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).