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 |