Ограничение на время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV).
Ограничение на число повторителей между любыми двумя компьютерами сети.
Ограничение на количество компьютеров в одном сегменте сети.
Расчет корректности конфигурации сети Ethernet.
Лекция 4. Расчет корректности конфигурации локальной сети.
В данной лекции разговор пойдет о сетях Ethernet и Fast Ethernet, как наиболее распространенных, однако некоторые из рассмотренных ограничений будут справедливы и в других сетях (естественно, с другими значениями параметров).
Для того, чтобы сеть Ethernet могла функционировать корректно, ее конфигурация должна удовлетворять определенным требованиям, которые включают в себя:
1) Ограничение на максимальную/минимальную длину кабеля.
Основным недостатком любого типа кабеля является затухание сигнала в кабеле. Если не использовать повторители (концентраторы), ретранслирующие и усиливающие сигнал, то расстояние между любыми двумя компьютерами в сети с топологией "общая шина" не может превышать некоторого предельного значения (см. табл. ). При топологии "звезда" или "кольцо" это же ограничение накладывается на длину кабеля компьютер-компьютер или компьютер-концентратор (hub). Существуют также ограничения на минимальную длину кабеля между двумя сетевыми устройствами, что связано с физическими особен-ностями распространения сигнала в кабеле.
Сегмент образуют компьютеры, соединенными между собой при помощи повторителей (концентраторов). Два различных сегмента объединяются между собой при помощи мостов, коммутаторов, маршрутизато-ров. В стандарте Ethernet предусмотрено ограничение на максимальное число компьютеров в одном сегменте сети (см. табл. ).
Число повторителей (концентраторов) между любыми двумя компьютерами в сети Ethernet не может быть больше четырех. Это ограничение называют "правилом четырех хабов". Ограничение связано с задерж-ками в распространении сигнала, которые вносит повторитель (подробнее, объяснение см. в расчете PDV).
Таблица
Ограничения на конфигурацию сети Ethernet.
Стандарт | 10Base-5 | 10Base-2 | 10Base-T | 10Base-F |
Кабель | Толстый коаксиальный кабель RG-8 или RG-11 | Тонкий коаксиальный кабель RG-58 | Неэкраниро-ванная витая пара категорий 3, 4, 5 | Многомодовый волоконно-оптический кабель |
Максимальная длина кабеля, м | ||||
Минимальная длина кабеля, м | 2,5 | 2,5 | 2,5 | |
Максимальное количество компьютеров в одном сегменте | ||||
Максимальное число повторителей между любыми станциями сети | ||||
PDV не более | 575 битовых интервалов | |||
PVV не более | 49 битовых интервалов |
Правило "четырех хабов" является достаточно простым, однако гарантирует корректность конфигурации сети с излишним "запасом". В некоторых случаях можно построить сеть и с большим числом повторителей между любыми двумя компьютерами в сети. Кроме того, правило четырех хабов не рассчитано на смешанные сети (коаксиал+витая пара+оптоволокно). Для более точной проверки используется расчет времени двойного оборота сигнала (PDV). Поясним термин PDV.
Четкое распознавание коллизий всеми компьютерами сети является необходимым условием корректной работы сети Ethernet. Если какой-либо передающий компьютер не распознает коллизию и решит, что кадр данных передан верно, то этот кадр данных будет утерян. Скорее всего, утерянный кадр будет повторно передан каким-либо протоколом верхнего уровня (транспортным или прикладным), но произойдет это через значительно более длительный интервал времени (иногда даже через несколько секунд), по сравнению с микросекундными интервалами, которыми оперирует протокол Ethernet. Поэтому если коллизии не будут надежно распознаваться узлами сети Ethernet, то это приведет к заметному снижению полезной пропускной способности сети.
Для надежного распознавания коллизий необходимо, чтобы передающий компьютер успевал обна-ружить коллизию еще до того, как он закончит передачу этого кадра. Для этого время передачи кадра мини-мальной длины должно быть больше или равно времени, за которое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего компьютера в сети. Так как в худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удаленными друг от друга компьютерами в сети (в одну сторону проходит неискаженный сигнал, а на обратном пути распространяется уже искаженный коллизией сигнал), то это вре-мя называется временем двойного оборота (Path Delay Value, PDV).
Так как скорость распространения электрического сигнала конечна, то каждый метр кабеля вносит задержку в распространение сигнала. Существенную задержку также вносят повторители, вынужденные побитно принимать и усиливать сигнал. Для упрощения расчетов существует специальная таблица, содер-жащая величины задержек, указанных в битовых интервалах (см. табл. ). Суммарная величина PDV, рассчи-танная по таблице, не должна превышать 575 битовых интервалов. Для увеличения надежности сети, на случай отклонения параметров кабеля и повторителей, лучше оставлять "про запас" 4 битовых интервала, т.е. PDV не должно превышать 571 битовый интервал.
Таблица
Данные для расчета значения PDV
Тип сегмента* | Повторитель** левого сег-мента, bt | Повторители промежуточного сегмента, bt | Повторитель правого сегмента, bt | Задержка*** среды на 1 м кабеля, bt | Максимальная длина сегмента, м | ||||
10Base-5 | 11,8 | 46,5 | 169,5 | 0,0866 | |||||
10Base-2 | 11,8 | 46,5 | 169,5 | 0,1026 | |||||
10Base-T | 15,3 | 42,0 | 165,0 | 0,113 | |||||
10Base-F | 10Base-FB | — | 24,0 | — | 0,1 | ||||
10Base-FL | 12,3 | 33,5 | 156,5 | 0,1 | |||||
FOIRL | 7,8 | 29,0 | 152,0 | 0,1 | |||||
AUI (> 2 м) | 0,1026 | 2+48 | |||||||
* 10Base-FB, 10Base-FL, FOIRL – представляют собой различные варианты стандарта 10Base-F.
** В стандарте используются более точные термины: база левого, промежуточного и правого сегментов.
*** Для того, чтобы не нужно было два раза складывать задержки, вносимые кабелем, в таблице даются
удвоенные величины задержек для каждого типа кабеля.
В таблице используются также такие понятия, как левый сегмент, правый сегмент и промежуточный сегмент. Левым сегментом считается сегмент компьютера-отправителя, а правым сегментом – сегмент компьютера-получателя (см. рис. 4.1.).
рис. 4.1. Расчет корректности конфигурации сети Ethernet.
Так как левый и правый сегменты имеют различные величины задержки повторителей, то в случае различ-ных типов (коаксиал, витая пара, оптоволокно) сегментов на удаленных краях сети необходимо выполнить расчеты дважды: один раз принять в качестве левого сегмента сегмент одного типа, а во второй — сегмент другого типа. Результатом считается максимальное значение PDV. В сети, изображенной на рисунке оба крайних сегмента принадлежат к одному типу (10Base-T, витая пара) поэтому двойной расчет не требуется.
Расчет PDV для этой сети приведен ниже:
Левый сегмент 1: 15,3 (повторитель) + 100 х 0,113 (кабель) = 26,6.
Промежуточный сегмент 2: 33,5 (повторитель) + 1000 х 0,1 (кабель) = 133,5.
Промежуточный сегмент 3: 24 (повторитель) + 500 х 0,1 (кабель) = 74,0.
Промежуточный сегмент 4: 24 (повторитель) + 500 х 0,1 (кабель) = 74,0.
Промежуточный сегмент 5: 24 (повторитель) + 600 х 0,1 (кабель) = 84,0.
Правый сегмент 6: 165 (повторитель) +100 х 0,113 (кабель) = 176,3.
Итого PDV: 568,4 битовых интервала.
Так как расчетное значение PDV меньше максимально допустимой величины 575, то эта сеть проходит по критерию времени двойного оборота сигнала несмотря на то, что количество повторителей — больше 4-х.
Однако, чтобы признать конфигурацию сети корректной, нужно также рассчитать уменьшение межкадро-вого интервала (PVV).