Оценка производительности сети

Вопрос об оценке производительности сетей, использующих

случайный метод доступа CSMA/CD, не очевиден из-за того, что

существуют несколько различных показателей. Прежде всего, следует

упомянуть три связанные между собой показателя, характеризующие

производительность сети в идеальном случае – при отсутствии коллизий

и при передаче непрерывного потока пакетов, разделенных только

межпакетным интервалом IPG. Очевидно, такой режим реализуется, если

один из абонентов активен и передает пакеты с максимально возможной

скоростью. Неполное использование пропускной способности в этом

случае связано, кроме существования интервала IPG, с наличием

служебных полей в пакете Ethernet (см. рис. 1.2).

Пакет максимальной длины является наименее избыточным по

относительной доле служебной информации. Он содержит 12304 бит

(включая интервал IPG), из которых 12000 являются полезными

данными.

Поэтому максимальная скорость передачи пакетов (или, иначе,

скорость в кабеле – wire speed) составит в случае сети Fast Ethernet

108 бит/с/ 12304 бит ≈ 8127, 44 пакет/с.

Пропускная способность представляет собой скорость передачи

полезной информации и в данном случае будет равна

8127, 44 пакет/с x 1500 байта ≈ 12, 2 Мбайт/с.

Наконец, эффективность использования физической скорости

передачи сети, в случае Fast Ethernet равной 100 Мбит/с, по отношению

только к полезным данным составит

8127, 44 пакет/с x 12000 бит/ 108 бит/с ≈ 98%.

Для реальных сетей более информативен такой показатель

производительности, как

показатель использования сети

(network

utilization), который представляет собой долю в процентах от суммарной

пропускной способности (не поделенной между отдельными

абонентами). Он учитывает коллизии и другие факторы. Ни сервер, ни

рабочие станции не содержат средств для определения показателя

использования сети, этой цели служат специальные, не всегда

доступные из-за высокой стоимости такие аппаратно программные

средства, как анализаторы протоколов.

Считается, что для загруженных систем Ethernet и Fast Ethernet

хорошим значением показателя использования сети является 30%. Это

значение соответствует отсутствию длительных простоев в работе сети и

обеспечивает достаточный запас в случае пикового повышения

нагрузки. Однако если показатель использования сети значительное

время составляет 80...90% и более, то это свидетельствует о

практически полностью используемых (в данное время) ресурсах, но не

оставляет резерва на будущее. Впрочем, для реальных сетей, к примеру

Fast Ethernet, это скорее гипотетическая ситуация.

На рис. 1.2 приведена зависимость показателя использования сети

от времени при условии, что предложенная нагрузка (offered load), то

есть текущий запрос на пропускную способность, линейно возрастает.

Сначала показатель использования сети также линейно повышается, но

затем конкуренция за владение средой передачи порождает коллизии, и

рассматриваемый показатель достигает максимума (точка полной

нагрузки на графике). При дальнейшем увеличении предложенной

нагрузки показатель использования сети

начинает уменьшаться,

особенно резко после точки насыщения. Это «плохая» область работы

сети. Считается, что сеть работает хорошо, если и предложенная

нагрузка, и показатель использования сети высоки.

Рис. 1.2. Зависимость показателя использования сети от времени при

линейном увеличении предложенной нагрузки (1 – наилучшая область

работы, 2 – приемлемая, 3 – плохая)

Некоторые авторы предлагают для широко распространенного

понятия «перегрузка» (overload) сетей на основе метода доступа

CSMA/CD следующее определение: сеть перегружена, если она не может

работать при полной нагрузке в течение 80% своего времени (при этом

20% времени показатель использования сети недопустимо мал изз-за

коллизий). После точки насыщения наступает крах Ethernet (Ethernet

collapse), когда возрастающая предложенная нагрузка заметно

превышает возможности сети. Стоит заметить, что реально

маловероятно, чтобы предложенная нагрузка постоянно увеличивалась

во времени и надолго превышала пропускную способность сети типа Fast

Ethernet. Более того, любой детерминированный метод доступа не может

обеспечить реализацию сколь угодно большой предложенной нагрузки,

существующей продолжительное время. Если данный вариант

детерминированного метода доступа не использует, как и метод

CSMA/CD, систему приоритетов, то никакой из абонентов не может

захватить сеть более чем на время передачи одного пакета, однако

передача данных отдельными пакетами с долгими паузами между ними

ведет к снижению скорости передачи для каждого абонента.

Преимущество детерминированных методов состоит в возможности

простой организации системы приоритетов, что полезно из-за наличия

определенной иерархии в любом крупном коллективе.

3. Назначение и функции физического и канального уровней модели OSI. Назначение и функции подуровней MAC и LLC. Примеры протоколов.

38 Билет. Назначение и функции физического и канального

уровней модели OSI. Назначение и функции подуровней

MAC и LLC. Примеры протоколов.

· Канальный (2) уровень или уровень управления линией передачи

(Data link Layer) отвечает за формирование пакетов (кадров)

стандартного для данной сети (Ethernet, Token-Ring, FDDI) вида,

включающих начальное и конечное управляющие поля. Здесь же

производится управление доступом к сети, обнаруживаются ошибки

передачи путем подсчета контрольных сумм, и производится повторная

пересылка приемнику ошибочных пакетов. Канальный уровень делится

на два подуровня: верхний LLC и нижний MAC. На канальном уровне

работают такие промежуточные сетевые устройства, как, например,

коммутаторы.

· Физический (1) уровень (Physical Layer) – это самый нижний

уровень модели, который отвечает за кодирование передаваемой

информации в уровни сигналов, принятые в используемой среде

передачи, и обратное декодирование. Здесь же определяются

требования к соединителям, разъемам, электрическому согласованию,

заземлению, защите от помех и т.д. На физическом уровне работают

такие сетевые устройства, как трансиверы, репитеры и репитерные

концентраторы.

Как уже отмечалось, в уровне 2 (канальном) нередко выделяют два

подуровня (sublayers) LLC и MAC (рис. 1.4):

· Верхний подуровень (LLC – Logical Link Control) осуществляет

управление логической связью, то есть устанавливает виртуальный

канал связи. Строго говоря, эти функции не связаны с конкретным типом

сети, но часть из них все же возлагается на аппаратуру сети (сетевой

адаптер). Другая часть функций подуровня LLC выполняется программой

драйвера сетевого адаптера. Подуровень LLC отвечает за

взаимодействие с уровнем 3 (сетевым).

· Нижний подуровень (MAC – Media Access Control) обеспечивает

непосредственный доступ к среде передачи информации (каналу связи).

Он напрямую связан с аппаратурой сети. Именно на подуровне MAC

осуществляется взаимодействие с физическим уровнем. Здесь

производится контроль состояния сети, повторная передача пакетов

заданное число раз при коллизиях, прием пакетов и проверка

правильности передачи.

Примеры: Ethernet, Token-Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

4. Назначение и функции сетевого и транспортного уровней модели OSI. Примеры протоколов.