Файл: В россии в xvixvii веках появилось намного более передовое изобретение.docx

Производительность коммутатора

Другим важным параметром коммутатора является его производительность. Для того, чтобы охарактеризовать ее используются несколько параметров:

         общая пропускная способность

         задержка

         скорость передачи между портами

Скорость передачи между портами

При полосе 10 Mbps Ethernet может передавать 14880 пакетов в секунду (PPS) для пакетов минимального размера (64 байта). Этот параметр определяется свойствами среды. Коммутатор, который способен обеспечить скорость 14880 PPS между портами, полностью использует возможности среды. Полоса пропускания среды является важным параметром, поскольку коммутатор, обеспечивающий передачу пакетов с такой скоростью, полностью использует возможности среды, предоставляя пользователям максимальную полосу.

Общая пропускная способность

Измеренная в Mbps или PPS, общая пропускная способность характеризует максимальную скорость, с которой пакеты могут передаваться через коммутатор адресатам. В коммутаторах, все порты которых имеют полосу 10 Mbps суммарная пропускная способность равна скорости порта, умноженной на число виртуальных соединений, которые могут существовать одновременно (число портов коммутатора, поделенное на 2). Коммутатор, способный обеспечивать максимальную скорость передачи не имеет внутренней блокировки.

Задержка

Задержка - это промежуток времени между получением пакета от отправителя и передачей его получателю. Обычно задержку измеряют относительно первого бита пакета.

Коммутаторы могут обеспечивать очень низкую задержку после того, как будет определен адресат. Поскольку адрес получателя размещается в начале пакета, передачу можно начать до того, как пакет будет полностью принят от отправителя. Такой метод называется коммутацией на лету (cut-through) и обеспечивает минимальную задержку. Малая задержка важна, поскольку с ней непосредственно связана производительность коммутатора. Однако метод коммутации на лету не проверяет пакеты на предмет ошибок.

При таком способе коммутатор передает все пакеты (даже те, которые содержат ошибки).

Например, при возникновении коллизии после начала передачи пакета (адрес уже получен) полученный фрагмент все равно будет передан адресату. Передача таких фрагментов занимает часть полосы канала и снижает общую производительность коммутатора.

---

При передаче пакетов из низкоскоростного порта в высокоскоростной (например, из порта 10 Mbps в порт 100 Mbps) коммутацию на лету использовать вообще невозможно. Поскольку порт-приемник имеет большую скорость, нежели передатчик, при использовании коммутации на лету неизбежно возникнут ошибки. При организации виртуального соединения между портами с разной скоростью требуется буферизация пакетов.

Малая задержка повышает производительность сетей, в которых данные передаются в виде последовательности отдельных пакетов, каждый из которых содержит адрес получателя. В сетях, где данные передаются в форме последовательности пакетов с организацией виртуального канала, малая задержка меньше влияет на производительность.

 

Маршрутизация телекоммуникационных систем.

По существу маршрутизатор представляет собой компьютер с необходимым программным обеспечением и устройствами ввода/вывода.

В простейшем случае маршрутизатор имеет два сетевых интерфейса. Так, например, для организации связи филиала с главным офисом зачастую достаточно маршрутизатора с одним интерфейсом Ethernet и одним интерфейсом глобальной сети. В этом случае все пакеты, адрес получателя которых не принадлежит к данной локальной сети, пересылается с порта Ethernet на порт глобальной сети.

Маршрутизатор выполняет три основные функции; точнее, это одна функция - функция маршрутизации, т. е. доставки данных адресату, но ее можно разбить на три составляющие.

Во-первых, сбор информации о других маршрутизаторах и хостах в сети. Для этого маршрутизатор в целях определения маршрута использует тот или иной протокол маршрутизации.

Во-вторых, маршрутизатор сохраняет полученную информацию о маршрутах в таблицах маршрутизации.

В-третьих, маршрутизатор выбирает наилучший маршрут для каждого конкретного пакета, при этом он передает пакет с входного интерфейса на соответствующий выходной интерфейс.

Данные функции он выполняет с помощью протоколов маршрутизации, в основе которых лежат алгоритмы маршрутизации. Этим, однако, функции маршрутизаторов не исчерпываются, но о них несколько позже.

Алгоритмы маршрутизации

Алгоритм маршрутизации - это часть программного обеспечения маршрутизатора, отвечающая за выбор выходной линии, на которую поступивший пакет должен быть передан.

Алгоритмы маршрутизации можно разделить на две большие группы: неадаптивные (статические) и адаптивные (динамические).

---

В случае статических алгоритмов выбор маршрутов осуществляется заранее и прописывается вручную в таблицу маршрутизации, где хранится информация о том, на какой интерфейс отправить пакет с соответствующей адресной информацией. В случае динамических алгоритмов таблица маршрутизации меняется автоматически при изменении топологии сети или трафика в ней.

Динамические алгоритмы отличаются по способу получения информации (например, от соседних маршрутизаторов, от всех маршрутизаторов в сети и т. д.), моменту изменения маршрутов (через регулярные интервалы, при изменении топологии и т. д.) и используемой метрике (расстояние, число транзитных узлов и т. д.).

Двумя наиболее популярными алгоритмами маршрутизации являются алгоритм вектора расстояния и алгоритм состояния канала.

При алгоритме вектора расстояния каждый маршрутизатор ведет таблицу, т. е. вектор, с указанием кратчайшего расстояния и выходной линии для каждого адресата. В качестве метрики может использоваться также число транзитных узлов, время задержки, совокупная длина очередей и прочее. Таблица содержит информацию обо всех маршрутизаторах в сети. Периодически каждый маршрутизатор рассылает соседям свою таблицу. Одним из основных недостатков этого алгоритма является медленное распространение информации о недоступности той или иной линии или выходе того или иного маршрутизатора из строя. Данный алгоритм используется в таких протоколах, как RIP, IGRP и др.

В случае алгоритма состояния канала маршрутизатор собирает информацию о своих непосредственных соседях, измеряя задержку (пропускную способность). Вместо таблиц маршрутизации он осуществляет широковещательную рассылку информации только о своих непосредственных соседях, причем рассылка инициируется только при изменении информации. При получении изменений маршрутизатор определяет заново кратчайший путь до всех адресатов с помощью алгоритма Э. Дейкстры.

Алгоритм состояния канала лежит в основе таких протоколов маршрутизации, как OSPF и IS-IS.

ТАБЛИЦА 1 - ПРИМЕР ПРОСТЕЙШЕЙ ТАБЛИЦЫ МАРШРУТИЗАЦИИ

 

Получатель	Шлюз	Флаги	Интерфейс
default	137.187.2.3	UG	tt0
127.0.0.1	127.0.0.1	UH	lo0
199.18.210.0	199.18.210.1	UG	ed0
137.175.2.7	199.18.210.1	UH	du0
137.187.2.3	131.187.2.2	UH	tt0
137.175.2	137.175.2.7	UG	du0

---

В случае, если маршрутизатор получает пакеты быстрее, чем может отправить их через данный интерфейс (например, когда входной интерфейс быстрее выходного или когда пакеты с разных входных интерфейсов направляются на один и тот же выходной интерфейс), он помещает их в очередь (буфер).

Простейший способ организации очереди - пакеты помещаются в очередь и отправляются в порядке их поступления - во многих ситуациях неэффективен.

Решение этой проблемы предлагает алгоритм "честной очереди" и его модификация - алгоритм "честной взвешенной очереди" (Weighted Fair Queue). Суть данного алгоритма состоит в том, что маршрутизаторы имеют несколько очередей для каждой выходной линии, по одной для каждого отправителя. Когда линия освобождается, маршрутизатор берет пакет из следующей по кругу очереди. Модифицированный же алгоритм позволяет давать приоритет тем или иным очередям.

Однако основным недостатком маршрутизаторов по сравнению с коммутаторами является то, что последние требуют гораздо меньших усилий по администрированию. Сетевым администраторам приходится задавать целое множество конфигурационных параметров для каждого маршрутизатора в сети, таких как адреса и маски подсети, статические маршруты и т. д. Еще хуже то, что параметры каждого маршрутизатора должны быть согласованы с параметрами других маршрутизаторов в сети.

С другой стороны, маршрутизаторы выполняют многие функции, с которыми коммутаторы справиться, как правило, не в состоянии, так как они функционируют на другом уровне. Например, маршрутизаторы позволяют решить такую типичную проблему при связи сетей с помощью мостов, как штормы широковещательных пакетов. Кроме того, маршрутизаторы используются зачастую в качестве брандмауэров (защитных экранов) между корпоративной сетью и Internet. При этом они действуют как фильтры пакетов, просматривая адресную информацию заголовка пакета и сопоставляя ее со списком управления доступом. Далее, маршрутизаторы могут применяться для фильтрации трафика по каналам глобальной сети, передавая через нее только избранный трафик, что, в частности, позволяет снизить плату за использование этих каналов. Во многом благодаря перечисленным функциям маршрутизаторам, а не мостам, было в свое время отдано предпочтение. Необдуманное же использование коммутаторов (без маршрутизации) может возродить к жизни старые проблемы.

---

 

Цифровые сети связи

В последние годы в ТВС все большее распространение получают цифровые сети связи, в которых используется цифровая технология.

В цифровых сетях связи (ЦСС) при передаче информации осуществляется преобразование аналогового сигнала в последовательность цифровых значений, а при приеме - обратное преобразование.
Аналоговый сигнал проявляется как постоянное изменение амплитуды во времени.

Например, при разговоре по телефону, который действует как преобразователь акустических сигналов в электрические, механические колебания воздуха (чередование высокого и низкого давления) преобразуются в электрический сигнал с такой же характеристикой огибающей амплитуды. Однако непосредственная передача аналогового электрического сигнала по телефонной линии связи сопряжена с рядом недостатков: искажением сигнала вследствие его нелинейности, которая увеличивается усилителями, затуханием сигнала при передаче через среду, подверженностью влиянию шумов в канале и др.
В ЦСС эти недостатки преодолимы. Здесь форма аналогового сигнала представляется в виде цифровых (двоичных) образов, цифровых значений, представляющих соответствующие значения огибающей амплитуды синусоидальных колебаний в точках на дискретных уровнях. Цифровые сигналы также подвержены ослаблению и шумам при их прохождении через канал, однако на приемном пункте необходимо отмечать лишь наличие или отсутствие двоичного цифрового импульса, а не его абсолютное значение, которое важно в случае аналогового сигнала. Следовательно, цифровые сигналы принимаются надежнее, их можно полностью восстановить, прежде чем они из-за затухания станут ниже порогового значения.


Преобразование аналоговых сигналов в цифровые осуществляется различными методами.
Один из них - импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), предложенная в 1938 г. А.Х.Ривсом (США).

При использовании ИКМ процесс преобразования включает три этапа: отображение, квантование и кодирование (рис. 7.6.).



Рис. 7.6. Преобразование аналогового сигнала в 8-элементный цифровой код.

Первый этап (отображение) основан на теории отображения Найквиста. Основное положение этой теории гласит: "Если аналоговый сигнал отображается на регулярном интервале с частотой не менее чем в два раза выше максимальной частоты исходного сигнала в канале

---