Лабораторная работа №2
Тема: Методика расчета конфигурации сети Fast Ethernet
Сначала поговорим о правилах построения сети, затем о методах проверки их выполнения.
Если говорить о сетевом оборудовании, то кроме кабелей для установки Fast Ethernet потребуются сетевые адаптеры для рабочих станций и серверов, концентраторы 100BaseT и, возможно, некоторое количество коммутаторов 100BaseT.
Адаптеры, необходимые для организации сети 100BaseT, носят название адаптеров Ethernet 10/100 Мбит/с. Они способны (это требование стандарта 100BaseT мы рассматривали) самостоятельно отличать скорость 10 Мбит/с от 100 Мбит/с.
В сетях Fast Ethernet любой источник кадров данных для сети: сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управления сетью и др. относят к определенной категории оборудования, которая называется – DTE (Data Terminal Equipment).
Каждый кадр, который вырабатывает такое устройство для разделяемого сегмента – это новый кадр. Так, к примеру, если мост (коммутатор) передают через свой выходной порт кадр, который поступил в свое время от подключенного к нему сетевого адаптера, то для сегмента сети, к которому подключен этот выходной порт, этот кадр является новым.
Порт повторителя не является DTE, так как он просто побитно повторяет на выходе, то, что получает на входе, то есть повторяет уже появившийся в сегменте кадр.
Основные правила корректной конфигурации Ethernet 802.3:
– количество узлов не более 1024
– максимальная длина кабеля в сегменте определена соответствующей спецификацией
– время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, Pдаленными DV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала
– сокращение межкадрового интервала IPG (Path Variability Value, PVV) при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала.
|
|
Для сети Fast Ethernet, которая сохранила протоколы MAC уровня Ethernet, выполнение условия – PDV сети не более 575 битовых интервала остается в силе.
Условие – PVV не больше, чем 49 битовых интервала выполняется всегда, поскольку в сетях Fast Ethernet используется не большое количество повторителей, которые вносят задержки распространения в сеть. А что касается требований физического уровня – это для сети Fast Ethernet отдельный вопрос.
Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:
1. ограничения на максимальные длины сегментов, которые соединяют устройства- источники кадров (соединение DTE- DTE);
2. ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих устройства-источники кадров (DTE) с портом повторителя;
3. ограничения на общий максимальный диаметр сети;
4. ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.
В типичной конфигурации сети Fast Ethernet несколько устройств-источников кадров (DTE) подключается к портам повторителя, образуя сеть топологии звезда.
Соединения DTE-DTE в разделяемых сегментах не встречаются (петлевидные соединения повторителей не допустимы), а вот для мостов/коммутаторов и маршрутизаторов такие соединения являются нормой – когда сетевой адаптер прямо соединен с портом одного из этих устройств, либо эти устройства соединяются друг с другом.
Спецификация IEEE 802.3u определяет следующие максимальные значения сегментов, которые соединяют устройства-источники кадров (DTE-DTE)
|
|
| Стандарт | Тип кабеля | Максимальная длина сегмента |
| 100Base-TX | Category 5 UTP | 100 метров |
| 100Base-FX | многомодовое оптоволокно 62.5/125 мкм | 412 метров (полудуплекс) 2 км (полный дуплекс) |
| 100Base-T4 | Category 3,4 или 5 UTP | 100 метров |
Теперь поговорим об использовании повторителей в сетях Fast Ethernet.
Повторители Fast Ethernet делятся на два класса.
Повторители класса I поддерживают все типы логического кодирования данных: как 4В/5В, так и 8В/6Т.
Повторители класса II поддерживают только какой-либо один тип логического кодирования - либо 4В/5В, либо 8В/6Т.
Повторители класса I могут иметь порты всех трех типов физического уровня Fast Ethernet: 100Base-TX, 100Base-FX и 100Base-T4.
Повторители класса II имеют либо все порты 100Base-T4, либо порты 100Base-TX и 100Base-FX, так как последние оба используют один и тот же логический код 4В/5В.
В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя класса I.
Это связано с тем, что такой повторитель вносит большую задержку при распространении сигналов из-за необходимости передачи различных систем сигнализации. Величина этой задержки распространения для одного повторителя класса I равна 70 bt.
Повторители класса II вносят меньшую задержку при передаче сигналов: 46 bt для портов TX/FX и 33,5 bt для портов Т4.
Поэтому максимальное число повторителей класса II в одном домене коллизий определили – 2.
Причем допустимое расстояние между этими двумя повторителями, по соответствию выполнения условия допустимого PDV, можно выбирать не длиннее 5 метров.
Итак, максимальное число повторителей класса II в домене коллизий – 2, причем они соединяются между собой кабелем не длиннее 5 метров.
|
|
Условие не длиннее 5-ти метров на самом деле универсальное, справедливое для всех типов конфигураций, но если произвести необходимые расчеты, то можно показать, что для некоторых конфигураций это расстояние может быть и больше. С другой стороны, если просто пользоваться именно этим ограничением, то вы никогда не ошибетесь. Для того чтобы проводить, какие либо расчеты нам нужны некоторые справочные данные для стандарта Fast Ethernet.
То, что в сети Fast Ethernet можно использовать небольшое количество повторителей не является серьезным препятствием при построении больших сетей, так как применение коммутаторов и маршрутизаторов делит сеть на несколько доменов коллизий, каждый из которых будет строиться на одном или двух повторителях. Общая длина сети не будет иметь в этом случае ограничений.
С такой логической структурой сети мы познакомимся далее в наших последующих уроках при изучении работы мостов и маршрутизаторов.
Итак, давайте приведем правила построения сети на основе повторителей класса I.
| Тип кабелей | Максимальный диаметр сети | Максимальная длина сегмента |
| Только витая пара (TX) | 200 м | 100 м |
| Только оптоволокно (FX) | 272 м | 136 м |
| Несколько сегментов на витой паре и один на оптоволокне | 260 м | 100 м (TX) 160 м (FX) |
| Несколько сегментов на витой паре и несколько сегментов на оптоволокне | 272 м | 100 м (TX) 136 м (FX) |
Таким образом, правило 4-х хабов превратилось для технологии Fast Ethernet в правило одного или двух хабов, в зависимости от класса хаба.
Но для определения корректной конфигурации сети можно не руководствоваться правилами одного или двух хабов, а нужно рассчитывать время двойного оборота сети, PDV, как это было показано выше для сети Ethernet 10 Мбит/с.
Как и для технологии Ethernet 10 Мбит/с, комитет 802.3 дает исходные данные для расчета времени двойного оборота сигнала. Однако при этом сама форма представления этих данных и методика расчета несколько изменились. Комитет предоставляет данные об удвоенных задержках, вносимых каждым элементом сети, не разделяя сегменты сети на левый, правый и промежуточный.
Кроме того, задержки, вносимые сетевыми адаптерами, учитывают преамбулы кадров, поэтому время двойного оборота при расчете конфигурации Fast Ethernet нужно сравнивать с величиной 512 битовых интервала (bt), то есть со временем передачи кадра минимальной длины без преамбулы.
Для повторителей класса I PDV можно рассчитать следующим образом.
Задержки, вносимые прохождением сигналов по кабелю, рассчитываются на основании данных таблицы, в которой учитывается удвоенное прохождение сигнала по кабелю.
| Тип кабелей | Удвоенная задержка в bt на 1м | Удвоенная задержка на кабеле максимальной длины |
| UTP Cat 3 | 1,14bt | 114bt (100м) |
| UTP Cat 4 | 1,14bt | 114bt (100м) |
| UTP Cat 5 | 1,112bt | 111,2 bt(100м) |
| STP | 1,112bt | 111,2 bt(100м) |
| Оптоволокно | 1,0 bt | 412 (412м) |
Задержки, которые вносят два взаимодействующих через повторитель сетевых адаптера (или порта коммутатора), берутся из другой таблицы.
| Тип сетевых адаптеров | Максимальная задержка при двойном обороте |
| Два адаптера TX/FX | 100bt |
| Два адаптера T4 | 138 bt |
| Один адаптер TX/FX и один Т4 | 127 bt |
Учитывая, что удвоенная задержка, вносимая повторителем класса I, равна 140 bt, можно рассчитать время двойного оборота для произвольной конфигурации сети, естественно, учитывая максимально возможные длины непрерывных сегментов кабелей, приведенные в таблице.
И если получившееся значение меньше 512, значит, по критерию распознавания коллизий сеть является корректной.
Комитет 802.3 рекомендует оставлять еще запас в 4 bt для устойчиво работающей сети, но разрешает выбирать эту величину из диапазона от 0 до 5 bt.
Для примера рассчитаем рекомендуемую в таблице конфигурацию сети, состоящую из одного повторителя и двух оптоволоконных сегментов длиной по 136 метров.
 |
Каждый сегмент вносит задержку по 136 bt, пара сетевых адаптеров FX дает задержку в 100 bt, а сам повторитель вносит задержку в 140 bt.
Сумма задержек равна 512 bt, что говорит о том, что сеть корректна, но запас в этом случае принят равным 0.
Самое главное как для расчета конфигурации сетей классического Ethernet, так и сетей Fast Ethernet определять выполнение критерия распознавания коллизий. Все остальные правила и ограничения (1024 узла, 2500м, 5-4-3, 5 метров между повторителями класса II, и т.п.) помогают подобрать оптимальную конфигурацию сети, но они не являются строгими критериями.
Задание
Провести расчёт корректности построения сети для следующей схемы (сх.1):
| № варианта | Класс HUB1 | Класс HUB2 | Сегмент L1 | Сегмент L2 | Сегмент L3 |
| тип / длина | тип / длина | тип / длина | |||
| 100Base-TX/ 80м | 100Base-TX/ 5м | 100Base-TX/ 80м | |||
| 100Base-TX/ 100м | 100Base-FX/ 5м | 100Base-FX/ 110м |
Cодержание отчета:
1. Отразить отличия в расчете сетей Fast Ethernet от Ethernet.
2. Зафиксировать справочные и нормативные данные для расчета сетей на 100Мбит.
3. Привести пример расчета сетей Fast Ethernet.
4. Почему время двойного оборота сигнала надо сравнивать с 512, а не с 575 бит интервалами.
5. Почему при использовании коммутаторов и шлюзов диаметр сети теоретически неограничен.