Министерство Образования и Науки РФ

Федеральное Агентство Образования

Северо-Кавказский Гуманитарно-Технический Институт

информационные сети

методические указания к проведению лабораторных работ для специальности 230201.65 «информационные системы»

Ставрополь 2005

1. Сети шинной топологии csma/cd.

1.1. Введение.

К этому типу относится множество простейших сетей, станции которых соединены по топологии «общая шина», а для диспетчеризации доступа используется алгоритм CSMA/CD. В частности, к таковым относятся наиболее популярные до недавнего времени сетиEthernet.

В данной работе будет рассмотрен исходный (или первоначальный) вариант CSMA/CD, в дальнейшем будет описано его дальнейшее развитие.

Сеть использует топологию «общая шина»:

S1 –Sn– станции.

К – контроллеры.

ОШ – кабель общей шины.

Т – терминаторы.

1.2. Алгоритм csma/cd.

1. Станция, имеющая пакет данных для передачи по сети, прослушивает общую шину и дожидается момента освобождения ОШ, т.е. – прекращения передачи другой станцией (снятие модуляции с ОШ).

2. Дождавшись освобождения ОШ, в зависимости от алгоритма CSMA/CD:

   1. Настойчивый CSMA/CD. Станция сразу же начинает передачу, пытаясь захватить ОШ.

   2. В случае ненастойчивого CSMA/CD, станция делает паузу длительностьюt_тп, и только после этого пытается захватить ОШ. Длительностьt_тпопределяется генератором случайных чисел.

3. Начав передачу, станция продолжает прослушивать ОШ, сравнивая при этом переданный на ОШ сигнал с тем, что реально читается с ОШ. Если обнаруживается искажение сигнала, фиксируется ситуация, которая называется коллизией. Коллизия – это попытка одновременного захвата ОШ двумя и более станциями. Если обнаруживается коллизия, станция прекращает работу и через t_тпвновь предпринимает попытку захватить ОШ.

4. Попытки захвата продолжаются до тех пор, пока станция не захватит ОШ в свое пользование без коллизий.

1.3. Условие возникновения коллизий.

Строго и точно одновременная попытка захвата крайне маловероятна, однако, пусть станция Iначала захват общей шины,lij– расстояние от станцииIдо станцииJ,v–скорость распространения сигнала по кабелю. Тогда в течение промежутка времениΔt_ij=l_ij/v, станцияJне слышит сигнал станцииIи не знает о факте захвата ОШ.

В течение всего этого промежутка времени коллизия между станциями IиJвозможна.

Время Δt_ijназывают окном коллизий дляIиJ. Чем оно больше, тем больше вероятность коллизии.

Выводы:

1. Активные станции желательно располагать близко друг к другу, в таком случае вероятность коллизии меньше.

2. Определим среднее время коллизии I-й станции по всем станциям сети:

Чем больше Δt_i, тем более станцияIсклонна к коллизиям. Можно математически показать, что наименьшимΔt_iотличаются станции, расположенные в середине ОШ.

Вывод:сервер и наиболее активные станции следует размещать в середине ОШ.

Среднее время окна коллизий в сети (!!!) или (!!!)

Вывод: меньшим окном коллизий обладают сети, имеющие короткий кабель, сети, имеющие небольшое число станций или использующие высокоскоростной кабель.

Практика показывает, что сети CSMA/CDэффективны только на небольших пространствах в малых сетях, и хотя стандартEthernetпозволяет строить достаточно крупные сети, их эффективность невысока.

1.4. Адаптивный алгоритм csma/cd.

t_д– время доставки пакета от отправителя получателю, один из важнейших параметров сети.

Рассмотрим зависимость t_дотt_тп.

1. При низкой загрузке сети вероятность коллизий относительно невысока и длительное t_тпснижает эффективность сети.

2. В нагруженной сети длительное t_тпснижает вероятность коллизий и оказывается более выгодным, чем короткоеt_тп, при котором очень большое время уходит на преодоление коллизий.

Адаптивный вариант CSMA/CDпредполагает следующее:

Каждый контроллер постоянно прослушивает общую шину и корректирует t_тпв зависимости от нагрузки ОШ, уменьшаяt_тппри снижении нагрузки и увеличивая при её увеличении.