- •Основы локальных сетей
- •Место и роль локальных сетей Немного истории компьютерной связи
- •Определение локальной сети
- •Топология локальных сетей
- •Топология шина
- •Топология звезда
- •Топология кольцо
- •Другие топологии
- •Многозначность понятия топологии
- •Кабели на основе витых пар
- •Коаксиальные кабели
- •Оптоволоконные кабели
- •Бескабельные каналы связи
- •Согласование, экранирование и гальваническая развязка линий связи
- •Кодирование информации в локальных сетях
- •Код nrz
- •Манчестерский код
- •Бифазный код
- •Другие коды
- •Назначение пакетов и их структура
- •Адресация пакетов
- •Методы управления обменом
- •Управление обменом в сети с топологией звезда
- •Управление обменом в сети с топологией шина
- •Управление обменом в сети с топологией кольцо
- •Эталонная модель osi
- •Аппаратура локальных сетей
- •Стандартные сетевые протоколы
- •Стандартные сетевые программные средства
- •Одноранговые сети
- •Сети на основе сервера
- •Вступление
- •Сети Ethernet и Fast Ethernet
- •Сеть Token-Ring
- •Сеть Arcnet
- •Сеть fddi
- •Сеть 100vg-AnyLan
- •Сверхвысокоскоростные сети
- •Классификация средств защиты информации
- •Классические алгоритмы шифрования данных
- •Стандартные методы шифрования и криптографические системы
- •Программные средства защиты информации
- •Метод управления обменом csma/cd
- •Алгоритм доступа к сети
- •Оценка производительности сети
- •Использование помехоустойчивых кодов для обнаружения ошибок в сети
- •Способы снижения числа ошибок в принятой информации
- •Характеристики и разновидности помехоустойчивых кодов
- •Циклические коды (crc)
- •Аппаратура 10base5
- •Аппаратура 10base2
- •Аппаратура 10base-t
- •Аппаратура 10base-fl
- •Аппаратура 100base-tx
- •Аппаратура 100base-t4
- •Аппаратура 100base-fx
- •Автоматическое определение типа сети (Auto-Negotiation)
- •Адаптеры Ethernet и Fast Ethernet Характеристики адаптеров
- •Адаптеры с внешними трансиверами
- •Репитеры и концентраторы Ethernet и Fast Ethernet
- •Функции репитеров и концентраторов
- •Концентраторы класса I и класса II
- •Коммутаторы Ethernet и Fast Ethernet
- •Коммутаторы Cut-Through
- •Коммутаторы Store-and-Forward
- •Мосты и маршрутизаторы Ethernet и Fast Ethernet
- •Функции мостов
- •Функции маршрутизаторов
- •Выбор конфигурации Ethernet
- •Правила модели 1
- •Расчет по модели 2
- •Выбор конфигурации Fast Ethernet
- •Правила модели 1
- •Исходные данные
- •Выбор размера и структуры сети
- •Выбор оборудования
- •Выбор сетевых программных средств
- •Выбор с учетом стоимости
- •Проектирование кабельной системы
- •Оптимизация и поиск неисправностей в работающей сети
- •Формулы Шеннона для непрерывного и дискретного каналов
- •Типы линий передачи, в которых используются модемы (варианты решения проблемы «последней мили»)
- •Структура модема
- •Методы модуляции, используемые в высокоскоростных модемах
- •Особенности стандартов V.34, V.90 и V.92
- •Классификация модемов
- •Программные средства для модемов
Оценка производительности сети
Вопрос об оценке производительности сетей, использующих случайный метод доступаCSMA/CD, не очевиден из-за того, что существуют несколько различных показателей. Прежде всего, следует упомянуть три связанные между собой показателя, характеризующие производительность сети в идеальном случае – при отсутствииколлизийи при передаче непрерывного потока пакетов, разделенных только межпакетным интервалом IPG. Очевидно, такой режим реализуется, если один из абонентов активен и передает пакеты с максимально возможной скоростью. Неполное использование пропускной способности в этом случае связано, кроме существования интервала IPG, с наличием служебных полей в пакете Ethernet (см.рис. 10.2).
Пакет максимальной длины является наименее избыточным по относительной доле служебной информации. Он содержит 12304 бит (включая интервал IPG), из которых 12000 являются полезными данными.
Поэтому максимальная скорость передачи пакетов (или, иначе, скорость в кабеле– wire speed) составит в случае сети Fast Ethernet
108 бит/с/ 12304 бит ≈ 8127,44 пакет/с.
Пропускная способностьпредставляет собой скорость передачи полезной информации и в данном случае будет равна
8127,44 пакет/с x 1500 байта ≈ 12,2 Мбайт/с.
Наконец, эффективность использованияфизической скорости передачи сети, в случае Fast Ethernet равной 100 Мбит/с, по отношению только к полезным данным составит
8127,44 пакет/с x 12000 бит/ 108 бит/с ≈ 98%.
При передаче пакетов минимальной длины существенно возрастает скорость в кабеле, что означает всего лишь факт передачи большого числа коротких пакетов. В то же время пропускная способность и эффективность заметно (почти в два раза) ухудшаются из-за возрастания относительной доли служебной информации.
Для реальных сетей, в частности Fast Ethernet с большим числом активных абонентов N пропускная способность на уровне 12,2 Мбайт/с для какого-либо абонента является пиковым, редко реализуемым значением. При одинаковой активности всех абонентов средняя пропускная способность для каждого из них составит 12,2/N Мбайт/с, а на самом деле может оказаться еще меньше из-за возникновения коллизий, ошибок в работе сетевого оборудования и влияния помех (в случае работы локальной сети в условиях, когда кабельная система подвержена влиянию больших внешних электромагнитных наводок). Влияние помех, так же как и поздних конфликтов (late collision) в некорректных сетях, отслеживается с помощью анализа поля FCS пакета.
Для реальных сетей более информативен такой показатель производительности, как показатель использования сети(network utilization), который представляет собой долю в процентах от суммарной пропускной способности (не поделенной между отдельными абонентами). Он учитываетколлизиии другие факторы. Ни сервер, ни рабочие станции не содержат средств для определенияпоказателя использования сети, этой цели служат специальные, не всегда доступные из-за высокой стоимости такие аппаратно-программные средства, как анализаторы протоколов.
Считается, что для загруженных систем Ethernet и Fast Ethernet хорошим значением показателя использования сетиявляется 30%. Это значение соответствует отсутствию длительных простоев в работе сети и обеспечивает достаточный запас в случае пикового повышения нагрузки. Однако еслипоказатель использования сетизначительное время составляет 80...90% и более, то это свидетельствует о практически полностью используемых (в данное время) ресурсах, но не оставляет резерва на будущее. Впрочем, для реальных сетей, к примеру Fast Ethernet, это скорее гипотетическая ситуация.
На рис. 10.2приведена зависимостьпоказателя использования сетиот времени при условии, что предложенная нагрузка (offered load), то есть текущий запрос на пропускную способность, линейно возрастает. Сначалапоказатель использования сетитакже линейно повышается, но затем конкуренция за владение средой передачи порождаетколлизии, и рассматриваемый показатель достигает максимума (точка полной нагрузки на графике). При дальнейшем увеличении предложенной нагрузкипоказатель использования сетиначинает уменьшаться, особенно резко после точки насыщения. Это «плохая» область работы сети. Считается, что сеть работает хорошо, если и предложенная нагрузка, ипоказатель использования сетивысоки.
Рис. 10.2.Зависимость показателя использования сети от времени при линейном увеличении предложенной нагрузки (1 – наилучшая область работы, 2 – приемлемая, 3 – плохая)
Некоторые авторы предлагают для широко распространенного понятия «перегрузка»(overload) сетей на основеметода доступаCSMA/CD следующее определение: сеть перегружена, если она не может работать при полной нагрузке в течение 80% своего времени (при этом 20% временипоказатель использования сетинедопустимо мал из-заколлизий). После точки насыщения наступает крах Ethernet (Ethernet collapse), когда возрастающая предложенная нагрузка заметно превышает возможности сети. Стоит заметить, что реально маловероятно, чтобы предложенная нагрузка постоянно увеличивалась во времени и надолго превышала пропускную способность сети типа Fast Ethernet. Более того, любой детерминированныйметод доступане может обеспечить реализацию сколь угодно большой предложенной нагрузки, существующей продолжительное время. Если данный вариант детерминированногометода доступане использует, как и метод CSMA/CD, систему приоритетов, то никакой из абонентов не может захватить сеть более чем на время передачи одного пакета, однако передача данных отдельными пакетами с долгими паузами между ними ведет к снижению скорости передачи для каждого абонента. Преимущество детерминированных методов состоит в возможности простой организации системы приоритетов, что полезно из-за наличия определенной иерархии в любом крупном коллективе.