, - точно так же стандарт Fast Ethernet основан на управлении доступом к среде и ретрансляторе со скоростью 10 Мбит/с. Однако все не так просто: подобное ускорение работы алгоритма CSMA/CD в сети потребовало бы сокращения ее размера до недопустимо малой величины в несколько метров. Это связано с тем, что для работы алгоритма необходимо, чтобы время передачи по сети было меньше или по крайней мере равно времени передачи самого короткого приемлемого кадра.

Для сети Ethernet на 10 или 100 Мбит/с минимальный размер кадра составляет 64 байта. Поскольку время, необходимое для передачи 64-байтового кадра на гигабитной скорости, в десять раз меньше времени передачи на скорости 100 Мбит/с, максимальный размер сети сокращается до 20 м. Он будет еще меньше, если учесть задержки в ретрансляторах и других активных компонентах, которые при использовании современной технологии невозможно уменьшить до одной десятой времени задержек в ретрансляторе на 100 Мбит/с.

Компания Sun Microsystems предложила метод расширения среды передачи, позволяющий вернуться к допустимому значению диаметра сети в 200 м, сохранив при этом параметры CSMA/CD. Ее предложение заключается в увеличении минимальной длины передаваемого кадра с 64 до 512 байт и передаче кадров короче минимального размера в 512-байтном окне для корректного распознавания конфликтов. Для заполнения оставшегося места к кадрам, имеющим длину меньше 512 байт, присоединяется символ расширения канала.

Такой метод расширения канала довольно прост, однако при его применении могут возникнуть некоторые проблемы. Очевидно, что передача сигналов расширения канала вместо реальных данных приведет к снижению коэффициента использования канала при передаче коротких кадров. Например, на 64-байтный кадр будет приходиться 448 байт присоединенных к нему пустых (неинформативных) символов расширения канала. Кроме того, подобное расширение повышает вероятность конфликтов и усиливает некоторые недостатки алгоритма CSMA/CD, такие как эффект захвата, потеря кадров, переменные задержки и несовпадения.

Влияние этих факторов на сеть зависит от величины трафика. Однако вполне определенно гигабитная сеть не даст ожидаемого десятикратного увеличения пропускной способности по сравнению с сетью Fast Ethernet, потому что не сможет работать при таком же уровне трафика.

Другой метод, называемый передачей блоков пакетов (packet bursting), позволяет повысить использование пропускной способности при передаче коротких кадров и снизить вероятность конфликтов в сильно загруженных сетях с расширенными каналами. Эта концепция, разработанная компанией NBase Communications и принятая комитетом IEEE 802.3z, дополняет метод расширения каналов. Идея заключается в том, чтобы передавать пакет кадров каждый раз, когда первый кадр успешно прошел 512-байтное окно конфликтов, и применять метод расширения канала только к первому кадру в пакете.

При этом уменьшаются потери времени на передачу сигналов расширения канала. Если станция должна передать несколько кадров, то первый из них она будет передавать так, как если бы объединения кадров в пакет не было. Это значит, что она будет расширять кадры, которые короче 512 байт, и, если в окне конфликтов указывается, что кадр не прошел, передавать их заново. Если же передача первого кадра прошла успешно, станция может присоединять к нему нерасширенные кадры до тех пор, пока не будет превышен предел размера пакета, составляющий 1500 байт. Чтобы на время передачи пакета заблокировать начало передачи другими станциями, между кадрами пакета вводятся сигналы расширения канала.

В сущности, первый кадр очищает канал для передачи всего пакета. Если он передан успешно, то в правильно спроектированной сети гарантируется бесконфликтная передача и остальных кадров. Пакет имеет переменный размер, однако его максимальная длина не превышает 3017 байт.

При пакетной передаче кадров сигналы расширения канала не находятся в одном кадре, а распределяются по нескольким, за счет чего повышается коэффициент использования канала при передаче коротких кадров: например, по сравнению с пропускной способностью сети Fast Ethernet для чисто 64-байтных кадров он увеличивается с 10% почти до 40%, или в 2-8 раз. Кроме того, пакетная передача снижает вероятность конфликтов, потому что они возможны только при передаче первого кадра пакета. Оценить реальное улучшение довольно трудно, так как оно зависит от характера трафика. Наиболее эффективной пакетная передача будет для трафика, представляющего собой последовательность коротких кадров. Однако поскольку короткие пакеты есть в каждой сети, вероятность потери кадров в схеме пакетной передачи увеличивается при более высокой сетевой нагрузке, в результате чего пропускная способность сети возрастает.


Моти Вейцман (Moti Weizman) - директор по разработке оборудования компании NBase Communications (Чатсуэрт, шт. Калифорния). С ним можно связаться по электронной почте: motiw@nbase.com.

Схема пакетной передачи

Чтобы обрабатывать с гигабитными скоростями сетевой трафик в сети Ethernet, алгоритм CSMA/CD был усовершенствован за счет применения в нем технологий расширения каналов и пакетной передачи. Первая повышает допустимый размер Ethernet-кадра до 512 байт, а вторая разрешает проблемы пропускной способности.

Picture

1 Станция А передает свой первый кадр так, будто пакетной передачи нет. Поскольку кадр меньше 512 байт, она расширяет его за счет использования сигналов расширения канала. Расширение кадров вступает в конфликт с данными, передаваемыми станцией Б, поэтому станция А должна повторить передачу.

2 После установленного периода ожидания станция А повторяет передачу кадра, расширив его до 512 байт. Поскольку конфликта не обнаружено, станция передает дополнительные кадры до тех пор, пока не будет достигнут предельный размер пакета.

3 Станция А вставляет сигналы расширения канала между кадрами пакета, так что во время интервала между передачей кадров другие станции данных не передают.

4 Станция Б, имеющая более длительный, чем станция А, период ожидания повторной передачи, прежде чем начать новую попытку, должна ждать, пока А закончит свою передачу.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями