Содержание:

Если вы когда-нибудь задумывались, почему ваша домашняя сеть не всегда работает, как гоночный болид, или что такое вообще этот загадочный "путь максимальной длины" в Ethernet, то эта статья — ваш спасательный круг! Мы разберём, какие параметры нужно учитывать, чтобы сеть не запуталась в собственных кабелях, какие концентраторы дружат с какими сегментами, а какие — лучше оставить на полке, и многое другое.

Погнали! Ведь сети Ethernet и Fast Ethernet — это как дорожная система: есть пути, светофоры (задержки), пробки (коллизии) и хитрые развязки (концентраторы и коммутаторы). И мы узнаем, как всё это работает, чтобы ваши данные не застревали в пробках.

Что такое путь максимальной длины в сети Ethernet и Fast Ethernet?

Представьте себе — вы идёте по самому длинному маршруту в городе от точки А до точки Б. Так вот, в Ethernet путь максимальной длины — это суммарная длина всех сегментов сети между двумя самыми удалёнными абонентами, или говоря проще, путь с самой большой задержкой сигнала. По правилам, эта длина должна быть ограничена, чтобы не было "пробок" и потери данных.

Существует несколько определений, но правильный ответ: это предельно допустимая длина сети, суммирующая все сегменты, концентраторы и адаптеры на пути передачи.

Какие величины нужно рассчитывать для оценки работоспособности Ethernet?

Если вы хотите убедиться, что ваша сеть работает, как хорошо отлаженный оркестр, а не как хаотичный рок-концерт, то нужно рассчитать:

Величина Описание
Двойное время распространения (PDV) Время прохождения сигнала туда и обратно по сети
Сокращение межпакетного интервала (IPG) Уменьшение паузы между пакетами из-за концентратора
Количество сегментов и длина кабеля Чтобы убедиться, что путь не слишком длинный
Количество концентраторов и их класс Потому что разные концентраторы по-разному влияют на задержки

Эти параметры помогают не превысить предельные значения, иначе данные могут "запутаться" и потеряться.

Как в Fast Ethernet учитывается сокращение межпакетного интервала (IPG)?

IPG — это как дыхание сети между передачей пакетов, межпакетная щель, без которой пакеты могут столкнуться, как машины на перекрёстке.

В Fast Ethernet сокращение IPG учитывается автоматически при расчёте PDV. Это значит, что когда мы считаем задержки, мы уже берём в расчёт уменьшение этого интервала. Некоторые думают, что на скорости 100 Мбит/с IPG не сокращается — ошибочка, сокращается, просто встроена в другие параметры.

Как учитываются задержки сетевых адаптеров и концентраторов?

Задержки — это как тормоза на дороге. Каждый адаптер и концентратор в сети добавляет свой временной "ограничитель скорости".

В Ethernet и Fast Ethernet эти задержки включены в задержки сегментов в качестве констант. То есть мы не считаем их по отдельности, а прибавляем к задержке кабеля фиксированную величину, указанную в документации.

Сколько концентраторов может быть в сети Fast Ethernet?

Вот тут начинается игра в ограничение: концентраторам нельзя бесконтрольно набирать количество, иначе сеть превратится в кашу.

По правилам:

Класс концентратора Максимальное количество в сети (области коллизий)
Класс I 2
Класс II 3

Так что если вам кажется, что четыре концентратора — это хорошо, то это не так! Можете получить сбои и задержки.

Максимально допустимая величина сокращения межпакетного интервала (IPG)

Самое большое, на что может рассчитывать IPG — это 49 битовых интервалов. Это как максимальная "дыра" между машинами на трассе, чтобы избежать аварий.

Какие методы нельзя применять для увеличения размера сети Ethernet?

Если бы сеть была рекой, то способы её расширения — это разные шлюзы и дамбы. Но некоторые варианты — как лить воду в дырявое ведро:

  • Нельзя использовать дополнительные концентраторы для увеличения размера сети — это только увеличит задержки и коллизии.
  • Выбор кабеля с меньшей задержкой — наоборот помогает.
  • Использование коммутаторов и переход на полнодуплексный режим — хорошие варианты.

Какой концентратор подходит для объединения сегментов 100BASE-TX и 100BASE-T4?

Это как соединить разные языки на одном празднике — не все концентраторы способны.

Правильный выбор — концентратор класса I, так как он сложнее, умеет преобразовывать сигналы и поддерживает разные типы сегментов.

Что не является преимуществом полнодуплексного режима обмена?

Полнодуплекс — это когда дорога на каждую сторону своя, без пробок.

Вот что НЕ относится к преимуществам:

  • Максимально возможная длина кабеля — длина кабеля не увеличивается с полнодуплексом.
  • Зато есть: отсутствие коллизий, удвоенная пропускная способность, ненужность управления обменом.

Чем определяется время доступа к сети при полнодуплексном обмене?

В отличие от половодья коллизий в полудуплексе, при полнодуплексе время доступа почти не зависит от длины сегмента или интенсивности трафика.

Величина времени доступа определяется величиной межпакетного интервала (IPG) — это пауза между пакетами.

Основные преимущества полнодуплексного режима

Преимущество Объяснение
Отсутствие коллизий Два потока данных идут одновременно без пересечений
Удвоенная пропускная способность Можно передавать и принимать одновременно
Ненужность метода управления обменом CSMA/CD Так как коллизий нет, управление не требуется

Отличия концентратора класса I от класса II

Критерий Класс I Класс II
Сложность Более сложный Более простой
Задержка Больше, за счёт кодирования Меньше, без кодирования
Поддержка разных сегментов Позволяет соединять разные типы Поддерживает только один тип
Управление Есть Нет

Что такое PDV и как его считать?

PDV — это двойная задержка распространения сигнала по пути максимальной длины. Представьте, что это время туда и обратно сигнала в сети — ключевой параметр для оценки работоспособности.

Расчёт:

[
PDV = \sum (t_0 + L \cdot t_l)
]

где
- (t_0) — постоянная задержка сегмента (например, на адаптере или концентраторе)
- (L) — длина кабеля в метрах
- (t_l) — задержка на метр кабеля

Для Ethernet (10 Мбит/с) PDV не должен превышать 512 битовых интервалов (BT), что эквивалентно 51,2 мкс. Для Fast Ethernet (100 Мбит/с) предельный PDV — 512 BT, но из-за высокой скорости время меньше — около 5,12 мкс.

Что такое IPG и его сокращение?

IPG — межпакетная щель, пауза между передачей двух пакетов. Она важна, чтобы избежать столкновения пакетов.

При прохождении пакетов через концентраторы IPG сокращается, и это сокращение не должно превышать 49 битовых интервалов, чтобы сеть работала корректно.

Предельные значения задержек и длина кабеля

Параметр Ethernet 10 Мбит/с Fast Ethernet 100 Мбит/с
Предельная двойная задержка (ST) 512 BT (51,2 мкс) 512 BT (5,12 мкс)
Максимальная длина кабеля 6,4 км 640 м
Двойная задержка на метр ≈4 нс/м ≈4 нс/м

Методы решения проблем с сетью Ethernet

  • Уменьшение длины кабелей — сокращает PDV и улучшает время доступа.
  • Уменьшение количества концентраторов — снижает задержки и сокращение IPG.
  • Выбор кабеля с меньшей задержкой — разница может достигать 10%.
  • Разбиение сети на части с помощью коммутаторов и мостов — уменьшает зону коллизий.
  • Переход на полнодуплексный режим — избавляет от коллизий.
  • Переход на другие сети, например, FDDI — требует дополнительного оборудования, но улучшает показатели.

Как разбить сеть Ethernet на несколько частей?

Используйте:

  • Коммутаторы — умные устройства, которые разделяют сеть на сегменты и уменьшают коллизии.
  • Мосты — соединяют разные сегменты сети, фильтруя трафик.
  • Трансиверы — для подключения разных типов кабелей и сегментов.

Таблица: классы концентраторов и задержки

Параметр Концентратор класса I Концентратор класса II
Задержка двойная (Fast Ethernet) TX/FX 111 нс 92 нс
Задержка двойная (Fast Ethernet) T4 67 нс 28 нс
Возможность управления Есть Нет
Поддержка различных сегментов Да Нет

FAQ

Q: Можно ли использовать бесконечное количество концентраторов?
A: Нет, это приведёт к увеличению задержек и ухудшению работы сети.

Q: Какой кабель лучше выбрать для минимизации задержек?
A: Кабели с меньшей задержкой на метр, например, UTP CAT5 вместо CAT3.

Q: Можно ли увеличить длину сети, просто добавив концентраторы?
A: Нет, это увеличит PDV и IPG, что приведёт к сбоям.

Q: Как избежать коллизий в сети Ethernet?
A: Используйте полнодуплексный режим или разделяйте сеть с помощью коммутаторов.

Чек-лист для настройки Ethernet/Fast Ethernet

  • [ ] Проверьте, что PDV не превышает 512 битовых интервалов (для 10 Мбит/с).
  • [ ] Убедитесь, что количество концентраторов не превышает нормы (2 для класса I, 3 для класса II).
  • [ ] Используйте кабели с меньшей задержкой на метр.
  • [ ] Контролируйте сокращение межпакетного интервала (IPG ≤ 49 BT).
  • [ ] Применяйте полнодуплексный режим, где возможно.
  • [ ] Разбейте сеть на сегменты с помощью коммутаторов и мостов для уменьшения коллизий.
  • [ ] Не используйте дополнительные концентраторы для увеличения размера сети.

Пусть ваша сеть будет быстрым шоссе, а не пробкой в час пик!