Задача дипломного проекта 13

4.4.3.6. Полнодуплексные связи

Большинство коммутаторов Fast Ethernet и новых коммутаторов Ethernet поддерживают полнодуплексный режим. Он обеспечивается только в том случае, если два сетевых интерфейса типа двух узлов или узла и порта коммутации связаны напрямую. Такой тип связи часто называют связью "точка-точка".

Если два узла Fast Ethernet соединены связью "точка-точка" типа 100Base-TX или 100Base-FX, то может произойти интересная вещь: механизм CSMA/CD полностью отключится! Другими словами, они смогут взаимодействовать без коллизий и не прерываясь, когда передает другой узел. Такое "волшебство" возможно благодаря сущности связи "точка-точка".
Связь между узлом ТХ (или FX) и концентрато­ром изначально является полнодуплексной, потому что пути передачи и приема полностью разделены. Обычно узел подключен к концентратору и обязан использовать правила доступа к среде CSMA/CD. Порт концентратора не способен поддерживать полнодуплексную связь и всегда работает в режиме CSMA/CD. Тем не менее, когда два узла соединены напрямую с использованием связи ТХ или FX, то между ними существуют два полностью независимых пути передачи (рис. 4.20.).

Рис. 4.20. Полнодуплексная связь 100Base-TX.

Как показано на рис. 4.20., кадры перемещаются по паре 1 кабеля от левого узла к правому. От правого узла к левому они перемещаются по паре 3. Поскольку потоки кадров между узлами идут по различным путям, конфликт никогда не произойдет. Поэтому на обоих узлах механизм CSMA/CD может быть отключен, будет соблюдаться лишь правило IPG. В случае полнодуп­лексной связи алгоритм передачи становится очень простым.

Наиболее очевидное преимущество полнодуплексной связи состоит в том, что ни один узел никогда не уступает передачу другому. При условии соблюдения правила IPG оба узла могут передавать в любое время. Значит, они могут передавать одновременно. Из этого следует еще более важное преимущество полнодуплексных связей: каждый узел располагает двумя каналами, обеспечивающими скорость передачи данных в оба конца 100 Мбит/с, т.е. общей полосой пропускания в 200 Мбит/с. Другими слова­ми, совместное использование среды со скоростью 100 Мбит/с через конце­нтратор заменяется взаимодействием узлов по двум каналам с такой же производительностью и общей полосой пропускания в 200 Мбит/с.
В обоих направлениях данные могут проходить со скоростью 12,1 Мбайт/с. В отсутствие коллизий значение показателя использования сети в полнодуплексном соединении может достичь теоретического макси­мума, равного 98%, а полнодуплексная связь, подолгу работающая с 80%-ным показателем использования сети, не является чем-то необычным.
Естественно, соединение двух узлов, например двух компьютеров или компьютера с принтером, нецелесообразно и имеет ограниченную область применения. Такое соединение обычно используется в том случае, когда один из узлов служит коммутатором Fast Ethernet или Ethernet. Поскольку между устройством и коммутатором не возникает коллизий, такую связь намного труднее перегрузить, и между ними может передаваться намного больше данных, чем при работе в режиме CSMA/CD.
Не все узлы нуждаются в полнодуплексной связи с коммутатором, и в первую очередь это относится к дешевым рабочим станциям и принтерам. Однако высокоскоростные рабочие станции, а особенно серверы, получают реальные преимущества от использования такой связи. Применение полно­дуплексных связей может реально увеличить эффективность работы локаль­ной сети Fast Ethernet с высокопроизводительными рабочими станциями и серверами.
Подводя итоги сказанному, можно заключить, что коммутатор – это просто мост. Все современные коммутаторы Ethernet и Fast Ethernet являются полностью запоминающими мостами; они поддерживают алгоритм и протокол остовного дерева, согласующийся со спецификацией 802.1D. Хотя коммутаторы и работают подобно прозрачным запоминающим мос­там, их внутренняя архитектура заметно отличается от архитектуры старых мостов, основанных на центральном процессоре.