритета;

   2. Бита маркера - Т (при Т = 1 - передаваемый кадр - маркер доступа);

   3. Бита монитора – M. Устанавливается в 1 активным монитором, и в 0 другими станциями сети);

   4. RRR - резервные биты;

3. конечный ограничитель ED (End Delimiter), который, как и начальный ограничитель, содержит уникальную последовательность, а также два бита признаков:

   1. I (Intermediate), указывающий, является ли кадр последним в серии кадров или промежуточным (I=1);

   2. Е (Error) - признак ошибки.

Станция, имеющая данные для передачи, получив маркер, изымает его из кольца, тем самым получая право на передачу информации, заменяет его кадром данных установленного формата, содержащего следующие поля: начальный ограничитель SD, управление кадром FC (Frame Control), адрес назначения DА (Destination Address), адрес источника SA (Source Address), данные (INFO), контрольная сумма (INFO), контрольная сумма FCS, конечный ограничитель ED, статус кадра FS (Frame Status).

Другая составляющая времени доступа к среде - время ожидания. Оно зависит от задержек, возникающих из-за разделения передающей среды между несколькими одновременно работающими станциями.

Разделение между станциями производится посредством алгоритмов доступа. Основные алгоритмы доступа:

• Мультиплексирование по времени (TDM);

• По частоте (FDM);

• По длине волны (WDMA - Wavelength Division Multiple Access).

При использовании алгоритма доступа каждому клиенту выделяется определенный временной домен или частотный диапазон. Когда наступает его временной интервал, и клиент имеет кадр или бит, предназначенный для отправки, он делает это. При этом каждый клиент ждет в среднем N/2 временных интервалов (при работе N клиентов). При FDM передача не требует ожидания, так как каждому из участников выделяется определенный частотный диапазон, которым он может пользоваться когда угодно по своему усмотрению. Методы доступа TDM и FDM могут совмещаться, но в обоих случаях временные интервалы или частотные диапазоны используются клиентом по мере необходимости и могут заметное время быть не заняты (простаивать).

Так же время ожидания зависит от степени загруженности среды (коэффициента использования).