Выбор конфигурации Ethernet или Fast Ethernet

Практическая работа №18

Тема: Выбор конфигурации Ethernet или Fast Ethernet

Цель:

- актуализация знаний о технологиях случайного доступа

- актуализация знаний об ограничениях на построение сети

- формирование навыков выбора конфигурации Ethernet или Fast Ethernet и расчета ее корректности

Вид работы: индивидуальный

Время выполнения: 4 часа.

Теоретические сведения

При выборе конфигурации сети Ethernet, состоящей из сегментов различных типов, возникает много вопросов, связанных прежде всего с максимально допустимым размером (диаметром) сети и максимально возможным числом различных элементов. Сеть будет работоспособной только в том случае, если задержка распространения сигнала в ней не превысит предельной величины. Это определяется выбранным методом управления обменом CSMA/CD, основанном на обнаружении и разрешении коллизий.

При выборе и оценке конфигурации Ethernet используются две основные модели.

Первая модель формулирует набор правил, которые необходимо соблюдать проектировщику сети при соединении отдельных компьютеров и сегментов:

1.                 Репитер или концентратор, подключенный к сегменту, снижает на единицу максимально допустимое число абонентов, подключаемых к сегменту.

2.                 Полный путь между двумя любыми абонентами должен включать в себя не более пяти сегментов, четырех концентраторов (репитеров) и двух трансиверов (MAU).

3.                 Если путь между абонентами состоит из пяти сегментов и четырех концентраторов (репитеров), то количество сегментов, к которым подключены абоненты, не должно превышать трех, а остальные сегменты должны просто связывать между собой концентраторы (репитеры). Это уже упоминавшееся "правило 5-4-3".

4.                 Если путь между абонентами состоит из четырех сегментов и трех концентраторов (репитеров), то должны выполняться следующие условия:

¾                  максимальная длина оптоволоконного кабеля сегмента 10BASE-FL, соединяющего между собой концентраторы (репитеры), не должна превышать 1000 метров;

¾                  максимальная длина оптоволоконного кабеля сегмента 10BASE-FL, соединяющего концентраторы (репитеры) с компьютерами, не должна превышать 400 метров;

¾                  ко всем сегментам могут подключаться компьютеры.

При выполнении перечисленных правил можно быть уверенным, что сеть будет работоспособной. Никаких дополнительных расчетов в данном случае не требуется. Считается, что соблюдение данных правил гарантирует допустимую величину задержки сигнала в сети.

Вторая модель, применяемая для оценки конфигурации Ethernet, основана на точном расчете временных характеристик выбранной конфигурации сети. Эта модель иногда позволяет выйти за пределы жестких ограничений модели 1. Применение модели 2 необходимо в том случае, когда размер проектируемой сети близок к максимально допустимому.

В модели 2 используются две системы расчетов:

¾                 первая система предполагает вычисление двойного (кругового) времени прохождения сигнала по сети и сравнение его с максимально допустимой величиной;

¾                 вторая система проверяет допустимость величины получаемого межпакетного временного интервала, межпакетной щели (IPG – InterPacket Gap) в сети.

Если расчеты показывают, что сеть неработоспособна, то для преодоления этих ограничений предлагаются следующие методы:

1.                 Уменьшение длины кабелей с целью снижения задержки прохождения сигнала по сети (если возможно).

2.                 Уменьшение количества концентраторов для снижения задержек и сокращения IPG (если возможно).

3.                 Выбор кабеля с наименьшей задержкой. Кабели различных марок имеют разные задержки, то есть разные скорости распространения сигнала. Различия могут достигать 10%.

4.                 Разбиение сети на две части или более с помощью коммутатора – более радикальный метод. Коммутатор снижает требования к сети во столько раз, на сколько сегментов ( зон конфликта ) он разбивает сеть. Для каждой новой части сети требуется произвести расчет работоспособности еще раз. Сегмент, который присоединяет коммутатор, также входит в зону конфликта, и его надо учитывать при расчетах.

5.                 Переход на другую локальную сеть (самый радикальный метод). Наиболее часто в таких случаях применяют сеть FDDI, которая позволяет строить максимальные по размеру сети. Правда, оборудование ее очень дорого, и для связи с сетью Ethernet нужны мосты.

Точно так же, как и в случае Ethernet, для определения работоспособности сети Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3 предлагает две модели, называемые Transmission System Model 1 и Transmission System Model 2. Первая модель основана на нескольких несложных правилах. Она исходит из того, что все компоненты сети (в частности, кабели) имеют наихудшие из возможных временные характеристики, поэтому всегда дает результат со значительным запасом. Вторая модель использует систему точных расчетов с реальными временными характеристиками кабелей. В связи с этим ее применение позволяет иногда преодолеть жесткие ограничения модели 1.

В соответствии с первой моделью, при выборе конфигурации надо руководствоваться следующими принципами:

¾                 Сегменты, выполненные на электрических кабелях (витых парах) не должны быть длиннее 100 метров. Это относится к кабелям всех категорий – 3, 4 и 5, к сегментам 100BASE-T4 и 100BASE-TX.

¾                 Сегменты, выполненные на оптоволоконных кабелях, не должны быть длиннее 412 метров.

¾                 Если используются адаптеры с внешними (выносными) трансиверами, то трансиверные кабели (MII) не должны быть длиннее 50 сантиметров.

Модель 1 выделяет три возможные конфигурации сети Fast Ethernet:

¾                 Соединение двух абонентов (узлов) сети напрямую, без репитера или концентратора (рис. 1). Абонентами при этом могут выступать не только компьютеры, но и сетевой принтер, порт коммутатора, моста или маршрутизатора. Такое сопряжение называется соединением DTE—DTE или двухточечным.

Рис. 1- Двухточечное соединение компьютеров без концентратора

¾                 Соединение двух абонентов сети с помощью одного репитерного концентратора класса I или класса II ( рис. 2).

Рис. 2 - Соединение с одним концентратором

¾                 Соединение двух абонентов сети с помощью двух репитерных концентраторов класса II ( рис. 3). При этом предполагается, что для связи концентраторов всегда используется электрический кабель длиной не более 5 метров. Концентраторы класса II имеют меньшую задержку, поэтому их может быть два. Использование трех концентраторов в соответствии с моделью 1 не допускается.

Рис. 3 - Соединение с двумя концентраторами

В случае выбора первой конфигурации (двухточечной) правила модели 1 предельно просты: электрический кабель не должен быть длиннее 100 метров, полудуплексный оптоволоконный – не более 412 метров, полнодуплексный оптоволоконный – 2000 метров (при этом задержка сигнала в кабеле не имеет значения, так как метод CSMA/CD не работает).

В случае применения второй конфигурации (с одним концентратором) надо ограничивать длину кабелей A и B сети в соответствии с таблицей 1.

В случае выбора третьей конфигурации сети (с двумя концентраторами) надо ограничивать длину кабелей A и B в соответствии с 2. При этом по умолчанию предполагается, что кабель С имеет длину 5 метров.

В обеих конфигурациях с концентраторами при использовании одновременно электрического и оптоволоконного кабелей можно за счет уменьшения длины электрического кабеля увеличить длину оптоволоконного. Причем уменьшению длины электрического кабеля на 1 метр соответствует увеличение длины оптоволоконного кабеля на 1,19 метра. Например, уменьшив кабель TX на 10 метров, можно увеличить кабель FX на 11,9 метра, и его предельная длина составит при двух концентраторах 128,1 метра. Немного увеличится и предельный размер сети (в нашем примере на 1,9 метра).

Таблица 1 - Максимальная длина кабелей в конфигурации с одним концентратором

Таблица 2 - Максимальная длина кабелей в конфигурации с двумя концентраторами

В случае использования двух оптоволоконных кабелей можно уменьшать один из кабелей за счет увеличения другого. При уменьшении одного кабеля на 10 метров можно увеличить другой тоже на 10 метров. Если же используется два электрических кабеля, то увеличивать один из них за счет уменьшения другого нельзя, так как их длина в принципе не может превышать 100 метров из-за затухания сигнала в кабеле.

Концентратор класса II в принципе не может одновременно поддерживать сегменты с разными методами кодирования TX/FX и T4. Поэтому варианты, соответствующие вторым снизу строкам обеих таблиц 1 и 2 никогда не реализуются на практике, но стандарт все же дает цифры и для них.

Во всех перечисленных случаях под размером сети понимается размер зоны конфликта (области коллизии, collision domain). При этом надо учитывать, что включение в сеть одного коммутатора позволяет увеличить полный размер сети вдвое.

Вторая модель для сети Fast Ethernet, как и в случае Ethernet, основана на вычислении суммарного двойного времени прохождения сигнала по сети. В отличие от второй модели, используемой для оценки конфигурации Ethernet, здесь не проводится расчетов величины сокращения межпакетного интервала (межпакетной щели, IPG). Это связано с тем, что даже максимальное количество репитеров и концентраторов, допустимых в Fast Ethernet (два), в принципе не может вызвать недопустимого сокращения межпакетного интервала.

Практические задания

Задание 1. На миллиметровой бумаге нарисуйте план здания, в котором будет размещена проектируемая сеть, в масштабе (минимум 2 этажа, каждый этаж изображается на отдельном листе).

Задание 2. Используя план здания зарисуйте схему сети для расчета корректности конфигурации Ethernet или FastEthernet.

Задание 3. Рассчитайте корректность конфигурации Ethernet или FastEthernet сначала по модели 1, а затем по модели 2. Внесите изменения в конфигурацию сети, если хотя бы по одной из моделей сеть отказалась неработоспособной. Сделайте вывод применимости обоих методов расчета.

Задание 4. Рассчитайте количество комплектующих материалов и метраж кабеля (для расходных материалов +10-15%)

Контрольные вопросы

1. В чем отличия между стандартами Ethernet и Fast Ethernet?

2. Какие две модели существуют для расчета корректности конфигурации сети стандарта Ethernet?

3. Какие две модели существуют для расчета корректности конфигурации сети стандарта Fast Ethernet?

Скачано с www.znanio.ru