Следует четко понять, что все выше перечисленные требования, которые касаются длины сети, или использования повторителей в сети - предельно допустимые значения!

Методика расчета конфигурации сети Ethernet

Соблюдение всех многочисленных ограничений, установленных для различных стандартов физического уровня сетей Ethernet, будет вам гарантировать корректную работу сети (естественно, при исправном состоянии всех элементов физического уровня).

Но, как мы сказали, для того, чтобы организовывать верную конфигурацию Ethernet не нужно стремится просто выдерживать именно такие цифры. Еще раз напоминаю, что

следует четко понять, что все выше перечисленные требования, которые касаются длины сети, или использования повторителей в сети - предельно допустимые значения!

На практике полезно владеть самой методикой расчета сети Ethernet. А эти условия могут в ряде случаев и нарушаться. Но одно из самых главных неизменных условий, которое следует выдерживать всегда в сети любого Ethernet типа

- T_min > PDV

И сейчас мы убедимся, почему и как это может происходить.

При проектировании сети наиболее часто стараются сразу проверять ограничения, связанные с длиной отдельного сегмента кабеля, а также количеством повторителей и общей длиной сети. Но, правила "5-4-3" для коаксиальных сетей и "4-х хабов" для сетей на основе витой пары и оптоволокна не только дают гарантии работоспособности сети, но и оставляют большой "запас прочности" сети.

Например, если посчитать время двойного оборота в сети - PDV, состоящей из 4-х повторителей 10Base-5 и 5-ти сегментов максимальный длины 500 м, то окажется, что оно составляет 537 битовых интервала.

А так как время передачи кадра минимальной длины, состоящего вместе с преамбулой 72 байт, равно 575 битовым интервалам, то видно, что разработчики стандарта Ethernet оставили 38 битовых интервала в качестве запаса для надежности. И это при том, что комитет 802.3 говорит, что и 4-х дополнительных битовых интервалов вполне достаточно для запаса надежности.

Как видите из этого примера, следующее, что важно учитывать, на самом деле - максимальную длину самого физического сегмента сети, от этого зависит PDV сети. Все остальные ограничение 2500 метров, 1024 узла выбраны стандартом с определенным запасом, поэтому на них строго равняться не следует.

Итак, мы должны определить, реальные причины для корректной работы сети Ethernet. Таких причин четыре:

Вот эти правила должны всегда быть у вас всегда на "заметке" при построении любой конфигурации сети Ethernet: три ограничения канального уровня -

количество узлов не более 1024; строгое соответствие PDV не более 575bt, PVV не более 49bt.

и одно ограничение физического уровня:

максимальная длина кабеля в сегменте сети не больше, чем определенное стандартом значение.

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые общие правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и общую длину сети в 2500 м.

Возьмем, к примеру, первое условие. Это условие не означает, что нужно придерживаться цифры именно 1024, главное не больше чем 1024. А на самом деле, что чем меньше узлов в сети, тем лучше.

Ведь почему определили именно условие 1024. Очевидно, в сетях Ethernet количество станций не может быть бесконечным. Поэтому нужно было определиться, сколько максимально можно подключать узлов. Исходя из этого, стандарт Ethernet 802.3 определил это число - 1024 узла.

На самом деле намного лучше если в сети присутствует меньше чем 1024 узла. Чтобы разобраться почему это так, нам нужно определить такой термин, как домен коллизий.

Так вот, в технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует такое понятие как домен коллизий.

Домен коллизий (collision domain)

Домен коллизий - это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла.

Сеть Ethernet, построенная на повторителях, или концентраторах всегда образует один домен коллизий.

Домен коллизий соответствует одной разделяемой среде. Если, мы вернемся к примеру иерархического соединения концентраторов, который мы рассматривали в стандарте 10Base-T, и рассмотрим ситуацию, когда, например, столкновение кадров произошло в одном из концентраторов. В этом случае, в соответствии с логикой работы концентраторов 10Base-T сигнал коллизии распространится по всем портам всех концентраторов.

Но, если же вместо концентратора поставить в сеть мост, тогда будет наблюдаться другая картина:

Порт моста, связанный с другим концентратором, воспримет сигнал коллизии, но не передаст его на свои остальные порты, так как это не входит в его обязанности. Мост, хоть и будет подключен к той среде, где возникла коллизия, но он просто отработает ситуацию коллизии своими средствами и не даст об этом знать другим узлам в сети. Только более сложное сетевое оборудование - мосты, коммутаторы и маршрутизаторы делят сеть Ethernet на несколько доменов коллизий.

Давайте подробнее остановимся на этом.

Например, возьмем наш пример, и заменим один концентратор на мост. Если коллизия возникнет из-за того, что мост пытается передать через свой порт кадр в нижний (по иерархии) концентратор, то, зафиксировав сигнал коллизии, этот порт приостановит передачу кадра и попытается передать его повторно через случайный интервал времени. Если этот же порт во время возникновения коллизии принимал кадр, то он просто отбросит полученное начало кадра, и будет ожидать, когда узел, передававший кадр через нижний концентратор, не сделает повторную попытку передачи. Затем в случае успешного окончания принятия данного кадра в свой буфер мост передаст его на свой другой порт в соответствии с собственной таблицей продвижения, например на тот, который соединяется с верхним концентратором.

Таким образом, для остальных сегментов сети, которые подключены к другим портам моста, все эти события останутся просто неизвестными. Коммутаторы еще более усовершенствуют процессы передачи кадров, с их использованием кадры могут одновременно и передавться в сеть и приниматься из сети. Работу коммутаторов мы рассмотрим несколько позже. Пока просто следует запомнить, что именно мосты, комутаторы, маршрутизаторы, могут делить сеть на несколько доменов коллизий.

В этом случае в сети будет присутствовать два домена коллизий. Все узлы, образующие один домен коллизий, работают синхронно, как единая распределенная электронная схема. Это то, что касается условия ограничения количесвта станций в сети.

Физический смысл ограничения задержки распространения сигнала по сети Path Delay Value, PDV мы уже поясняли - соблюдение этого требования обеспечивает своевременное обнаружение коллизий.

Требование на минимальное межкадровое расстояние Path Variability Value, PVV 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. Почему 49 bt? Потому, что если при отправке кадров конечные узлы обеспечивают начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервала, то после прохождения повторителя оно должно быть не меньше, чем 96 - 49 = 47 битовых интервала.

Итак, теперь нам понятно, что при известном предполагаемом количестве узлов сети, и используемом виде кабеля, а значит, известной максимальной длине физического сегмента нам остается только определить вероятные PDV и PVV.

Сразу хочу сказать, что предлагаемый метод он не очень нагляден, не очень удобен и вообще не очень приятен, он предполагает работу со справочными данными, со специфическими справочными терминами, но он НЕОБХОДИМ. И с этим нам с вами придется смириться, поскольку для корректной конфигурации сети Ethernet, не достаточно выдержать условие дины сети не менее 2500 м. Это условие как раз можно и нарушить, если вы при этом докажете, что у вас в сети время двойного оборота сигнала не больше 575 bt.