Or 1. Классификация методов доступа к разделяемой среде передачи данных. Сравнительный анализ.

Метод доступа регулирует доступ узлов к кабелю (среде передачи) и определяет порядок, по которому узлы получают право доступа к среде.

Случайные. Характеризуется эпизодическим возникновением потребности услуги передачи данных при этом факт потребления услуги определяется пользователем. При этом нет необходимости выполнять какие то дополнительные условия по потреблению услуги. Пример: CSMA/CD (сеть Ethernet).

Методы случайного доступа основаны на том, что каждая станция сети пытается получить доступ к среде в тот момент времени, когда ей это становится необходимым. Если среда уже занята, то станция повторяет попытки доступа до тех пор, пока очередная попытка не окажется успешной. Хотя принцип случайного доступа допускает различные реализации, широко используется только метод случайного доступа технологии Ethernet.

+ min время ожидания оказания этой услуги по передачи данных.

+ низкая себестоимость услуги, т.к. практически нет затрат на служебный трафик.

- отсутствие гарантий по оказанию этой услуги за определенное время.

Основной причиной недостатков явл-ся коллизия - это ситуация возникающая при одновременном использовании несколькими пользователями среды передачи.

Детерминированые. Используется, если применяются определенные правила, которые следует выполнять пользователем, чтобы воспользоваться услугой. В качестве правил обычно используется механизм разрешений позволяющий пользователю воспользоваться услугой по передачи данных только при наличии такого разрешения.

+ Гарантированное обслуживание пользователя определяющий период времени, т.к. нет коллизий.

- Т услуги(повышаются) – ждать разрешения

- С услуги(повышаются) – есть служебный трафик

Пример: Маркерный доступ (сети Token-Ring,). Право передачи имеет сетевое устройство владеющее специальным сообщением (маркером).

3-4. Возникновение коллизии + обнаружение коллизии + алгоритм работы при обнаружении коллизии.

Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют исключения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия, так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации.

Коллизия — это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet. В примере на рис. 12.8 коллизию породила одновременная передача данных узлами 3 и 1. Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятна. Более вероятна ситуация, когда один узел начинает передачу, а через некоторое (короткое) время другой узел, проверив среду и не обнаружив несущую (сигналы первого узла еще не успели до него дойти), начинает передачу своего кадра. Таким образом, возникновение коллизии является следствием распределения узлов сети в пространстве.

Рис. 12.8. Схема возникновения и распространения коллизии

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется факт обнаружения коллизии (Collision Detection, CD). Для увеличения вероятности скорейшего обнаружения коллизии всеми станциями сети станция, которая обнаружила коллизию, прерывает передачу своего кадра (в произвольном месте, возможно, и не на границе байта) и усиливает ситуацию коллизии посылкой в сеть специальной последовательности из 32 бит, называемой jam -последовательностью.

После этого обнаружившая коллизию передающая станция обязана прекратить передачу и сделать паузу в течение короткого случайного интервала времени. Затем она может снова предпринять попытку захвата среды и передачи кадра. Случайная пауза выбирается по следующему алгоритму:

Пауза = L х (интервал отсрочки).

В технологии Ethernet интервал отсрочки выбран равным значению 512 битовых интервалов. Битовый интервал соответствует времени между появлением двух последовательных битов данных на кабеле; для скорости 10 Мбит/с величина битового интервала равна 0,1 мкс, или 100 нс.

L представляет собой целое число, выбранное с равной вероятностью из диапазона [0, 2^N], где N — номер повторной попытки передачи данного кадра: 1, 2,..., 10. После 10-й попытки интервал, из которого выбирается пауза, не увеличивается.

Таким образом, случайная пауза в технологии Ethernet может принимать значения от 0 до 52,4 мс.

Если 16 последовательных попыток передачи кадра вызывают коллизию, то передатчик должен прекратить попытки и отбросить этот кадр. Описанный алгоритм носит название усеченного экспоненциального двоичного алгоритма отсрочки.

Поведение сети Ethernet при значительной нагрузке, когда коэффициент использования среды растет и начинает приближаться к 1, в целом соответствует графикам, которые были приведены в главе 6 при анализе модели теории очередей М/М/1. Однако рост времени ожидания освобождения среды в сетях Ethernet начинается раньше, чем в модели М/М/1. Это происходит из-за того, что модель М/М/1 является очень простой и не учитывает такой важной особенности Ethernet, как коллизии.

Администраторы сетей Ethernet с разделяемой средой руководствуются простым эмпирическим правилом — коэффициент использования среды не должен превышать 30 %. Для поддержки чувствительного к задержкам трафика сети Ethernet (и другие сети с разделяемой средой) могут применять только один метод поддержания характеристик QoS — недогруженный режим работы.