Порядок выполнения работы

1.Используя формулы (1.9), (1.10), (1.11), (1.7) определите задержку распро­странения сигнала в сегментах, интенсивности источников и время передачи кадра.

2. Составьте лингвистический образ задачи, используя декларации языка описания сетей СИМЛВС.

3. Используя Редактор, создайте файл с расширением .mdl, содержащий лингвистический образ задачи.

4. Используя Транслятор, сформируйте загрузочный модуль с расширением .int, содержащий информационный образ задачи.

5. Используя Симулятор, проведите имитационное моделирование.

6. Используя Анализатор результатов, определите характеристики качества сети.

7.Используя условия (1.1), (1.2), (1.3); дайте оценку основным характери­стикам качества функционирования сети.

Отчет по лабораторной работе включает

1. Цель работы

2. Исходные данные.

3. Расчет задержек распространения сигнала в сегментах и интенсивностей источников.

4. Лингвистический образ задачи.

5. Результаты моделирования в виде основных характеристик качества функционирования сети.

6.Оценку характеристик функционирования сети.

Контрольные вопросы

1. Какие методы доступа к среде используются в локальных сетях?

2. В чем заключается метод доступа МДКН/ОК?

3. Каковы основные компоненты аппаратуры сети Ethernet?

4. Какие типы среды передачи используются в сетях Ethernet?

5. Какую топологию имеет сеть Ethernet?

6. Каково назначение репитера, терминатора, коннектора?

7. Каково назначение сетевого адаптера?

8. Каковы ограничения по размеру и количеству станций для классической сети Ethernet на толстом и тонком коаксиальном кабеле?

9.Что называется пропускной способностью сети и каковы единицы ее измерения?

10. Что называется коэффициентом загрузки сети и каковы единицы его измерения?

11. Каковы основные характеристики качества функционирования сети?

12.Каковы инструментальные средства системы моделирования локальных, вычислительных сетей СИМЛВС?

13. Каковы декларации языка описания сети в системе моделирования СИМЛВС?

14. Каковы преимущества и недостатки имитационного моделирования ЛВС перед аналитическим моделированием?

15. Каковы достоинства и недостатки сети Ethernet?

Лабораторная работа №2 Кадр Ethernet

Цель работы: Изучение структуры и обоснование размера кадра Ethernet.

Структура кадров Ethernet имеет вид:

Адрес получателя

Адрес отправителя

Длина/ тип

Данные

Контрольная сумма кадра

6 байтов 6 байтов 2 байта от 46 до 1500 4 байта

Рисунок 2.1. Структура кадра Ethernet

Минимальный размер кадра составляет 64 байта (октета), или 512 битов.

Максимальный размер кадра составляет 1518 байтов (октетов), или 12144 бита.

Адрес получателя указывает адрес узла, получающего данные.

Адрес отправителя указывает адрес узла, пославшего данные.

Каждый узел имеет уникальный номер, который называется MAC - адре­сом или адресом узла. Этот номер состоит из 48 битов (6 байтов), приписыва­ется сетевому интерфейсу (плате сетевого адаптера) во время его изготовления и программируется в процессе инициализации.

Формат MAC - адреса имеет вид:

Рисунок 2.2. Формат MAC- адреса

Бит I/G называется флажком индивидуального/группового опроса и показывает, каким (индивидуальным или групповым) является адрес.

Индивидуальный адрес (I/G установлен в 0) присваивается только одному интерфейсу (или узлу) в сети. Групповой адрес присваивается нескольким се­тевым интерфейсам ЛВС. Групповые адреса (I/G установлен в 1) используют­ся в многопунктовых кадрах.

Бит U/L называется флажком универсального/местного управления и оп­ределяет, как был присвоен адрес сетевому интерфейсу. Если адрес задается не производителем интерфейса, то бит U/L установлен в 1. Адрес может зада­ваться и не производителем сетевого интерфейса, но тогда организация, задающая MAC - адрес, должна следить за ним. Эта потенциальная возмож­ность используется редко, поскольку каждый сетевой интерфейс имеет универ­сальный управляемый адрес.

Организационно уникальный идентификатор (OUI) присваивается каждому производителю сетевых интерфейсов. Организация IEEE следит за номером каждого производителя, а не за индивидуальными адресами.

Организационно уникальный адрес (OUA) присваивается любому устройству, созданному производителем. Производитель отвечает за правильность при­своения OUA. Размер OUA (24 бита) позволяет производителю выпустить свыше 16 миллионов сетевых интерфейсов; 'прежде чем запросить новый OUI.'

Оборудование отдельные поля U/L, OUI, OUA не использует, поэтому для оборудования MAC - адрес выглядит так, как показано на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3. Аппаратные адреса

Поле длина/тип используется по историческим причинам и в качестве поля длины, ив качестве поля типа. Если значение ноля меньше 1500, то оно указы­вает длину кадра, в противном случае оно указывает тип протокола более вы­сокого уровня (например, протокол TCP/IP), который используется для поля данных. Таким образом существуют кадры Ethernet-I, в которых значением поля L/T задается длина (L/T<=1500), и кадры Ethernet-II, в которых значени­ем поля L/T задается тип (L/T> 1500).

Современные операционные системы, такие как Windows 95, Windows NT, Net Ware и OS/2, хорошо работают с любым кадром Ethernet (I и II), но более старое программное обеспечение и многие версии UNIX очень разборчивы в этом отношении.

Поле данных содержит информацию, которую один узел посылает другому. Поле данных может содержать любые данные (информационные и управляю­щие), лишь бы их объем составлял не менее 46 и не более 1500 байт. Как фор­матируется и интерпретируется поле данных, определяют протоколы. Если не­обходимо переслать данные длиной менее 46 байтов, то уровень LLC добавля­ет в конец незначащие байту, в результате длина кадра становится равной 46 байтам.

Контрольная сумма кадра служит для проверки безошибочности кадра данных, образуется путем циклической проверки полей адресов, длины/типа и данных с использованием стандартного образующего полинома 32 степени.

Минимальный размер кадра Ethernet (512 бит) определяется размером окна коллизий. Окно коллизий представляет собой интервал времени от начала пе­редачи уровнем MAC первого бита кадра до потери возможности обнаружения коллизии с любым узлом. Узел способен обнаружить конфликт, пока он не закончил передачу кадра. Если узел передал последний бит кадра без воз­никновения конфликта, то уровень MAC считает, что кадр передан успешно. Значит окно коллизий равно времени задержки сигнала между уровнями MAC; максимально удаленных узлов, умноженному на два, и время передачи кадра должно быть больше окна коллизий. Другими словами, кадр должен переда­ваться достаточно долго, чтобы за время передачи сигнал мог выйти из уров­ня MAC одного узла, дойти до уровня MAC другого узла и вернуться назад. В противном случае коллизия не будет обнаружена уровнем MAC. При возник­новении пропущенной коллизии ситуацию исправит протокол, что, однако снизит производительность сети.

Спецификация Ethernet, определяет максимально допустимое значение окна коллизий для сети Ethernet, равное 512 ВТ. (Любой бит в сети со скоростью передачи 10 Мбит/с передается за 100 наносекунд. Этот интервал называется временем бита - 1 ВТ). Поэтому минимальный размер кадра составляет 512 битов, или 64 байта.

Очевидно, от размера окна коллизий зависит не только минимальный размер кадра, но и максимальный диаметр сети. Если ЛВС слишком велика, узлы не будут успевать распознавать коллизии, и она будет работать некорректно из-за пропускаемых коллизий.

Почему разработчики Ethernet определили максимальное окно коллизий равным 512 ВТ? Ведь если бы максимальное окно коллизий было больше, это позволило бы увеличить минимальный размер кадра и максимальный диаметр сети. Однако большой минимальный размер кадра неэффективен, так как не­которым протоколам требуется переслать друг другу лишь по несколько бай­тов.

Максимальный размер кадра зависит от объема служебной информации и вероятности повторной передачи. Если максимальный размер кадра мал, то система работает неэффективно. В этом случае передается больше управляю­щих разрядов, чем полезных данных. С другой стороны, если длина кадра ве­лика, то он более вероятно окажется искаженным, что потребует повторения его передачи, а это приведет к снижению производительности.

Таким образом, в смысле получения максимальной производительности для полезных данных существует оптимальная длина кадра. В сети Ethernet повторные передача возникают не только из-за ошибок, но и из-за коллизий. Максимальный размер поля данных кадра Ethernet составляет 1500 байтов, и максимальный размер кадра составляет 1518 байтов. Для большинства сетей максимальный размер поля данных составляет от 0,5 Кбайт до 4 Кбайт.

Ошибочные кадры и кадры, искаженные необнаруженной коллизией, будут восстанавливаться протоколом уровня LLC путем повторной передачи. Для того чтобы анализировать работу сети Ethernet я условиях недопустимой дли­ны кадра (меньше 64 байтов или больше 1518 байтов), необходимо иметь ими­тационную модель, реализующую не только метод доступа к среде, но и мо­дель протокола LLC, а также модель ошибок. Такой уровень детализации' требует чрезвычайно больших затрат при создании имитационной модели, Система имитационного моделирования СИМЛВС позволяет анализировать работу сети Ethernet при допустимой переменной длине кадра (L = var,  = const) или при переменной интенсивности потока запросов (L = const,  = var).

Оценить пропускную способность сети Ethernet без учета повторных пере­дач можно следующим образом:

С γ_max ▪Ln▪8/B

где γ _max- максимальная производительность сети Ethernet, кадр/сек;

Ln -длина полезных данных кадра, байт;

В -скорость передачи, бит/сек.

Максимальная производительность сети Ethernet равна:

γ _max =B/8۰(L+26+12)

где 26 байтов - объем служебной информации;

12 байтов - межпакетный интервал;

L - длина поля данных кадра, байт.

(L=Ln при Ln≥64, L= 64 при Ln<64).

C≤Ln / (L +38) (2.1)

На рисунке 2.4 указано время передачи, выраженное в байтах.

Рисунок 2.4. Время передачи отдельных полей пакета

Преамбула обеспечивает поддержание, битовой синхронизации. Каждый байт преамбулы имеет вид 10101010.

Начальный ограничитель представляет собой комбинацию 10101011, про­должает выполнение функции преамбулы и означает начало кадра.

Межпакетная щель - минимальный промежуток времени между пакетами.