Методические указания к практической работе на тему "Проверка корректности построения ЛВС"
методическая разработка по теме

Практическая работа № 20

Проверка корректности построения ЛВС

Цель работы: научиться выполнять расчет значений PDV и PVV.

Оборудование: IBM PC-совместимый компьютер.

Используемая литература: конспект лекций и данные методические указания.

Порядок выполнения работы

1. Внимательно ознакомиться с теоретической частью работы.
2. Выполнить расчет домена коллизий заданной сети.
3. Ознакомиться с контрольными вопросами и продумать ответы на них.
4. Сдать устный или письменный (по вариантам) зачёт по данной практической работе.

Краткие теоретические сведения

Методика расчета конфигурации сети Ethernet

Типовые правила построения сетей Ethernet, такие как "правило 5-4-3" для коаксиальных сред или "правило 4-х хабов" для витой пары и оптоволокна, гарантируют корректность построения сети с большим запасом.

Правило четырёх хабов: между любыми двумя рабочими станциями (Р.С.) в сети не должно быть  больше четырех хабов.

Правило 5-4-3:     5 (сегментов) – 4 (репитера) – 3 (Р.С.).

Время двойного оборота (PDV) для сети из 5-ти коаксиальных сегментов по 500 метров каждый (10Base-5) составляет 537 битовых интервалов, что на 38 bt меньше времени передачи кадра минимальной длины (575 bt). В соответствии с рекомендациями Международного комитета IEEE, для корректной работы сети достаточно запаса в четыре битовых интервала, а минимальный запас составляет два битовых интервала.

Для того, чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо  выполнение четырех основных условий:

• количество станций в сети не превышало 1024;
• максимальная длина каждого физического сегмента не превышала величины, определенной в соответствующем стандарте физического уровня;
• время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышала 575 битовых интервалов.
• сокращение межкадрового расстояния (InterРacket Gap Shrinkage), или Path Variability Value (PVV), при прохождении последовательности кадров через все повторители не превышало 49 битовых интервалов (при отправке кадров станция обеспечивает начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервалов).

Соблюдение требования ограничения задержки распространения сигнала по сети обеспечивает своевременное обнаружение коллизий.

Требование на минимальное межкадровое расстояние связано с тем, что при прохождении кадра через повторитель это расстояние уменьшается. Каждый пакет, принимаемый повторителем, ресинхронизируется для исключения дрожания сигналов, накопленного при прохождении последовательности импульсов по кабелю и через интерфейсные схемы. Процесс ресинхронизации обычно увеличивает длину преамбулы, что уменьшает межкадровый интервал. При прохождении кадров через несколько повторителей межкадровый интервал может уменьшиться настолько, что сетевым адаптерам в последнем сегменте не хватит времени на обработку предыдущего кадра, в результате чего кадр будет просто потерян. Поэтому не допускается суммарное уменьшение межкадрового интервала более чем на 49 битовых интервалов. Величину уменьшения межкадрового расстояния при переходе между соседними сегментами обычно называют в англоязычной литературе Segment Variability Value (SVV), а суммарную величину уменьшения межкадрового интервала при прохождении всех повторителей – Path Variability Value (PVV). Очевидно, что величина PVV равна сумме SVV всех сегментов, кроме последнего.

Расчет PDV

Для упрощения расчетов обычно используются справочные данные, содержащие значения задержек распространения сигналов в повторителях, приемопередатчиках и в различных физических средах. В таблице 1 приведены данные комитета IEEE 802.3, необходимые для расчета значения PDV для всех физических стандартов сетей Ethernet.

Таблица 1 – Параметры для расчета PDV

Поясним терминологию, использованную в этой таблице, на примере сети, изображенной на рисунке 20.1.

Рисунок 20.1 – Пример сети Ethernet, состоящей из сегментов
различных физических стандартов

Левым сегментом является сегмент, к которому подключен конечный узел-передатчик сигнала; правым – узел-приемник. Все остальные сегменты – промежуточные. Базой сегмента называется суммарная задержка в повторителе, входном и выходном трансивере; кроме того с каждым сегментом связана задержка сигнала в кабеле. Так как в наихудшем случае, коллизия происходит в правом сегменте (самом удаленном от передатчика), база правого сегмента значительно превышает базу левого.

Если оконечные сегменты сети неодинаковы по физической природе, например, коаксиальный кабель и оптоволокно, то расчет необходимо провести дважды, считая каждый из оконечных сегментов сначала левым, а затем правым. За значение PDV в этом случае принимают максимальное из двух; оно не должно превышать 575 битовых интервалов.

* Значения констант в таблице даны с учетом удвоения величины задержки при круговом обходе сети сигналом, поэтому удваивать полученную сумму не нужно.

В нашем примере крайние сегменты сети принадлежат к одному типу – стандарту 10Base-T, поэтому двойной расчет не требуется, но если бы они были сегментами разного типа, то в первом случае нужно было бы принять в качестве левого сегмент между станцией и концентратором 1, а во втором считать левым сегмент между станцией и концентратором 5.

Рассчитаем значение PDV для нашего примера.

Левый сегмент 1: 15.3 (база) + 100 м *0.113 /м = 26.6 bt

Промежуточный сегмент 2: 33.5 + 1000 *0.1 = 133.5 bt

Промежуточный сегмент 3: 24 + 500 * 0.1 = 74.0 bt

Промежуточный сегмент 4: 24 + 500 * 0.1 = 74.0 bt

Промежуточный сегмент 5: 24 + 600 * 0.1 = 84.0 bt

Правый сегмент 6: 165 + 100 * 0.113 = 176.3 bt

Сумма всех составляющих дает значение PDV, равное 568.4. Так как значение PDV меньше максимально допустимой величины 575, то эта сеть проходит по величине максимально возможной задержки оборота сигнала, несмотря на то, что ее общая длина больше 2500 метров.

Расчет PVV

Для расчета PVV также можно воспользоваться табличными значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении повторителей различных физических сред. Задержка на правом сегменте при расчете PVV не учитывается. Параметры для расчета PVV приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Параметры для расчета PVV

В соответствии с этими данными рассчитаем значение PVV для нашего примера.

Левый сегмент 1    10Base-T: дает сокращение в 10,5 bt

Промежуточный сегмент 2    10Base-FL: дает сокращение в 8 bt

Промежуточный сегмент 3    10Base-FB: дает сокращение в 2 bt

Промежуточный сегмент 4    10Base-FB: дает сокращение в 2 bt

Промежуточный сегмент 5    10Base-FB: дает сокращение в 2 bt

Сумма этих величин дает значение PVV, равное 24,5 bt, что меньше предельного значения 49 bt.

Вывод: приведенная в примере сеть по всем параметрам соответствует стандартам Ethernet.

Задание 1

Выполнить проверку работоспособности сети, заданной рисунком 20.2.

Рисунок 20.2 – Структура домена коллизий сети 1

Задание 2

Выполнить проверку работоспособности сети, заданной рисунком 20.3.

Рисунок 20.3 – Структура домена коллизий сети 2

** Во второй сети для расчета PDV и PVV надо выбрать две максимально удаленные рабочие станции.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте правило четырех хабов. Назовите тип кабеля, для которого оно справедливо.
2. Сформулируйте правило 5-4-3. Назовите тип кабеля, для которого оно справедливо.
3. Чему равно время передачи кадра минимальной длины?
4. Соблюдение каких условий обеспечивает корректную работу сети Ethernet?
5. Дайте определение понятиям левый сегмент, правый сегмент, промежуточный сегмент.
6. Назовите предельное значение PDV, при котором сеть будет работать корректно.
7. Каково предельное значение PVV?