Базовые технологии локальных сетей

Теоретические сведения, необходимые для отработки этого занятия, имеются в материалах лекций №№8 - 10 - «Протоколы и стандарты локальных сетей», «Технология Ethernet» и «Высокоскоростные технологии Ethernet», а также в [2] с.181-262 и [6] с.5-105.

Примеры решения тестов занятия 4

1. Какую среднюю пропускную способность можно обеспечить каждой станции в сети, если используется топология общая шина, в качестве линии связи используется неэкранированная витая пара Category 4, отношение сигнал/шум в линии равно 7, в сети работают 5 станций? Для упрощения расчетов предположим, что коллизии отсутствуют.

Решение. Найдём максимальную пропускную способность линии связи C, которая определится

,

где F – ширина полосы пропускания, для неэкранированной витой пары Category 4 составляет F = 20 МГц, - отношение сигнал/шум для наших условий равно 7. Таким образом, получаем .

Так как все станции используют разделяемую среду передачи данных (общую шину), то средняя пропускная способность линии связи предоставляемая каждой станции будет равна отношению пропускной способности линии к количеству станций.

2. В узле при работе на передачу с уровня LLC на уровень MAC поступает кадр

01111110 000000011 00000011 00010001 000001010 IP-пакет 01111110. Определите, пожалуйста, какие из приведенных ниже процедур уровня управления логическим каналом могут работать с этим кадром?

1. LLC1;

2. LLC2;

3. LLC3.

Решение. Для определения типа кадра выделяем поле управления, оно следует после полей - флага (1 байт), адреса точки входа службы назначения (1 байт) и адреса точки входа службы источника (1 байт). Таким образом, поле управления имеет вид - 00010001 000001010.

Тип кадра определяем по первым двум битам поля управления. При этом:

• 0х – информационный кадр;

• 10 – управляющий кадр;

• 11 – ненумерованный кадр.

Таким образом, в приведенном примере мы имеем дело с информационным кадром, который не применяется только в одном виде процедур – процедуре без установления соединения и без подтверждения – LLC1 (вариант ответа №1).

3. Чему равно максимальное время ожидания доступа к среде (в битовых интервалах) станции в сети Ethernet после обнаружения пятой коллизии?

Решение. Время ожидания доступа к среде после возникновения коллизии t определяется как

где L случайное число из диапазона [0,2^N], N - номер повторной попытки передачи кадра.

Таким образом, максимальное время ожидания будет равно .

4. Определите, пожалуйста, теоретический минимальный размер кадра для технологии Ethernet 10 Base-2. В сети используются 5 сегментов, каждый из которых имеет максимально допустимую длину кабеля по условию допустимых вносимых затуханий.

Решение. Минимальный размер кадра определяется условием надежного распознавания коллизий, которое заключается в выполнении следующего соотношения T_min ≥ PDV, где T_min - время передачи кадра минимальной длины, PDV – время двойного оборота, т.е. время за которое сигнал дважды проходит расстояние между самыми удаленными участками сети.

1. Время двойного оборота PDV определяется следующим образом:

максимальный размер сети, состоящей из пяти сегментов 185х5 = 925 м;

PDV = 925х0,1026х2 = 189,91 bt.

2. Таким образом, минимальная длительность пакета должна быть не менее 190 bt или 190 бит (приблизительно 24 байт).

Примечание. Фактически приведенные здесь расчеты носят очень приблизительный характер, так как не учитывают задержку сигнала при распространении в устройствах коммутации – репитерах, мостах и т.д., которая составляет десятки bt и существенно влияет на величину минимально допустимой длительности кадра.

5. Чему равна полезная пропускная способность сети Ethernet, если размер информационного поля кадра 414 байт?

Решение.

1. Для того, чтобы определить производительность сети Ск в кадр/с необходимо найти период следования кадров , где ti – время, необходимое на передачу кадра, - межкадровый интервал..

2. Каждый кадр Ethernet состоит из полей служебной информации объёмом 26 байт и информационного поля, тогда ti = (414 +26)х8х0,1 мкс = 352 мкс, где 0,1мкс - длительность битового интервала в сети Ethernet с пропускной способностью 10 Мбит/с.

3. Межкадровый интервал  = 9,6 мкс, тогда  = 361,6 мкс.

4. Следовательно, в одну секунду Ск = 1/361,6 мкс = 2765,5 кадр/с.

5. Полезная пропускная способность определяется произведением количества кадров на длину поля данных Сп =2765*414*8 9,2 Мбит/с, что близко к номинальному значению пропускной способности стандарта – 10 Мбит/с.

6. Какое количество байт будет передано станцией с канального уровня на физический для передачи информационного сообщения длиной 232 байт, поступившего с подуровня LLC, если передача ведется кадрами минимальной длины формата Ethernet DIX?

Решение.

1. Определим количество кадров, на которое будет разбито сообщение длиной 144 байта при минимальной длине поля данных 46 байт 144/46 = 3,13.

Таким образом, необходимо 4 кадра.

2. Для того, чтобы передать кадр формата Ethernet DIX на физический уровень необходимо к полю данных добавить служебные поля (18 байт), флаг (1 байт) и преамбулу (7 байт). Итого кадр формата Ethernet DIX получается длиной 46 + 26 = 62 байт.

3. Всего для передачи 4 кадров канального уровня на физический будет передано 62 х 4 = 248 байт.

7. Какое максимальное количество станций можно установить на сегменте с кабелем длиной 100 м, выполненном по стандарту 10Base-5?

Решение. Стандарт 10Base-5 устанавливает минимальное расстояние между станциями 2,5 м. Так как длина всего сегмента 100 м, то к сегменту можно подключить максимум 39 станции, с учетом того, что к концам сегмента подключены либо терминаторы, либо коммуникационное оборудование (репитеры, мосты и т.д.).

8. Какое минимальное число сегментов должна иметь сеть Ethernet 10Base-2, состоящая из 60 станций

Решение. В сети Ethernet, состоящей из нескольких сегментов, выполненных по стандарту 10Base-2, каждый крайний сегмент может содержать максимум 29 станций, так как к каждому сегменту должен быть подключен повторитель. Промежуточный сегмент может содержать до 28 станций, так как включает два повторителя. Таким образом, необходимо как минимум 3 сегмента, но в связи с тем, что нагруженные сегменты должны чередоваться с ненагруженными сеть должна состоять из 5 сегментов.

9. Чему равно время передачи кадра в сети, работающей по технологии Fast Ethernet, если кадр канального уровня использует формат Ethernet DIX, имеет поле данных длиной 256 байт, используется спецификация физического уровня 100Base-FX, данные передаются в полудуплексном режиме?

Решение.

1. Для определения общей длины кадра необходимо учесть, что, кроме поля данных кадр содержит служебные поля, длина которых для кадра стандарта Ethernet DIX составляет 26 байт.

2. Общая длина кадра равна (252+26)х8 = 2256 бит.

3. Стандарт 100Base-FX использует для передачи кадров код 4B/5B, в котором каждая четырёхбитовая последовательность заменяется на пятибитовую, что приводит к увеличению длины кадра на 20% 2256х1,2 = 2820 бит.

4. Для определения времени передачи кадра учтем, что длительность битового интервала в сети Fast Ethernet равна 10 нс. Таким образом время передачи определяеся произведением длины кадра в битах на длительность битового интервала 2820х10х10^-9 = 28,2х10^-6 с = 28,2 мкс.