Light-electric.com

IT Журнал
80 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Домен коллизий в ethernet сети это

Основы Ethernet. Понятие о домене коллизий и буфер коммутатора.

Сегодня мы рассмотрим, что же такое домен коллизий, чем он характеризуется, как его уменьшить, на что он влияет. А так же рассмотрим такое понятие как буфер коммутатора, для чего он нужен и с чем борится. О коллизиях мы говорили с вами в прошлой статье.

Итак, домен коллизий это группа устройств, которые объединены в единую сеть, с помощью разделяемой среды, например по технологии 10BASE2 и 10BASE5 (топология шина, когда к общей кабельной системе подключается множество сетевых устройств) или с помощью устройств, которые работают на Layer 1 OSI (Open System Interconnection), например концентраторы (Hub) или повторители (Repeater).

Основные понятия Ethernet Hub:

  1. Работа на уровне 1 OSI.
  2. Повторяет (регенерирует )электрический сигнал для увеличения радиуса работы сети.
  3. Переправляет полученный сигнал на все порты концентратора (сразу, без всякой задержки, т.е. буферизации, не смотря на то, передаются ли сейчас данные или нет.)

Теперь давайте графически рассмотрим домен коллизий:

Один домен коллизий

В данной топологии в центре находится HUB (не обращайте внимание, что графически он выглядит как свитч, рисовал в GNS3, там нет hub устройств 🙂 ), к которому подключены устройства (роутеры), которые у нас будут работать в роли хостов.

Как же это работает?
Например, PC1 передает данные для PC2, сигнал доходит до центрального устройства (HUB), которое рассылает во все свои порты этот сигнал, и далее сетевые устройства слушают трафик и «смотрят» внутрь, его ли это данные или нет. Таким образом если одновременно передают несколько устройств свои сигналы происходит коллизия. Так мы можем с вами отметить, что вся эта топология представляет собой один домен коллизий.

Hub, в отличии от коммутатора (Switch) создает 1 домен коллизий.
Теперь рассмотрим, такую же топологию, только в центре у нас будет устройство другого уровня — Switch или коммутатор (Устройство работающее на Layer 2 OSI).

3 домена коллизий

Коммутатор, так же как и концентратор, получает сигнал от того или иного хоста (например от PC1 к PC2), а вот дальше все немного по другому. Коммутатор не сразу переправляет фрейм во все порты, с буферизирует его, и смотрит, передаются ли данные в данный момент, если нет, то отправляет. И отправляет не на все порты, а лишь на необходимый (дело в том, что коммутатор «смотрит» MAC адрес получателя в фрейме, и если этот MAC «привязан» к какому-либо порту то отправляет только на него. Если такой привязи не удалось найти, вступают в работу другие технологии, которые мы рассмотрим в следующих статьях.)

Таким образом у нас получается что каждый порт представляет собой отдельный домен коллизий.
Так же можно описать так: коммутатор состоит из множества концентраторов (по кол-ву портов) и имеет столько же доменов коллизий, сколько портов имеет устройство.

Если вам по каким-то причинам, необходимо к коммутатору (Switch) подключить концентратор (Hub), то данный порт коммутатора необходимо перевести в Half-Duplex режим, потому как на таком соединении могут возникать коллизии.

Домены коллизий

Следует представлять себе принцип работы среды совместного использования, поскольку совместное использование создает возможность коллизий в сети.

Аналогичная ситуация может возникнуть у автомобиля на автотрассе. Если на дороге имеется только один автомобиль, то возможность столкновения, очевидно, исключена.
Однако если на той же полосе движения присутствуют другие автомобили, как показано на рис. 8.16, то происходит коллизия. Такая же ситуация возникает в сети.
Под коллизией (collision) понимается ситуация, в которой два бита одновременно
проходят по одной и той же сети. В небольшой и сравнительно медленной сети
можно создать систему, в которой отправка сообщений будет разрешена только двум
компьютерам поочередно. Проблема возникает в том случае, когда в крупной сети
имеется множество компьютеров, каждому из которых требуется регулярно передавать миллионы битов.
Домен коллизий представляет собой совокупность физических сегментов сети, в
которой могут произойти столкновения (т.е. одновременная передача) пакетов. Частые коллизии делают работу сети неэффективной. Каждый раз, когда происходит
коллизия, передача данных по сети на некоторое время прекращается. Такое время
бывает различным и для каждого сетевого устройства определяется специальным
алгоритмом; оно необходимо для того, чтобы можно было возобновить передачу
информации по разделяемой среде.

Кроме случая отдельной изолированной LAN!сети технологии Ethernet, границы
коллизионных доменов определяются устройствами, которые соединяют между собой сегменты сетевой среды передачи. Такие устройства могут быть классифицированы как устройства первого, второго и третьего уровней эталонной модели OSI.
Устройства первогого уровня не могут изолировать друг от друга домены коллизий, в
то время как устройства второго и третьего уровней способны это сделать.
Разбиение коллизионных доменов на несколько более мелких с помощью устройств
второго и третьего уровней называется сегментацией (segmentation).

Устройства первого уровня, такие, как повторители и концентраторы, выполняют
первичную функцию расширения кабельных сегментов сети Ethernet. При расширении сети возможно добавление новых станций. Однако при добавлении каждой новой
станции возрастает потенциально объем передаваемых по сети данных. Поскольку
устройства первого (физического) уровня передают далее все, что пересылается по
сетевой среде, то чем больше объем данных, передаваемых в коллизионном домене,

тем больше вероятность возникновения коллизии. Конечным результатом расширения сети становится понижение производительности сети, что проявляется особенно
остро в том случае, когда всем компьютерам сети требуется широкая полоса пропускания. Проще говоря, устройства первого уровня расширяют домены коллизий, как
показано на рис. 8.18, однако длина соединений сети LAN при этом может оказаться
слишком большой, что приведет к новым проблемам, связанным с коллизиями.

Так называемое правило четырех повторителей в сетях Ethernet утверждает, что
между любыми двумя компьютерами в сети не должно быть более четырех повторителей или концентраторов с функциями повторителя, как показано на рис. 8.19. Для
того чтобы сеть технологии 10BASET, в которой используются повторители, эффективно функционировала, суммарная задержка распространения сигнала в прямом и
обратном направлениях не должна превышать определенных пределов, в противном
случае не все рабочие станции смогут прослушивать коллизии, происходящие в сети.

Правило четырех повторителей основано на учете всех видов задержки: задержки
повторителя, задержки распространения и задержки в сетевом адаптере NIC. Нарушение этого правила может привести к тому, что будет превышен максимально
допустимый предел задержки. При его превышении резко возрастает количество запоздалых коллизий (late collisions). Коллизия называется запоздалой, если она происходит уже после передачи первых 64!х байтов фрейма. При возникновении запоздалых коллизий наборы микросхем в адаптере NIC не выполняют автоматически
повторную передачу. Такие фреймы коллизии увеличивают задержку, называемую
задержкой потребления (consumption delay). По мере возрастания задержки потребления и задержки распространения производительность работы сети падает. Эмпирическое правило работы сети Ethernet известно как правило 5-4-3-2-1. Оно подразумевает, что должны быть выполнены следующие условия:

  • сеть, которая содержит повторители, максимум может содержать
  • 5 сегментов сетевой среды передачи;
  • 4 повторителя или концентратора;
  • 3 сегмента сети, в которой могут быть рабочие станции;
  • 2 сегмента сети являются соединительными (и не содержат рабочих станций);
  • один крупный домен коллизий.

Академия Cisco проводит аторизированные тренинги, практикумы Cisco, компьютерные курсы Cisco Киев (курсы циско Киев, Cisco курсы Киев, курсы циско), курсы CCNA (CCNA курсы, курсы CCNA киев) — курсы Cisco (Cisco курсы), занимается подготовкой специалистов для реализации высокоинтеллектуальных проектов в области инфокоммуникационных технологий.

Читать еще:  Домен на английском

Понятие «домен коллизий». Методика расчета конфигурации сети зернет 10 МВ/с. На сонове длин сегментов и стандартных правил, а также точный тарчет на основание таблиц комитета IEEE значений PDV и PW.

В технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует понятие домена коллизий.

Домен коллизий (collision domain) — это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла. Сеть Ethernet, построенная на повторителях, всегда образует один домен коллизий. Домен коллизий соответствует одной разделяемой среде. Мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизий.

Узлы, образующие один домен коллизий, работают синхронно, как единая распределенная электронная схема.

Общие характеристики стандартов Ethernet 10 Мбит/с: номинальная пропускная способность – 10Мбит/с, максимальное число станций в сети – 1024, максимальное расстояние между узлами в сети – 2500 м, максимальное число сигментов в сети – 5.

Соблюдение многочисленных ограничений, установленных для различных стандартов физического уровня сетей Ethernet, гарантирует корректную работу сети (естественно, при исправном состоянии всех элементов физического уровня).

Наиболее часто приходится проверять ограничения, связанные с длиной отдельного сегмента кабеля, а также количеством повторителей и общей длиной сети. Правила «5-4-3» для коаксиальных сетей и «4-х хабов» для сетей на основе витой пары и оптоволокна не только дают гарантии работоспособности сети, но и оставляют большой «запас прочности» сети. Например, если посчитать время двойного оборота в сети, состоящей из 4-х повторителей 10Base-5 и 5-ти сегментов максимальный длины 500 м, то окажется, что оно составляет 537 битовых интервала. А так как время передачи кадра минимальной длины, состоящего вместе с преамбулой 72 байт, равно 575 битовым интервалам, то видно, что разработчики стандарта Ethernet оставили 38 битовых интервала в качестве запаса для надежности. Тем не менее комитет 802.3 говорит, что и 4 дополнительных битовых интервала создают достаточный запас надежности.

Комитет IEEE 802.3 приводит исходные данные о задержках, вносимых повторителями и различными средами передачи данных, для тех специалистов, которые хотят самостоятельно рассчитывать максимальное количество повторителей и максимальную общую длину сети, не довольствуясь теми значениями, которые приведены в правилах «5-4-3» и «4-х хабов». Особенно такие расчеты полезны для сетей, состоящих из смешанных кабельных систем, например коаксиала и оптоволокна, на которые правила о количестве повторителей не рассчитаны. При этом максимальная длина каждого отдельного физического сегмента должна строго соответствовать стандарту, то есть 500 м для «толстого» коаксиала, 100 м для витой пары и т.д.

Чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо выполнение четырех основных условий: количество станций в сети не более 1024; максимальная длина каждого физического сегмента не более величины, определенной в соответствующем стандарте физического уровня; время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала; сокращение межкадрового интервала IPG (Path Variability Value, PW) при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала. Так как при отправке кадров конечные узлы обеспечивают начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервала, то после прохождения повторителя оно должно быть не меньше, чем 96 — 49 = 47 битовых интервала.

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и общую длину сети в 2500 м.

Для упрощения расчетов обычно используются справочные данные IEEE, содержащие значения задержек распространения сигналов в повторителях, приемопередатчиках и различных физических средах.

Комитет 802.3 старался максимально упростить выполнение расчетов, поэтому данные, приведенные в таблице, включают сразу несколько этапов прохождения сигнала. Например, задержки, вносимые повторителем, состоят из задержки входного трансивера, задержки блока повторения и задержки выходного трансивера. Тем не менее в таблице все эти задержки представлены одной величиной, названной базой сегмента. 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. С каждым сегментом связана постоянная задержка, названная базой, которая зависит только от типа сегмента и от положения сегмента на пути сигнала (левый, промежуточный или правый). База правого сегмента, в котором возникает коллизия, намного превышает базу левого и промежуточных сегментов.

Кроме этого, с каждым сегментом связана задержка распространения сигнала вдоль кабеля сегмента, которая зависит от длины сегмента и вычисляется путем умножения времени распространения сигнала по одному метру кабеля (в битовых интервалах) на длину кабеля в метрах.

Расчет заключается в вычислении задержек, вносимых каждым отрезком кабеля (приведенная в таблице задержка сигнала на 1 м кабеля умножается на длину сегмента), а затем суммировании этих задержек с базами левого, промежуточных и правого сегментов. Общее значение PDV не должно превышать 575.

Чтобы признать конфигурацию сети корректной, нужно рассчитать также уменьшение межкадрового интервала повторителями, то есть величину PW.

Для расчета PW также можно воспользоваться значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении повторителей различных физических сред, рекомендованными IEEE.

Предельное значение — 49.

38 Основные предпосылки создания технологии Fast Ethernet. Физический уровень технологии. Три варианта кабельной системы. Способы поддержки миграции сетей Ethernet 10МВ/с в стандартах Fast Ethernet.

Классический 10-мегабитный Ethernet устраивал большинство пользователей на протяжении около 15 лет. Однако в начале 90-х годов начала ощущаться его недостаточная пропускная способность. Поэтому многие сегменты 10-мегабитного Ethernet стали перегруженными, реакция серверов в них значительно упала, а частота возникновения коллизий существенно возросла, еще более снижая полезную пропускную способность. Назрела необходимость в разработке «нового» Ethernet, то есть технологии, которая была бы такой же эффективной по соотношению цена/качество при производительности 100 Мбит/с. В центре дискуссий была проблема сохранения случайного метода доступа CSMA/CD. Предложение Fast Ethernet Alliance сохраняло этот метод и тем самым обеспечивало преемственность и согласованность сетей 10 Мбит/с и 100 Мбит/с.

Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне.

Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используются три варианта кабельных систем:

1. Волоконно-оптический многомодовый кабель, используются два волокна.

2. витая пара категории 5, используются две пары;

3. витая пара категории 3, используются четыре пары.

Коаксиальный кабель, давший миру первую сеть Ethernet, в число разрешенных сред передачи данных новой технологии Fast Ethernet не попал. Это общая тенденция многих новых технологий, поскольку на небольших расстояниях витая пара категории 5 позволяет передавать данные с той же скоростью, что и коаксиальный кабель, но сеть получается более дешевой и удобной в эксплуатации. На больших расстояниях оптическое волокно обладает гораздо более широкой полосой пропускания, чем коаксиал, а стоимость сети получается ненамного выше, особенно если учесть высокие затраты на поиск и устранение неисправностей в крупной кабельной коаксиальной системе.

Для всех трех стандартов справедливы следующие утверждения и характеристики:

-Форматы кадров технологии Fast Ethernetee отличаются от форматов кадров технологий 10-мегабитного Ethernet.

-Межкадровый интервал (IPG) равен 0,96 мкс, а битовый интервал равен 10 нс.

-Признаком свободного состояния среды является передача по ней символа простоя источника — соответствующего избыточного кода

Читать еще:  Ключ в домене

Физический уровень включает три элемента:

-уровень согласования (reconciliation sublayer) (Уровень согласования нужен для того, чтобы уровень MAC, рассчитанный на интерфейс AUI, смог работать с физическим уровнем через интерфейс MII)

-независимый от среды интерфейс (Media Independent Interface, Mil);

-устройство физического уровня (Physical layer device, PHY).

—подуровня логического кодирование данных, преобразующего поступающие от уровня MAC байты в символы кода 4В/5В или 8В/6Т (оба кода используются в технологии Fast Ethernet);

—подуровней физического присоединения и подуровня зависимости от физической среды (PMD), которые обеспечивают формирование сигналов в соответствии с методом физического кодирования, например NRZI или MLT-3;

—подуровня автопереговоров, который позволяет двум взаимодействующим портам автоматически выбрать наиболее эффективный режим работы, например, полудуплексный или полнодуплексный (этот подуровень является факультативным).

Коллизия в сети

Что такое коллизия в сети (collision)? Сегодня мы разберем само понятие коллизий в локальной сети, возможные причины их возникновения и как бороться с подобным явлением? Также узнаем, что такое домен коллизий?

Наша статья, будет состоять из двух частей: в первой (теоретической) мы рассмотрим основные понятия и термины, которые нам пригодятся в дальнейшем, а во второй части я покажу Вам (на примере), какие могут быть проблемы в реальной сети и к чему нужно быть готовым?

Итак, разберем само понятие коллизия. Буквально оно означает — столкновение. Что может сталкиваться в компьютерной сети? Правильно, — передаваемые по ней данные, точнее — пакеты (кадры) данных. Помните про принцип коммутации пакетов, о котором мы говорили в одной из наших статей?

Проиллюстрируем возникновение коллизии в компьютерной сети на простенькой схеме:

Как видите хост (компьютер) под номером «1» начинает передачу своих пакетов данных в сеть. Точно в это же время другой хост начинает передачу своих данных. В результате, данные «сталкиваются», что приводит к их полной или частичной потере. Как мы понимаем это — недопустимое явление, так как недоставленные данные нужно передавать снова, а это — временные задержки, которые не каждый пользователь будет готов терпеть. Да и Вам самим постоянное нытье «подопечных» скоро надоест:)

Итак, на основе сказанного выше, давайте дадим краткое определение коллизии в сети: коллизия это — столкновение двух или более кадров в сети, приводящее к их потере или искажению.

Сами столкновения происходят где? Правильно, — в кабеле! Отсюда следует еще одно определение: сетевой кабель это — разделяемая среда передачи данных для всех компьютеров сети. Разделяемая именно потому, что ее пропускная способность (полоса пропускания) делится между всеми компьютерами, образующими сеть.

Учитывая скорости движения данных в сети, вряд ли возникновение коллизии возможно в случае соединения только двух компьютеров? НО! Если компьютеров становится больше?

Или — очень много (несколько сотен) и всем нужно передавать (и принимать) сетевой трафик? Вот именно тогда и возрастает риск возникновения коллизий.

Здесь возникает необходимость в механизме синхронизации доступа сетевых интерфейсов отдельных компьютеров к общей разделяемой среде. Применимо к технологии Ethernet (не зависимо от скорости передачи) этот принцип доступа называется CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, что переводится так: множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). Фактически, это — случайный метод доступа к среде. Иногда метод CSMA/CD называют протоколом, который работает на канальном уровне сетевой модели OSI.

Примечание: сетевая модель OSI (open systems interconnection basic reference model — базовая модель взаимодействия открытых систем). Это — модель совместной работы сетевых протоколов различных уровней (всего — семь), которая, в полной мере, позволяет реализовать эффективный обмен данными в сети.

Случайный характер алгоритма доступа к среде передачи данных, принятый в технологии Ethernet, нельзя назвать идеальным. При большом количестве запросов на доступ к среде передачи, генерируемых узлами в случайные моменты времени, вероятность возникновения коллизий также возрастает, что приводит к неэффективному использованию всего канала. Время обнаружения коллизии и время ее обработки составляют дополнительные временные затраты, а интервал в течение которого канал предоставляется в распоряжение каждому узлу, становится все меньше.

Чтобы понапрасну не впасть в состояние паники скажем, что для стандартной сетевой технологии Ethernet наличие коллизий в сети — нормальное явление! Другое дело, что иногда возникают ситуации, когда коллизионных столкновений становится настолько много, что вся полоса пропускания способность сети буквально «съедается» мусорным трафиком и передавать полезные данные становится просто невозможно!

Подобный случай мы рассматривали в статье, о возможности образования петли в локальной сети организации.

Давайте с Вами рассмотрим, какие же бывают разновидности коллизий?

  1. Коллизия на дальнем конце (в самом кабеле). Возникает из-за одновременной передачи по одной и той же линии данных двумя станциями.
  2. Коллизия на ближнем конце (в сетевой карте). Происходит, когда сбоит сетевой адаптер ПК или его драйвер и второй кадр начинается записываться в буфер карты еще до окончания передачи первого.
  3. Коллизии в активном оборудовании (свитчи, хабы). Возникают из-за перегрузки оборудования передаваемыми кадрами, приводя к ошибкам в адресации и наложению нескольких кадров друг на друга.

Чтобы покончить с обязательной терминологией, давайте рассмотрим еще одно нужное нам словосочетание: домен коллизий (Collision Domain).

Что это такое? Ну, грубо говоря, это — коммутатор (свитч) с подключенными к нему компьютерами. Как на схеме выше. Если чуть более академично то — «область сети одновременная передача двух и более станций которой приводит к образованию коллизии». Коммутатор изолирует большую часть трафика одного сегмента сети от трафика другого сегмента (домена коллизий). В результате, пропускная способность каждого отдельного сегмента увеличивается, а значит, — повышается и суммарная пропускная способность сети.

В идеале, коммутатор должен препятствовать распространению коллизии дальше (не пропускать ее), поэтому им, собственно, и ограничивается этот самый домен коллизий. Другое дело, что на практике это не всегда так и если возникновение коллизии происходит на ближнем конце (причиной является неисправная сетевая карта компьютера), то события могут разворачиваться совсем по другому. Но об этом — во второй (практической) части нашей статьи 🙂

Какие же есть методы, позволяющие предотвратить ситуацию, когда коллизия в сети может стать массовым явлением, что (со временем) приведет к полной ее неработоспособности?

Здесь для нас (как администраторов) есть две новости: одна — хорошая, а вторая — еще лучше! 🙂

Первая состоит в том, что механизм арбитража (реагирования) на возникновение коллизии уже встроен в большинство стандартных сетевых технологий! Применимо к наиболее распространенной из них технологии Ethernet, это выглядит следующим образом: один из участников коллизии (при обнаружении, что его передача приводит к столкновению кадров) автоматически генерирует на всю сеть специальную jam-последовательность (jam-signal). Получившие такой сигнал компьютеры знают, что им нужно немедленно прекратить свою передачу данных, сделать случайный временной тайм-аут (backoff time или delay) от 29-ти до 210-ти битовых интервалов, а затем — возобновить работу в штатном режиме. Метод доступа к среде CSMA/CD — в действии!

Примечание: битовый интервал это время, за которое по сети передается наименьшая единица информации — один бит.

На что похожа ситуация, которую мы описали выше? Лично мне она напоминает, когда два человека начинают говорить одновременно. Что происходит в такой ситуации при нормальных условиях? Оба говорящих замолкают, немного выжидают и кто-то первым начинает говорить снова, а второй — молчит и слушает. Потом — отвечает или задает свой вопрос.

Абсолютно идентично и с компьютерами! Их ведь люди создали, вот и «ведут» они себя так же 🙂

Вторая из новостей такая: с коллизией в сети можно бороться средствами, которые предоставляет нам сетевое оборудование соответствующего класса. Например: вот — один из центральных коммутаторов нашей сети на работе: D-Link DES-3550

Это — 50-ти портовый управляемый свитч стоимостью около 600 долларов. Управляемый означает, что он имеет в сети свой выделенный IP адрес и к нему можно подключиться удаленно (введя пароль доступа). Можно по сети производить конфигурацию устройства, включать или отключать отдельные порты, менять режим их работы, мониторить нагрузку на устройство, управлять скоростью каждого порта (подобным образом провайдеры выдумывают свои тарифные планы) и т.д.

Это — управляемый коммутатор второго уровня. Это значит, что он эффективно работает на втором уровне сетевой модели OSI. Сейчас все более популярными становятся устройства третьего уровня (могут работать уже на сетевом IP уровне). Упрощенно это уже — очень быстро передающие пакеты маршрутизаторы, к тому же — простые в использовании.

Давайте, о самом коммутаторе мы еще поговорим во второй части данной статьи (я покажу Вам подробные скриншоты его админ-зоны, покажу что там к чему), здесь я привел его фотографию для того, чтобы показать с помощью каких устройств можно бороться с коллизиями в сети. Коммутатор D-Link DES-3550 позволяет администратору видеть загрузку каждого из портов в режиме реального времени и если какой-либо из портов перегружен или на нем много коллизий — принять соответствующие меры.

Давайте еще немного поговорим на тему разделяемой среды передачи данных. Это, фактически, — и есть наш сетевой кабель, помните? При таком его кооперативном использовании, возникает задача утилизации среды передачи таким образом, чтобы в каждый отдельный момент времени по кабелю передавались данные только одного передатчика (компьютера).

Пропускная способность кабеля делится между всеми компьютерами сети. Например: если у нас 100 компьютеров и сеть работающая на скорости 100 мегабит в секунду, то в среднем на каждый ПК приходится 1Мбит/с пропускной способности. А если компьютеров становится больше? Время для передачи данных, выделяемое каждому из них, сокращается и, как следствие, — коллизия в сети гарантирована! Добавьте к этому все возрастающее время отклика сети, недовольство пользователей и Вы поймете, что возникновение коллизии — неприятная вещь, с которой надо бороться, а еще лучше — сводить возможность ее возникновения к минимуму еще на этапе планирования сети.

Также нужно четко понимать, что некоторую часть доступной пропускной способности сети отнимает у пользовательских данных широковещательный служебный трафик, который является неотъемлемой частью практически всех стеков протоколов, работающих в локальных сетях.

Несмотря на все эти сложности, принцип разделяемой среды используется достаточно часто. Такой подход, реализован в широко распространенных стандартных технологиях локальных сетей, например: Ethernet, Token Ring, FDDI. Почему? Наверное, из за простоты и дешевизны его конечной реализации (дешево и сердито) 🙂

Домены коллизий

Следует представлять себе принцип работы среды совместного использования, поскольку совместное использование создает возможность коллизий в сети.

Аналогичная ситуация может возникнуть у автомобиля на автотрассе. Если на дороге имеется только один автомобиль, то возможность столкновения, очевидно, исключена.
Однако если на той же полосе движения присутствуют другие автомобили, как показано на рис. 8.16, то происходит коллизия. Такая же ситуация возникает в сети.
Под коллизией (collision) понимается ситуация, в которой два бита одновременно
проходят по одной и той же сети. В небольшой и сравнительно медленной сети
можно создать систему, в которой отправка сообщений будет разрешена только двум
компьютерам поочередно. Проблема возникает в том случае, когда в крупной сети
имеется множество компьютеров, каждому из которых требуется регулярно передавать миллионы битов.
Домен коллизий представляет собой совокупность физических сегментов сети, в
которой могут произойти столкновения (т.е. одновременная передача) пакетов. Частые коллизии делают работу сети неэффективной. Каждый раз, когда происходит
коллизия, передача данных по сети на некоторое время прекращается. Такое время
бывает различным и для каждого сетевого устройства определяется специальным
алгоритмом; оно необходимо для того, чтобы можно было возобновить передачу
информации по разделяемой среде.

Кроме случая отдельной изолированной LAN!сети технологии Ethernet, границы
коллизионных доменов определяются устройствами, которые соединяют между собой сегменты сетевой среды передачи. Такие устройства могут быть классифицированы как устройства первого, второго и третьего уровней эталонной модели OSI.
Устройства первогого уровня не могут изолировать друг от друга домены коллизий, в
то время как устройства второго и третьего уровней способны это сделать.
Разбиение коллизионных доменов на несколько более мелких с помощью устройств
второго и третьего уровней называется сегментацией (segmentation).

Устройства первого уровня, такие, как повторители и концентраторы, выполняют
первичную функцию расширения кабельных сегментов сети Ethernet. При расширении сети возможно добавление новых станций. Однако при добавлении каждой новой
станции возрастает потенциально объем передаваемых по сети данных. Поскольку
устройства первого (физического) уровня передают далее все, что пересылается по
сетевой среде, то чем больше объем данных, передаваемых в коллизионном домене,

тем больше вероятность возникновения коллизии. Конечным результатом расширения сети становится понижение производительности сети, что проявляется особенно
остро в том случае, когда всем компьютерам сети требуется широкая полоса пропускания. Проще говоря, устройства первого уровня расширяют домены коллизий, как
показано на рис. 8.18, однако длина соединений сети LAN при этом может оказаться
слишком большой, что приведет к новым проблемам, связанным с коллизиями.

Так называемое правило четырех повторителей в сетях Ethernet утверждает, что
между любыми двумя компьютерами в сети не должно быть более четырех повторителей или концентраторов с функциями повторителя, как показано на рис. 8.19. Для
того чтобы сеть технологии 10BASET, в которой используются повторители, эффективно функционировала, суммарная задержка распространения сигнала в прямом и
обратном направлениях не должна превышать определенных пределов, в противном
случае не все рабочие станции смогут прослушивать коллизии, происходящие в сети.

Правило четырех повторителей основано на учете всех видов задержки: задержки
повторителя, задержки распространения и задержки в сетевом адаптере NIC. Нарушение этого правила может привести к тому, что будет превышен максимально
допустимый предел задержки. При его превышении резко возрастает количество запоздалых коллизий (late collisions). Коллизия называется запоздалой, если она происходит уже после передачи первых 64!х байтов фрейма. При возникновении запоздалых коллизий наборы микросхем в адаптере NIC не выполняют автоматически
повторную передачу. Такие фреймы коллизии увеличивают задержку, называемую
задержкой потребления (consumption delay). По мере возрастания задержки потребления и задержки распространения производительность работы сети падает. Эмпирическое правило работы сети Ethernet известно как правило 5-4-3-2-1. Оно подразумевает, что должны быть выполнены следующие условия:

  • сеть, которая содержит повторители, максимум может содержать
  • 5 сегментов сетевой среды передачи;
  • 4 повторителя или концентратора;
  • 3 сегмента сети, в которой могут быть рабочие станции;
  • 2 сегмента сети являются соединительными (и не содержат рабочих станций);
  • один крупный домен коллизий.

Академия Cisco проводит аторизированные тренинги, практикумы Cisco, компьютерные курсы Cisco Киев (курсы циско Киев, Cisco курсы Киев, курсы циско), курсы CCNA (CCNA курсы, курсы CCNA киев) — курсы Cisco (Cisco курсы), занимается подготовкой специалистов для реализации высокоинтеллектуальных проектов в области инфокоммуникационных технологий.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector