Принципи структуризації і проектування мереж Ethernet
1. Поняття та визначення
Під логічної структуризацією і проектуванням мережі розуміється розбиття загальної розділяється середовища на логічні сегменти, які представляють самостійні колективні середовища з меншою кількістю вузлів. Мережа, розділена на логічні сегменти, має більш високою продуктивністю і надійністю.
Основні недоліки мережі, побудованої на одній розділяється середовищі, починають проявлятися при перевищенні деякого порога кількості вузлів, підключених до середовища. Найбільш важкі умови для вузлів мережі створює метод доступу CSMA/CD - технології Ethernet. Але і в інших технологіях, таких як Token Ring або FDDI, де метод доступу носить менш випадковий характер і навіть часто називається детермінованим, випадковий фактор доступу до середовища все одно присутній і робить свій негативний вплив на пропускну здатність, дістається окремому вузлу.
Всім технологіям притаманний експоненціальне зростання величини затримок доступу при збільшенні коефіцієнта використання мережі, відрізняється тільки поріг, при якому настає різкий перелом в поведінці мережі, коли майже прямолінійна залежність переходить у круту експонента. Для всього сімейства технологій Ethernet - це 30-50%, для технології Token Ring - 60%, а для технології FDDI - 70%. Кількість вузлів, при яких коефіцієнт використання мережі починає наближатися до небезпечної межі, залежить від типу функціонуючих у вузлах додатків. Якщо раніше для мереж Ethernet вважалося, що +30 Вузлів - це цілком прийнятне число для одного поділюваного сегмента, то сьогодні для мультимедійних додатків, перекачувальних великі файли даних, цю цифру потрібно уточнювати за допомогою натурних або імітаційних експериментів.
При завантаженні мережі до 30% технологія Ethernet на поділюваному сегменті добре справляється з передачею трафіку, що генерується кінцевими вузлами. Однак при підвищенні інтенсивності генерованого вузлами трафіку мережа все більше часу починає працювати неефективно, повторно передаючи кадри, які викликали колізію. При зростанні інтенсивності генерованого графіка до такої величини, коли коефіцієнт використання наближається до одиниці, вірогідність зіткнення кадрів настільки збільшується, що практично будь-який кадр, який-небудь станція намагається передати, зіштовхується з іншими кадрами, викликаючи колізію. Мережа перестає передавати корисну інформацію користувача і працює "на себе", обробляючи колізії.
cегмент Ethernet не рекомендується завантажувати так, щоб середнє значення коефіцієнта використання перевищувало 30%. Саме тому в багатьох системах управління мережами порогова межа для індикатора коефіцієнта завантаження мережі Ethernet за замовчуванням встановлюється на величину 30. В результаті, навіть мережу середніх розмірів важко побудувати на одному поділюваному сегменті так, щоб вона працювала ефективно при зміні інтенсивності генерованого станціями трафіку.
Крім того, при використанні розділяється середовища проектувальник мережі стикається з жорсткими обмеженнями максимальної довжини мережі, які для всіх технологій лежать в межах декількох кілометрів, та тільки технологія FDDI дозволяє будувати локальні мережі, довжина яких вимірюється десятками кілометрів.
Обмеження, що виникають через використання загальної розділяється середовища, можна подолати. Для цього необхідно розділити мережу на кілька поділюваних середовищ і з'єднати окремі сегменти мережі такими пристроями, як мости, комутатори або маршрутизатори.
Перераховані пристрої передають кадри з одного свого порту на інший, аналізуючи адресу призначення, поміщений в цих кадрах (на відміну від концентраторів, які повторюють кадри на всіх своїх портах, передаючи їх у всі під'єднані до них сегменти, - незалежно від того, в якому з них знаходиться станція призначення). Мости і комутатори виконують операцію передачі кадрів на основі плоских адрес го рівня, тобто МАС - адрес, а маршрутизатори на основі номери мережі (мережевих адрес). При цьому єдина колективна Середа, створена концентраторами (або в граничному випадку одним сегментом кабелю), ділиться на кілька частин, кожна з яких приєднана до порту моста, комунікатора або маршрутизатора.
Логічний сегмент являє собою єдину поділюване середовище. Ділення мережі на логічні сегменти призводить до того, що навантаження, що доводиться на кожен з новостворених сегментів, майже завжди виявляється менше, ніж навантаження, яку відчувала вихідна мережу. Отже, зменшуються шкідливі ефекти від поділу середовища: знижується час очікування доступу а в мережах Ethernet - і інтенсивність колізій. Більшість великих мереж розробляється на основі структури із загальною магістраллю, до якої через мости і маршрутизатори приєднуються підмережі. Ці підмережі обслуговують різні відділи. Пі...
