сетевые технологии высокоскоростной передачи данных

Задание 1

Пояснить метод доступом к среде МАС (CSMA \CD) сети Ethernet.
В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с контролем несущей и обнаружения коллизий. При данной системе, передачи канал захватывается в произвольный момент времени, если две или более системы одновременно передают в канал, то за счет интерференции сигнала данные искажаются подлежат повторной передачи.
Каждая станция прослушивает среду передачи на наличие несущей, если станция не слышит чужой несущей, то она захватывает среду передачи и среда передачи считается завершенной. Если в это время другая станция попыталась захватить среду передачи, то происходит наложение сигнала на сигнал, то есть коллизия. Обе станции прекращают передачу, а все остальные станции слышать это как шум на линии. Далее в случайный момент времени станции пытаются захватить среду передачи, а так как в зависимости от MAC-адресов приоритетность разная и сеть спроектирована правильно, то повторных коллизий не должно быть.

Пояснить формат кадра технологии Ethernet, стандарта IEEE 802.3. Назначение всех полей кадра и сравнить с форматом кадра Gigabit Ethernet.
Информация по сети Ethernetпередается в виде кадров, которые состоят из 6 частей. Формат кадра Ethernetпредставлен на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 – Формат кадра Ethernet

Поле преамбулы состоит из 64 бит, из которых 56 бит – это последовательность 1 и 0, предназначенных для синхронизации приемного тракта, остальные восемь бит составляет 11110000 и является начальным разделителем кадра.
Адрес получателя (АП) – может быть длиной 4-6 байт (MAC-адрес получателя). Первый бит адреса получателя – признак того, является адрес индивидуальным или групповым: если 0, то адрес указывает на определенную станцию, если 1, то это групповой адрес нескольких станций сети. При широковещательной адресации все биты поля адреса устанавливаются в 1.
Адрес отправителя (АО) – 4-х или 6-ти байтовое поле, идентифицирует узел, который отправил пакет. Первый бит всегда имеет значение 0.
Тип протокола (ТП) – имеет длину в два байта. Содержимое поля указывает на тип протокола верхнего уровня, которому принадлежит данный кадр.
Данные – поле имеет длину от 46-ти до 1500 байт и содержит данные составляющие сообщение.
Поле контрольной суммы (CRC) – 4 байта, содержащие значение, которое вычисляется по определенному алгоритму (полиному CRC-32). После получения кадра рабочая станция выполняет собственное вычисление контрольной суммы для этого кадра, сравнивает полученное значение со значением поля контрольной суммы и, таким образом, определяет, не искажен ли полученный кадр.

Рассчитать эффективность протокола МДНК/ОК, если скорость передачи сигнала 10 Мбит\с, длина коаксиального кабеля равна 2,5 км, размер пакета равен 1500 бит. Рассчитать время распространения сигнала в одну сторону от одного конца кабеля до другого, где величина скорости распространения сигнала в коаксиальном кабеле равна 2,3*108м\с. Рассчитать время передачи пакета t и вероятность того, что в течение этого времени не возникнет конфликтов (а).
Эффективность протокола МДКН/ОК определяется по формуле (1.1):

η=1/(1+5×α),
где α – вероятность того, что в течение времени передачи пакета не возникает конфликтов. (1.1)

Вероятность, где α определяется по формуле (1.2):

α=ρ/t,
где ρ – максимальное время распространения сигнала в разделяемом канале передачи, определяется по формуле (1.3);
t – время передачи пакета, определяется по формуле (1.4). (1.2)

ρ=L/σ,
где L – длина кабеля, м;
σ– скорость распространения в кабеле, м/с. (1.3)

t=p/R,
где p – размер пакета, бит;
R – скорость передачи сигнала, бит/с. (1.4)

ρ=2500/(2,3×10^8 )=10,87 мкс

Время передачи пакета:

t=1500/(10×10^6 )=150 мкс

Вероятность того, что в течение времени передачи пакета не возникает конфликтов:
α=(10,87×10^(-6))/(150×10^(-6) )=0,07

η=1/(1+5×0,07)=0,741

Рассчитать эффективность протокола МДКН\ОК, если скорость передачи 1 Гбит/с, длина витой пары равна 480 метров, средняя длина пакета равна 1500 бит. Определить время распространения сигнала в одну сторону от одного конца кабеля до другого, скорость распространения сигнала в витой паре равна 3,3 *109 м\с. Определить время передачи пакета t, вероятность того, что в течение этого времени не возникнет конфликтов и коэффициент эффективности.

Все расчеты производятся аналогично задаче 1 п.3 по формулам (1.1) – (1.4):

ρ=480/(3,3×10^9 )=0,145 мкс

t=1500/(1×10^9 )=1,5 мкс

α=(0,145×10^(-6))/(1,5×10^(-6) )=0,097

η=1/(1+5×0,097)=0,671

Вывод: эффективность протокола МДКН/ОК для коаксиального кабеля со скоростью передачи сигнала 10 Мбит/с составляет 74,1%, а с применением витой пары со скорость передачи 1 Гбит/с 67,1%. При условии, что длина витой пары невелика, следует, что данный протокол МДКН/ОК эффективен как для витой пары, так и для коаксиального кабеля.

Зарисовать и пояснить уровневую структуру интерфейса FastEthernet.В спецификации IEEE 802.3 u функции канального уровня разбиты на два подуровня: управления логической связью (LLC) и уровня доступа к среде (MAC), который будет рассмотрен ниже. LLC, функции которого определены