Компьютерные сети

 
 
 

2.3 Построение топологии сети

 

Построим локальную  сеть, пользуясь исходными данными.

 

      Первая подсеть имеет в своём составе 3 сегмента, длинной 100 метров, используемая среда 10BaseТ.

     Вторая  подсеть имеет  в своём составе  3 сегмента, длинной 2000 метров, используемая среда 10BaseТ.

      Третья  подсеть имеет в своём составе 2 сегмента, длинной 100 метров, используемая среда 10BaseТ.

      Четвертая подсеть имеет в своём составе 3 сегмента, длинной 100 метров, используемая среда 10BaseТ.

      Пятая подсеть имеет в своём составе 2 сегмента, длинной 2000 метров, используемая среда 10BaseF.

 

 

Таблица маршрутизации

 
 

     Проверим  правильность разбиения сети на подсети. При наложении IP-адрес узла назначения маски должен получиться адрес подсети. Следовательно, при наложении на адрес подсети маски должно произойти «сохранение» номера подсети. Наложение это побитовая логическая операция «и».

 

IP-адрес 130.244.0.0 маска 255.255.224.0

 

10000010.11110100.00000000.00000000

11111111.11111111.11100000.00000000

10000010.11110100.00000000.00000000 = 130.244.0.0

 

IP-адрес 130.244.64.0 маска 255.255.224.0

 

10000010.11110100.01000000.00000000

11111111.11111111.11100000.00000000

     

10000010.11110100.01000000.00000000 = 130.244.64.0

2.4 Расчёт параметров PDV и PVV сети

 

  Для надёжного распознавания коллизий должно выполняться следующее соотношение: Tmin ≥ PDV, где Tmin – время передачи кадра минимальной длины, PDV – время, за которое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети. Так как в худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удалёнными друг от друга станциями сети, то это время называется временем двойного оборота (Path Delay Value, PDV).

  В стандарте Ethernet принято, что минимальная длина поля данных кадра составляет 46 байт (что вместе со служебными полями даёт минимальную длину кадра 64 байт, а вместе с преамбулой – 72 байт или 576 бит). В 10-мегабитном Ethernet время передачи кадра минимальной длины равно 575 битовых интервалов, следовательно, время двойного оборота должно быть меньше 57,5 мкс.

  Согласно заданию, каждая подсеть образует отдельный домен коллизий. Домен коллизий – это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла. Поэтому расчёт PDV произведём для каждой подсети. Расчёт производиться для самого длинного пути в посети.

 

Расчёт PDV

 

  Для упрощения расчетов обычно используются справочные данные IEEE, содержащие значения задержек распространения сигналов в повторителях, приемопередатчиках и различных физических средах. В таблице приведены данные, необходимые для расчета значения PDV для всех физических стандартов сетей Ethernet. Битовый интервал обозначен как bt.

 

Данные для  расчета значения PDV

 
 
 
 
 
 

Рассчитаем PDV для первой подсети (10BaseT):

 

 

Левый сегмент 1: 15,3+11*0,113=16,543

Промежуточный сегмент 2: 42,0+11*0,113=43,243

Промежуточный сегмент 3: 42,0+11*0,113=43,243

Правый сегмент  4: 165,0+11*0,113=166,243

PDV=16,543+43,243+43,243+166,243=269,272 битовых интервала.

 

Рассчитаем PDV для второй подсети (10BaseT):

 

 

Левый сегмент 1: 15,3+22,2*0,113=17,8086

Промежуточный сегмент 2: 42,0+22,2*0,113=44,5086

Промежуточный сегмент 3: 42,0+22,2*0,113=44,5086

Правый сегмент 4: 165,0+22,2*0,113=167,5086

PDV=17,8086+44,5086+44,5086+167,5086=274,334 битовых интервала.

 

Рассчитаем PDV для третьей подсети (10BaseT):

 

 

Расчет  совпадает с расчетом для первой подсети, следовательно, PDV=269,272 битовых интервала.

 

Рассчитаем PDV для четвертой подсети (10BaseT):

 

Расчет  совпадает с расчетом для первой подсети, следовательно, PDV=269,272 битовых интервала.

 

Рассчитаем PDV для пятой подсети (10BaseF):

 

 

Левый сегмент 1: 12,3+222,2*0,1=34,52

Промежуточный сегмент 2: 33,5+222,2*0,1=55,72

Промежуточный сегмент 3: 33,5+222,2*0,1=55,72

Правый сегмент 4: 156,5+222,2*0,1=178,72

PDV=34,52+55,72+55,72+178,72=324,68 битовых интервала.

 

Расчёт PVV.

 

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

  Для расчета PVV воспользуемся значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении повторителей различных физических сред, рекомендованными IEEE.

 

Сокращение межкадрового интервала повторителями 

 

В соответствии с этими данными рассчитаем значение PVV для подсетей.

 

Первая, вторая, третья, четвертая подсеть.

Левый сегмент 1: 16.

Промежуточный сегмент 2: 11.

Промежуточный сегмент 3: 11.

PVV=38 – это меньше предельного значения в 49 битовых интервалов.

 

Пятая подсеть.

Левый сегмент  №1: 10,5.

Промежуточный сегмент №2: 8.

Промежуточный сегмент №3: 8.

PVV=26,5 – это меньше предельного значения в 49 битовых интервалов.

 

     Все полученные подсети соответствуют  стандартам Ethernet по всем параметрам, связанным с длинами сегментов, количеством повторителей, временем двойного оборота и уменьшением межкадрового интервала повторителями.

 
 

 

2.5 Спецификация физической  среды

 

      Основными характеристиками линии связи является амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и пропускная способность. Выбор способа представления  дискретной информации в виде сигналов, подаваемых на лини. Связи, называется физическим или линейным кодированием. От выбранного способа кодирования  зависит спектр сигналов и, соответственно, пропускная способность линии.

      Код B8ZS исправляет последовательности, состоящие  из 8 нулей. Для этого, он после первых трех нулей вместо оставшихся пяти нулей вставляет пять цифр: V-1^*-0-V-1^*. V здесь обозначает сигнал единицы, запрещенной для данного такта полярности, то есть сигнал, не изменяющий полярность предыдущей единицы, 1^* - сигнал единицы корректной полярности, а знак звездочки отмечает тот факт, что в исходном коде в этом такте была не единица, а ноль. В результате на 8 тактах приемник наблюдает 2 искажения - очень маловероятно, что это случилось из-за шума на линии или других сбоев передачи. Поэтому приемник считает такие нарушения кодировкой 8 последовательных нулей и после приема заменяет их на исходные 8 нулей. Код B8ZS построен так, что его постоянная составляющая равна нулю при любых последовательностях двоичных цифр.

Исходный  код: «сайгатуллин» в таблице ASCI :

(с) 10001000001 (а) 10000110000 (й) 10000111001 (г) 10000110011 (а) 10000110000 (т) 10001000010 (у) 10001000011 (л) 10000111011 (л) 10000111011 (и) 10000111000 (н) 10000111101.

В двоичном коде: 1000100000110000110000100001110011000011001110000110000100010000101000100001110000111011100001110111000011100010000111101

     Так как в данном сочетании нет  подряд восьми нулей, то этот код B8ZS будет полностью совпадать с кодом AMI.

     Изображение сигнала в коде B8ZS:

 

 

Поскольку в локальной сети используется 100BaseF длительность импульса .

Период  следования импульса .

Ширина  спектра  .

Скважность  .

Частота следования сигнала  .

 

Связь между полосой пропускания линии  и ее максимально возможной пропускной способностью, вне зависимости от принятого способа физического  кодирования, установил Найквист:

С = 2F log₂ M, где М - количество различимых состояний информационного параметра.

   У нас сигнал имеет 5 различимых состояния, следовательно  пропускная способность  равна удвоенному значению ширины полосы пропускания линии связи, то есть

   Для расчета максимального количества кадров минимальной длины, проходящих по сегменту Ethernet, выберем кадр Кадр 802.3/LLC.

   Таким образом, длина минимального кадра  составляет 67 байт, что составляет 536 бит. На его передачу затрачивается 5,36 мкс. Прибавив межкадровый интервал в 9,6 мкс, получаем, что период следования кадров минимальной длины составляет 14,96 мкс. Отсюда максимально возможная  пропускная способность сегмента Ethernet составляет 66845 кадр/с. Проанализировав полученное время следования минимального пакета, получаем, что в первой, третьей и четвертой подсети выполняется условие T_min > PDV, PDV=7,516мкс, T_min=14,96 мкс. Во второй сети PDV=7,657мкс, в пятой подсети PDV=9,062мкс. Это условие обеспечивает надежное распознавание коллизий. Что является условием качественной работы сети.

   Кадры максимальной длины технологии Ethernet имеют поле длины 1518 байт, что составляет 12144 бит. Время передачи составляет 131,04 мкс. Максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet для кадров максимальной длины составляет 7631 кадр/с.

   Теперь  рассчитаем, какой максимальной полезной пропускной способностью в бит в  секунду обладают сегменты Ethernet при использовании кадров разного размера.