Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ЛОКАЛЬНА МЕРЕЖА Ethernet РОЗРАХУНОК КОНФІГУРАЦІЇ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Захист інформації
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Звіт про виконання лабораторної роботи
Предмет:
Комп'ютерні мережі
Група:
ІБ-35
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ІКТА кафедра «Захист інформації»
Звіт
про виконання лабораторної роботи №2
з курсу «Комп`ютерні мережі»
ЛОКАЛЬНА МЕРЕЖА Ethernet
РОЗРАХУНОК КОНФІГУРАЦІЇ
Львів – 2008
Мета роботи - познайомитися з базовою технологією локальної мережі Ethernet та методикою розрахунку її параметрів. Набути практичних навиків у розрахунку конфігурації мережі Ethernet.
ЗАВДАННЯ ДЛЯ ВИКОНАННЯ РОБОТИ.
В-18. 185 м, 10Base-2; 100 м 10Base-FB; 100м, 10Base-T; 100 м, 10Base-FB; 100 м, 10Base-FB; 20 м, 10Base-2.
Виконання заданого варіанту розрахунку конфігурації
мережі Ethernet
При розрахунку заданого варіанту конфігурації мережі Ethernet необхідно:
Вказати, яка з чотирьох наведених вище основних умов коректності мережі порушена.
Розробити ієрархічну зіркову топологію мережі Ethernet та розставити задані сегменти згідно з рекомендаціями IEEE 802.3.
Розрахувати PDV та PVV розробленої топології мережі Ethernet.
На основі отриманих результатів зробити висновок про коректність даної конфігурації мережі Ethernet.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Загальна характеристика технології Ethernet (802.3). Метод доступу до середовища передачі даних CSMA/CD
Технологія Ethernet — це найпоширеніший на сьогоднішній день стандарт локальних мереж. Загальна число мереж Ethernet на сьогодні оцінюється в 5 мільйонів, а число комп'ютерів зі встановленими мережними адаптерами Ethernet становить більше 50 мільйонів.
У залежності від типу фізичного середовища стандарт IEEE 802.3 має різні модифікації: 10Base-5, 10Base-2, 10Base-Т, 10Base-FL, 10Base-FB.
Для передачі двійкової інформації по кабелю для усіх варіантів фізичного рівня технології Ethernet, які забезпечують пропускну здатність 10 Мбіт/с, використовується манчестерський код. Усі види стандартів Ethernet (у тому числі Fast Ethernet і Gigabit Ethernet) використовують той самий метод доступу до середовища передачі даних - метод множинного доступу з розпізнаванням несучої та виявленням колізій (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD) .
Етапи доступу до середовища
Усі дані, які передаються по мережі, поміщаються у кадри визначеної структури і забезпечуються унікальною адресою станції призначення. Щоб одержати можливість передавати кадр, станція повинна переконатися, що середовище вільне. Це досягається прослуховуванням основної гармоніки сигналу, що також називається несучою частотою (carrier-sense, CS). Ознакою незайнятості середовища є відсутність на ній несучої частоти, що при манчестерському способі кодування дорівнює 5 - 10 Мгц, у залежності від послідовності одиниць і нулів, переданих у даний момент.
Після закінчення передачі кадру усі вузли мережі зобов'язані витримати технологічну паузу (Inter Packet Gap) (тп=9,6 мкс. Ця пауза, яка називається також міжкадровим інтервалом, потрібна для приведення мережних адаптерів у вихідний стан, а також для запобігання монопольного захоплення середовища однією станцією. Після закінчення технологічної паузи вузли мають право почати передачу свого кадру, тому що середовище вільне. Через затримки поширення сигналу по кабелі не всі вузли строго одночасно фіксують факт закінчення передачі кадру вузлом 1. У наведеному прикладі вузол 2 дочекався закінчення передачі кадру вузлом 1, зробив паузу тривалістю в 9,6 мкс і почав передачу свого кадру.
Виникнення колізії
При описаному підході можлива ситуація, коли дві станції одночасно пробують передати кадр даних по загальному середовищу. Механізм прослуховування середовища і пауза між кадрами не гарантують від виникнення такої ситуації, коли дві чи більше станції одночасно вирішують, що середовище вільне, і починають передавати свої кадри. Говорять, що при цьому відбувається колізія (collision), тому що вміст обох кадрів зіштовхується на загальному кабелі і відбувається спотворення інформації. Методи кодування, які використовуються в Ethernet, не дозволяють вибирати сигнали кожної станції зі загального сигналу.
Щоб коректно обробити колізію, усі станції одночасно спостерігають за сигналами на кабелі. Якщо передані і прийняті сигнали відрізняються, то фіксується виявлення колізії (collision detection, CD). Для збільшення ймовірності якнайшвидшого виявлення колізії всіма станціями мережі станція, яка виявила колізію, перериває передачу свого кадру і підсилює ситуацію колізії посиланням в мережу спеціальної послідовності з 32 біт, яка називається jam-послідовністю.
Після цього передавальна станція, яка виявила колізію, зобов'язана припинити передачу і зробити паузу протягом короткого випадкового інтервалу часу. Після цього вона може знову спробувати захопити середовище передачі. Випадкова пауза (вп вибирається за наступним алгоритмом:
(вп=L*512bt.
Слід зазначити, що метод доступу CSMA/CD взагалі не гарантує станції, що вона коли-небудь зможе одержати доступ до середовища. Звичайно, при невеликому завантаженні мережі ймовірність такої події невелика, але при коефіцієнті використання мережі, що наближається до 1, така подія стає дуже ймовірною.
Час подвійного проходження сигналу і розпізнавання колізій
Чітке розпізнавання колізій усіма станціями мережі є необхідною умовою коректної роботи мережі Ethernet. Якщо яка-небудь передавальна станція не розпізнає колізію і вирішить, що кадр даних нею переданий вірно, то цей кадр даних буде загублений. Через накладання сигналів при колізії інформація кадру спотвориться і він буде відбракований приймаючою станцією (можливо, через неспівпадіння контрольної суми). Швидше за все, перекручена інформація буде повторно передана яким-небудь протоколом верхнього рівня, наприклад транспортним чи прикладним, працюючим зі встановленням з'єднання. Але повторна передача повідомлення протоколами верхніх рівнів відбудеться через значно більший інтервал часу (іноді навіть через кілька секунд) у порівнянні з мікросекундними інтервалами, якими оперує протокол Ethernet. Тому якщо колізії не будуть надійно розпізнаватися вузлами мережі Ethernet, то це приведе до помітного зниження корисної пропускної здатності даної мережі.
Для надійного розпізнавання колізій повинно виконуватися наступне співвідношення:
Tmin PDV,
Так як в гіршому випадку сигнал повинен пройти двічі між найвіддаленішими станціями мережі (в одну сторону проходить неспотворений сигнал, а на зворотньому шляху поширюється вже спотворений колізією сигнал), цей час називається часом подвійного проходження (Path Delay Value, PDV).
У 10-мегабітній мережі Ethernet час передачі кадру мінімальної довжини рівний 575 бітових інтервалів. Отже, час подвійного проходження повинен бути меншим 57,5 мкс. Відстань, що сигнал може пройти за цей час, залежить від типу кабелю і для товстого коаксіального кабелю рівна приблизно 13280 м. Враховуючи те, що за цей час сигнал повинен пройти по лінії зв'язку двічі, відстань між двома вузлами не повинна бути більшою 6635 м. У стандарті 802.3 ця відстань обрана істотно меншою, з врахуванням інших, більш строгих обмежень.
Максимальна продуктивність мережі Ethernet
Кількість кадрів Ethernet, які обробляються за секунду, часто зазначається виробниками мостів/комутаторів і маршрутизаторів як основна характеристика продуктивності цих пристроїв. У свою чергу, важливо знати чисту максимальну пропускну здатність сегмента Ethernet у кадрах за секунду в ідеальному випадку, коли в мережі немає колізій і немає додаткових затримок, які вносяться мостами і маршрутизаторами. Такий показник допомагає оцінити вимоги до продуктивності комунікаційних пристроїв, тому що в кожен порт пристрою не може надходити більше кадрів за одиницю часу, ніж дозволяє це зробити відповідний протокол.
Під корисною пропускною здатністю протоколу розуміють швидкість передачі даних, що переносяться полем даних кадру. Ця пропускна здатність завжди менша номінальної бітової швидкості протоколу Ethernet за рахунок декількох факторів: службової інформації кадру; міжкадрових інтервалів і чекання доступу до середовища.
При відсутності колізій і чекання доступу коефіцієнт використання залежить від розміру поля даних кадру і має максимальне значення 0,976 при передачі кадрів максимальної довжини. Очевидно, що в реальній мережі Ethernet середнє значення коефіцієнта використання мережі може значно відрізнятися від цієї величини.
Методика розрахунку конфігурації мережі Ethernet
Дотримання численних обмежень, установлених для різних стандартів фізичного рівня мереж Ethernet, гарантує коректну роботу мережі .
Щоб мережа Ethernet, яка складається із сегментів різної фізичної природи, працювала коректно, необхідне виконання чотирьох основних умов:
Число станцій у мережі не більше 1024;
Максимальна довжина кожного фізичного сегмента не більша величини, визначеної у відповідному стандарті фізичного рівня;
Час подвійного обертання сигналу (Path Delay Value, PDV) між двома найвіддаленішими одна від одної станціями мережі не більше 575 бітових інтервалів;
Скорочення міжкадрового інтервалу IPG (Path Variability Value, PVV) при проходженні послідовності кадрів через усі повторювачі не повинне перевищувати 49 бітових інтервалів.
Розрахунок PDV
Для спрощення розрахунків зазвичай використовують довідникові дані IEEE, які містять значення затримок поширення сигналів у повторювачах, приймачах і різних фізичних середовищах.
Дані для розрахунку значень PDV
Тип сегменту
База лівого сегменту,
bt
База проміж-ного сегменту, bt
База правого сегменту ,
bt
Затримка середови-ща на 1м,
bt/м
Максимальна довжина сегменту,м
10Base-5
10Base-2
10Base-T
10Base-FB
10Base-FL
FOIRL
AUI(>2 м)
11,8
11,8
15,3
-
12,3
7,8
0
46,5
46,5
42,0
24,0
33,5
29,0
0
169,5
169,5
165,0
-
156,5
152,0
0
0,0866
0,1026
0,113
0,1
0,1
0,1
0,1026
500
185
100
2000
2000
1000
2+48
Так як лівий і правий сегменти мають різні величини базових затримок, то у випадку різних типів сегментів на краях мережі необхідно виконати розрахунки двічі: один раз прийняти як лівий сегмент одного типу, а другий - сегмент іншого типу. Результатом можна вважати максимальне значення PDV.
Розрахунок PVV
Щоб визнати конфігурацію мережі коректною, потрібно розрахувати також зменшення міжкадрового інтервалу повторювачами, тобто величину PVV.
Для розрахунку PVV також можна скористатися значеннями максимальних величин зменшення міжкадрового інтервалу при проходженні повторювачів різних фізичних середовищ, рекомендованими IEEE і наведеними в табл.
Дані для розрахунку значень PVV
Тип
сегменту
Лівий сегмент,
bt
Проміжний сегмент, bt
10Base-5
10Base-2
10Base-T
10Base-FB
10Base-FL
16
16
10,5
-
10,5
11
11
8
2
8
РОЗРАХУНОК КОНФІГУРАЦІЇ МЕРЕЖІ Ethernet
1.Число станцій у мережі не перевищує 1024, отже перша умова виконується.
2. Максимальна довжина кожного фізичного сегмента не більша величини, визначеної у відповідному стандарті фізичного рівня, що забезпечує виконання другої умови.
3. Розрахуємо значення PDV
Лівий (правий) сегмент 1
11,8 (база) + 20 х 0,1026 = 13,852
169,5 + 20 x 0,1026=171,552
Проміжний
сегмент 2
24 + 100 х 0,1 = 34,0
24 + 100 х 0,1 = 34,0
Проміжний
сегмент 3
24 + 100 х 0,1 = 34,0.
24 + 100 х 0,1 = 34,0
Проміжний
сегмент 4
24 + 100 x 0,1 = 34,0.
24 + 100 х 0,1 = 34,0
Проміжний
сегмент 5
46,5 + 185 х 0,1026= 65,481
46,5 + 185 х 0,1026= 65,481
Правий (лівий) сегмент 6
165 + 100 х 0,1026= 175,26
15,3 + 100 x 0.1026=25,56
Сума
356,593bt
364,593bt
PDV= 364,593 bt, що менше 575bt, отже мережа проходить за критерієм часу подвійного проходження сигналу незважаючи на те, що кількість повторювачів — більше 4-х.
4. Розрахуємо значення PVV
Лівий сегмент 1
10Base-2: скорочення на 16 bt (10,5)
Проміжний сегмент 2
10Base-FB: 2
Проміжний сегмент 3
10Base-FB: 2
Проміжний сегмент 4
10Base-FB: 2
Проміжний сегмент 5
10Base-2: 11
Сума
33bt
PVV =33bt, що є менше граничного значення - 49 бітових інтервалів.
Висновок: на цій лабораторній роботі я ознайомився з базовою технологією локальної мережі Ethernet та методикою розрахунку її параметрів і набув практичних навиків у розрахунку конфігурації мережі Ethernet.
Дана мережа працюватиме коректно, оскільки всі чотири основних умови виконуються.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора