Дуплексный режим работы коммутатора | «« Назад |  Оглавление | 

 

5. Дуплексный режим работы коммутатора

 

Коммутаторы локальных сетей поддерживают два режима работы: полудуплексный режим и дуплексный режим.

Полудуплексным режимом работы называется такой режим, при котором, только одно устройство может передавать данные в любой момент времени в одном домене коллизий.

Доменом коллизий (collision domain) называется часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части сети эта коллизия возникла.

Дуплексный режим - это режим работы, который обеспечивает одновременную двухстороннюю передачу данных между станцией-отправителем и станцией-получателем на МАС - подуровне. При работе в дуплексном режиме, между сетевыми устройствами повышается количество передаваемой информации. Это связано с тем, что дуплексная передача не вызывает в среде передачи коллизий, не требует составления расписания повторных передач и добавления битов расширения в конец коротких кадров. В результате не только увеличивается время, доступное для передачи данных, но и удваивается полезная полоса пропускания канала, поскольку каждый канал обеспечивает полноскоростную одновременную двустороннюю передачу.

Технология коммутации сама по себе не имеет непосредственного отношения к методу доступа к среде, который используется портами коммутатора. При под­ключении к порту коммутатора сегмента, представляющего собой разделяемую среду, данный порт, как и все остальные узлы такого сегмента, должен поддер­живать полудуплексный режим.

Однако когда к каждому порту коммутатора подключен не сегмент, а только один компьютер, причем по двум физически раздельным каналам, как это происходит почти во всех стандартах Ethernet, кроме коаксиальных версий Ethernet, ситуа­ция становится не такой однозначной. Порт может работать как в обычном полу­дуплексном режиме, так и в дуплексном.

Подключение к портам коммутатора не сегментов, а отдельных компьютеров называется микросегментацией.

В обычном для Ethernet полудуплексном режиме работы порт коммутатора по-прежнему распознает коллизии. Доменом коллизий в этом случае является уча­сток сети, включающий передатчик коммутатора, приемник коммутатора, пере­датчик сетевого адаптера компьютера, приемник сетевого адаптера компьютера и две витые пары, соединяющие передатчики с приемниками (рисунок 2.11.).

 

 

Рисунок 6.1. Домен коллизий, образуемый компьютером и портом коммутатора

 

Коллизия возникает, когда передатчики порта коммутатора и сетевого адаптера одновременно или почти одновременно начинают передачу своих кадров, счи­тая, что сегмент свободен. Вероятность коллизии в таком сегменте гораздо меньше, чем в сегменте, состоящем из 20-30 узлов, но она не нулевая. При этом максимальная производительность сегмента Ethernet в 14 880 кад­ров в секунду при минимальной длине кадра делится между передатчиком порта коммутатора и передатчиком сетевого адаптера. Если считать, что она делится пополам, то каждому предоставляется возможность передавать примерно по 7440 кадров в секунду.

В дуплексном режиме одновременная передача данных передатчиком порта ком­мутатора и сетевого адаптера коллизией не считается. В принципе, это достаточ­но естественный режим работы для отдельных дуплексных каналов передачи данных, и он часто используется в протоколах глобальных сетей. При дуплекс­ной связи порты Ethernet 10 Мбит/с могут передавать данные со скоростью 20 Мбит/с — по 10 Мбит/с в каждом направлении.

Естественно, необходимо, чтобы МАС-узлы взаимодействующих устройств под­держивали дуплексный режим. В случае когда только один узел поддерживает дуплексный режим, второй узел будет постоянно фиксировать коллизии и приостанавливать свою работу, в то время как другой узел продолжит передавать данные, которые никто в этот момент не принимает. Изменения, которые нужно внести в логику работы МАС-узла, чтобы он мог работать в дуплексном режиме, минимальны — нужно просто отменить фиксацию и обработку коллизий в сетях Ethernet. Если же микросегмент образован компьютером, поддерживающим про­токол Token Ring или FDDI, то сетевой адаптер и порт коммутатора должны по­сылать свои кадры, не дожидаясь прихода токена доступа, а тогда, когда в этом возникнет необходимость. Фактически, при работе в дуплексном режиме МАС-узел игнорирует метод доступа к среде, разработанный для данной технологии.

При разработке технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet дуплексный режим работы стал одним из двух полноправных стандартных режимов работы узлов сети. Сетевые адаптеры сегодня поддерживают оба режима работы, отрабатывая логику алгоритма CSMA/CD при подключении к порту концентратора и работая в дуплексном режиме при подключении к порту коммутатора.

Управление потоком IEEE 802.3x в дуплексном режиме

Дуплексный режим работы требует наличия такой дополнительной функции, как управление потоком. Она позволяет принимающему узлу (например, порту сетевого коммутатора) в случае переполнения дать узлу-источнику команду (например, файловому серверу) приостановить передачу кадров на некоторый короткий промежуток времени. Управление осуществляется между МАС-уровнями с помощью кадра-паузы, который автоматически формируется принимающим МАС уровнем. Если переполнение будет ликвидировано до истечения периода ожидания, то для того, чтобы восстановить передачу, отправляется второй кадр-пауза с нулевым значением времени ожидания. Общая схема управления потоком показана на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2.  Последовательность управления потоком IEEE 802.3x

Дуплексный режим работы и сопутствующее ему управление потоком являются дополнительными режимами для всех МАС-уровней Ethernet независимо от скорости передачи. Кадры-паузы идентифицируются как управляющие МАС-кадры по индивидуальным (зарезервированным) значениям поля длины/типа. Им также присваивается зарезервированное значение адреса приемника, чтобы исключить возможность передачи входящего кадра-паузы протоколам верхних уровней или на другие порты коммутатора.

 

Дуплексный режим работы коммутатора | «« Назад |  Оглавление |