5. Определите,
на сколько увеличится время передачи данных в сети с коммутацией пакетов по
сравнению с сетью коммутации каналов, если известно:
§ общий
объем передаваемых данных — 200 Kбайт;
§ суммарная
длина канала — 5000 км;
§ скорость
передачи сигнала — 0,66 скорости света;
§ пропускная
способность канала — 2 Мбит/c;
§ размер
пакета без учета заголовка — 4 Кбайт;
§ размер
заголовка — 40 байт;
§ интервал
между пакетами — 1 мс;
§ количество
промежуточных коммутаторов — 10;
§ время
коммутации на каждом коммутаторе — 2 мс.
Считайте, что сеть работает в недогруженном режиме, так
что очереди в коммутаторах отсутствуют.
Сравним задержки передачи данных в сетях с
коммутацией пакетов с задержками в сетях с коммутацией каналов (используются
обозначения из раздела Количественное сравнение задержек, стр. 98-100 )
·
Объем V сообщения, которое
нужно передать в обоих видах сетей, составляет 200 Кбайт.
·
Отправитель N1 находится от получателя N2 на расстоянии
L - 5000 км.
·
Скорость S распространения
сигнала 200000км/c (2/3 от скорости
света)
·
Пропускная способность линий связи C составляет 2 Мбит/c
Время передачи данных по сети с коммутацией каналов складывается из времени распространения сигнала и
времени передачи сообщения в канал.
Время
распространения сигнала для расстояния 5000 км можно оценить примерно в
25мс (5000км/200000км/с=0,025с)
Время передачи
сообщения в канал при пропускной способности 2 Мбит/c и размере сообщения
200 Кбайт равно:
(200х1024х8
бит)/(200000бит/c)=0,819(с)=819 мс
То есть всего передача всех данных абоненту
N2 в сети с коммутацией каналов занимает 844 мс.
Теперь подсчитаем время передачи такого же объема данных - 200 Кбайт - в сети с
коммутацией пакетов, считая что:
·
пропускная
способность линий связи имеет то же значение – 2Мбит/с.
·
Число промежуточных коммутаторов (S1-S10) равно
десяти.
·
Исходное сообщение разбивается на пакеты по 4Кбайта,
размер заголовка 40 байт
·
Интервалы (t1) между всеми
пакетами одинаковы и равны 1 мс
·
Времена коммутации
(t7) на каждом коммутаторе одинаковы и равны
2 мс
·
Предполагается, что сеть с коммутацией пакетов
работает в недозагруженном режиме, то есть очереди практически
отсутствуют – t6=0
Время передачи первого пакета от узла N1 до коммутатора S1 можно
представить в виде суммы нескольких слагаемых:
TN1–S1= t1
+ t4 + t5 + t6 + t7.
Где
§
t1 — интервал между пакетами, равный времени
формирования пакета, также называемый временем пакетизации, равен 1 мс;
§ t4 время
распространения сигнала, представляющего один бит информации, от узла N1 до коммутатора S1. Это время равно частному от деления расстояния L1
между источником и коммутатором S1 на скорость S распространения сигнала.
Отразим этот факт в обозначении L1/S= t4(1)
§
t5 —время приема пакета с его заголовком из
канала во входной буфер коммутатора S1;
это время, равное (t2 + t3) сумме
времен буферизации пакета и заголовка.
Размер пакета в битах: 4Кбайта
(данные) + 40байт (заголовок) =(4х1024 +40)х8 бит = 33088 бит;
время буферизации пакета: t5 =
(33088 бит) /(2Мб/c)=0,0165с = 16,5 мс
§
t6 — время ожидания пакета в очереди
колеблется в очень широких пределах и заранее неизвестно, так как зависит от
текущей загрузки сети. В данном случае, когда сеть работает в недозагруженном режиме,
считаем, что это время принебрежимо мало, то
есть t6=0.
§
t7 — время коммутации пакета при его передаче
в выходной порт фиксировано для конкретной модели и обычно невелико (от
нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд); в данном случае оно равно
2мс.
С учетом сказанного выше, имеем
TN1–S1= 1 мс + t4(1)+ 16,5
мс +
2 мс
=19,5 мс + t4(1)
Время TS1–S2 передачи первого пакета от коммутатора
S1 до коммутатора S2 отличается отсутствием составляющей t1=1 мс (пакет уже сформирован) и значением
составляющей t4 , которая зависит от расстояния L2
между коммутаторамим S1 и S1. Отразим этот факт
в обозначении t4(2)
С учетом сказанного выше, имеем
TS1–S2= 18,5 мс+ t4(2)
Аналогично время передачи данных между каждой парой
соседних коммутаторов можно представить в виде:
TS2–S3= 18,5 мс+ t4(3)
TS3–S4= 18,5 мс+ t4(4)
TS4–S5= 18,5 мс+ t4(5)
TS5–S6= 18,5 мс+ t4(6)
TS6–S7= 18,5 мс+ t4(7)
TS7–S8= 18,5 мс+ t4(8)
TS8–S9= 18,5 мс+ t4(9)
TS9–S10= 18,5 мс+ t4(10)
Время TS10–N2 передачи первого пакета от коммутатора S10 до конечного
узла N2 отличается от времен передачи
данных между коммутаторами отсутствием составляющей t7= 2мс (в конечном
узле отсутствует операция коммутации) и значением составляющей t4(11), которая зависит от расстояния L11 между
коммутатором S10 и конечным узлом N2.
С учетом сказанного выше, имеем
TS10–N2=
16,5 мс+ t4(11)
Теперь найдем суммарное
время T1 прохождения
первого пакета от узла N1 до
узла N2.
T1 = TN1–S1 + TS1–S2 + ... + TS10–N2 = 19,5мс + (18,5 мс)х9 + 16,5 мс + ∑ t4(i) =
= 202,5 мс + ( ∑ Li )/S
где i изменяется от 1 до 11. Сумма растояний
между всеми соседними узлами и коммутаторами равна расстоянию L между
источником и приемником , то есть те же
5000км, что и в сети с коммутацией каналов. Отсюда получаем полное время
передачи первого пакета равно
T1= TN1–N2 = 0,2025 с + (5000 км)/(200000км/c) = 0,2025с
+0, 025 с = 0,2275 с
Каждый из следующих пакетов будет прибывать через
интервал 1 мс и занимать еще 16,5 мс
на буферизацию. Отсюда время передачи сообщения, состоящего из 50 пакетов,
можно оценить следующим образом:
TPS = T1 + (50 – 1) (t1
+ t5) =
0,2275+49 (0,001+ 0,0165) = 0,2275+ 49x 0,0175= 0,2275 +0,8575 = 1,0850 = (с).
Таким образом, передача данных при указанных условиях по сети с коммутацией
пакетов займет 1085 мс, что на 241 мс дольше, чем в сети с коммутацией каналов, в которой эта
же передача занимает 844 мс.
9. Заполните
представленную ниже таблицу, установив соответствие между описаниями сетей и их
типами (один тип сети не описан).
Ниже представлен один из возможных вариантов
заполнения таблицы. Так как не существует однозначных определений для
каждого типа сетей, и некоторые свойства могут быть отнесены к разному типу
сетей, то вы можете предложить другой вариант заполнения таблицы. Обоснуйте
свое решение.
|
Описание сети |
Корпоративная сеть |
Сеть кампуса |
Сеть отдела |
Сеть оператора |
|
Сеть используется группой сотрудников до 100–150 человек |
|
|
+ |
|
|
Все сотрудники сети связаны с решением частной бизнес-задачи |
|
|
+ |
|
|
Сеть создана на основе
какой-либо одной сетевой технологии |
|
|
+ |
|
|
Сеть включает тысячи пользовательских компьютеров, сотни серверов |
+ |
+ |
|
|
|
Сеть обладает высокой степенью гетерогенности компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем и приложений |
+ |
+ |
|
|
|
Сеть использует глобальные связи |
+ |
|
|
+ |
|
Сеть объединяет более мелкие сети в пределах отдельного здания или одной
территории |
|
+ |
|
|
|
Глобальные соединения в сети не используются |
|
+ |
+ |
|
|
Службы сети предоставляют всем сотрудникам доступ к общим базам данных предприятия |
+ |
+ |
|
|
11. Какое максимальное время должно пройти до того момента,
когда кадр будет отброшен адаптером Ethernet из-за
постоянных коллизий при передаче?
Адаптер отбрасывает кадр своей станции тогда,
когда последовательрные 16 попыток его передачи
приводили к коллизии. Период между коллизиями состоит из передачи кадра до
момента распознавания коллизии и случайной паузы до следующей попытки передачи.
В худшем случае адаптер распознает коллизию в конце интервала в 576 битовых
интервалов, то есть после передачи начальных бит кадра в течение 57,6 мкс. Адаптер делает 16 таких попыток, поэтому эта
составляющая времени до отбрасывания кадра равна 57,6 х 16 = 921,6 мкс. Если каждый раз при первых 10 коллизиях адаптер
выбирает максимальное значение случайной паузы в 2N х 51,2 (мкс), то суммарное значение первых 10 пауз будет равно 51,2
х (2N+1 – 2) = 104755.2 мкс. Оставшиеся 5 пауз
будут равны максимальному значению 51,2 х 210 = 52428,8 мкс,
что в сумме дает 262144 мс. Таким образом,
максимальное значение паузы до отбрасывания кадра равно 367820 мкс = 368 мс
2. Какие из следующих утверждений верны всегда?
Ответ: а) и г).
· а)
каждый интерфейс маршрутизатора имеет сетевой адрес; Да
всегда, маршрутизатор по определению входит
сразу в несколько сетей, следовательно, каждый его интерфейс имеет собственный IP-адрес
· б)
каждый интерфейс моста/коммутатора имеет сетевой адрес;
Нет, не всегда, так как для выполнения каждым интерфейсом коммутатора своих
основных функций, относящихся к физическому и канальному уровням, сетевые
адреса не требуются. Однако в некоторых случаях, например, если коммутатор
имеет блок управления по протоколу сетевого уровня SNMP, ему должен быть назначен сетевой адрес.
· в)
каждый маршрутизатор имеет собственный сетевой адрес; Нет,
сетевые адреса присваиваются каждому интерфейсу, а не целиком маршрутизатору.
Однако при выполнении маршрутизатором дополнительных функций, связанных с
системой управления сетью, отдельный адрес может быть присвоен блоку управления
маршрутизатора.
· г)
каждый интерфейс маршрутизатора имеет MAC-адрес. Да,
всегда.
5. Пусть вам ничего не известно о структуре сети, но в
вашем распоряжении имеется
следующая таблица соответствия IP-адресов и DNS-имен
нескольких узлов сети.
|
IP-адрес
узла |
123.1.0.01 |
123.1.0.02 |
123.1.0.03 |
123.1.0.04 |
? |
? |
|
DNS-имя
узла |
w1.mgu.ru |
w2.mgu.ru |
w3.mgu.ru |
w4.mgu.ru |
w5.mgu.ru |
w6.mgu.ru |
Что вы можете сказать об IP-адресах узлов, имеющих
DNS-имена w5.mgu.ru и w6.mgu.ru?
Определить IP-адреса этих узлов В ОБЩЕМ СЛУЧАЕ
НЕЛЬЗЯ, так как не существует
глобальной, справедливой во всех случаях зависимости между сетевыми адресами и
доменными именами. Но иногда администратор при назначении доменных имен может
руководствоваться некоторым собственным алгоритмом преобразования IP-адресов в доменные имена. В таких ЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ по доменному имени
можно определить соответствующий IP-адрес.
Следовательно, в данном примере мы можем сказать, что узлы w5.mgu.ru и
w6.mgu.ru имеют сетевые адреса
123.1.0.04 и 123.1.0.04 соответственно, только в том случае, если доподлинно
известно, что узлу с адресом вида 123.1.0.N в данной сети администратор всегда присваивал имя,
имеющее вид wN.mgu.ru.
10. Какое максимальное количество подсетей теоретически
можно организовать, если в вашем распоряжении имеется сеть класса В? Какое
значение должна при этом иметь маска?
Ответ . Максимум можно организовать 16 385
подсетей. При этом маска должна иметь значение 255.255.255.252
Для нумерации подсетей и узлов в сети класса В
отводится ОБЩЕЕ адресное поле размером два байта. Следовательно, чем меньше
разрядов адресного поля отводится под нумерацию узлов, тем больше разрядов
остается для нумерации сетей и тем большее число сетей можно организовать.
Максимальное число сетей соответствует случаю, когда все сети имеют минимально
возможное число узлов. Попробуем для начала отвести под нумерацию узлов только
один бит, а оставшиеся 15 – под нумерацию подсетей. В таком случае на
каждую подсеть придется только два адреса, задаваемые значениями бита 0 и 1.
Однако ни тот, ни другой адрес не может быть использован для адресации конечных
узлов, так как в такой вырожденной сети эти адреса являются зарезервированными
неопределенным и широковещательным адресами. Следовательно, одного бита для
адресации узлов даже самой маленькой подсети недостаточно. Отведем для этой
цели два бита. С их помощью можно задать 4 адреса: 00, 01, 10, 11. Два из них
00 и 11 являются зарезервированными, а оставшиеся два – 01 и 10 могут
быть использованы для адресации сетевых интерфейсов. Оставшиеся 14 битов можно
использовать для нумерации подсетей, количество которых равно 16 385. Маска для
такой структуризации сети – 255.255. 255. 252.