Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Если второе слагаемое делителя велико, эффективность сети будет низкой. В частности, увеличение пропускной способности или размеров сети (произведение BL) уменьшит эффективность при заданном размере кадра. К сожалению, основные исследования в области сетевого оборудования нацелены именно на увеличение этого произведения. Пользователи хотят большой скорости при больших расстояниях (что обеспечивают, например, оптоволоконные региональные сети), следовательно, для данных приложений стандарт Ethernet будет не лучшим решением. Другие реализации Ethernet мы увидим в следующем разделе.

На рис. 4.16 показана зависимость эффективности канала от числа готовых станций для 2т = 51,2 мкс и скорости передачи данных, равной 10 Мбит/с. Для расчетов используется выражение (4.7). При 64-байтном временном интервале 64-байтные кадры оказываются неэффективными, и это неудивительно. С другой стороны, если использовать кадры длиной 1024 байта, то при асимптотическом значении е периода состязания за канал, равном 64-байтовому интервалу, то есть 174 байтам, эффективность канала составит 85 %. Это намного лучший результат, чем 37 % в системе ALOHA с дискретными интервалами.

Следует отметить, что теоретическому анализу производительности сетей Ethernet (и других сетей) было посвящено много работ. Большинство результатов следует воспринимать с долей (или, лучше, с тонной) скептицизма по двум причинам. Во-первых, практически во всех этих теоретических исследованиях предполагается, что трафик подчиняется пуассоновскому распределению. Когда же исследователи рассмотрели реальные потоки данных, то обнаружилось, что сетевой трафик редко распределен по Пуассону, а чаще включает множество пиков (Paxson and Floyd, 1994; Leland и др., 1994). Это означает, что при увеличении периода усреднения трафик не сглаживается.

Помимо использования сомнительных моделей, многие из этих работ фокусируются на «интересных» случаях, то есть считают, что канал всегда очень сильно загружен. Боггс и др. (1988 год) на практике доказали, что Ethernet хорошо работает в реальных условиях, даже когда загрузка относительно высока.

Число станций, пытающихся передавать

Рис. 4.16.Эффективность сетей стандарта 802.3 на скорости 10 Мбит/с с 512-битовыми интервалами времени

4.3.4. Коммутируемые сети Ethernet

Очень скоро Ethernet стал отходить от архитектуры с одним длинным кабелем, которая использовалась в классическом варианте. Проблема поиска обрывов или ведущих в пустоту соединений привела к новому способу подключения, в котором каждая станция соединяется с центральным концентратором( hub) отдельным кабелем. Концентратор просто соединяет все провода в электрическую схему, как если бы они были спаяны вместе. Такая конфигурация показана на рис. 4.17, а.

Рис. 4.17.Конфигурация Ethernet: а — концентратор; б — коммутатор

Для соединения использовалась витая пара, проложенная телефонной компанией, так как большинство офисных зданий и так было хорошо охвачено кабелем, а пустых пар было достаточно. Такой вариант использования был весьма выгодным, но он ограничивал максимальную длину кабеля между компьютером и концентратором до 100 м (или 200 при условии качественной витой пары категории 5). В подобной конфигурации было легко удалять и добавлять станции, также несложно было находить разрывы кабеля. Благодаря преимуществам использования существующей кабельной разводки и простоте обслуживания концентраторы на витой паре вскоре стали ведущей формой реализации сетей Ethernet.

Однако концентраторы не увеличивают емкость, так как логически они эквивалентны одному длинному кабелю классической сети Ethernet. При добавлении станций доля каждой из них в общей фиксированной емкости канала уменьшается. Наконец, локальная сеть насытится. Одним из решений в данном случае является увеличение скорости передачи данных — например, переход с 10 на 100 Мбит/с, 1 Гбит/с или даже больше. Однако доля мультимедийных данных мощных серверов в общем потоке становится все заметнее, и даже гигабитные версии Ethernet могут перестать справляться со своей задачей.

К счастью, возможно не столь радикальное решение, а именно коммутируемая локальная сеть Ethernet. Сердцем системы является коммутатор (switch), содержащий высокоскоростную плату, объединяющие все порты (см. рис. 4.17, б). Снаружи коммутатор ничем не отличается от концентратора. Это обычные коробки, оборудованные несколькими (от 4 до 48) стандартными разъемами RJ-45 для подключения витой пары. Каждый кабель соединяет коммутатор или концентратор с одним компьютером, как показано на рис. 4.18. У коммутатора есть все преимущества концентратора. Новую станцию легко добавить или удалить, подключив или отключив один провод. Большинство сбоев кабеля или портов легко обнаруживаются по неправильной работе всего лишь одной станции. Общий компонент все же может подвести систему — речь идет о самом коммутаторе, — но если сеть пропадет на всех станциях, инженеры сразу поймут, в чем дело, и заменят устройство.