Задержки в каждом коммутаторе выберите один или несколько ответов

Обновлено: 03.07.2024

Во второй части статьи рассматриваются такие вопросы как джиттер, факторы задержки передачи голоса по телефонным IP-сетям, причины возникновения эха и методы его подавления. Большое внимание уделено вопросам субъективного и объективного тестирования качества передаваемой речи в соответствии с рекомендациями ITU. * Первая часть статьи была опубликована в «ЭК» №11, 2008.

Существуют две проблемы временного характера, отрицательно сказывающиеся на качестве голосовых служб: задержка передачи данных и джиттер. Для пользователя задержка сигнала наиболее очевидна и представляет собой раздражающий фактор. Важно понять, что эти две проблемы неразрывно связаны друг с другом.

Допуск на задержку передачи: максимум 150 мс в одном направлении

Задержка передачи речевого сигнала оказывает психологическое воздействие на пользователей, которые удивительно точно чувствуют ритм разговора и, не услышав ответа собеседника в течение определенного времени, повторяют вопрос.
При телефонном разговоре не существует визуального контакта, который позволил бы одному из его участников увидеть, что задержка с ответом вызвана, например, тем, что другой абонент задумался. При общении по телефону абонент, задавший вопрос, полагается на внутреннее восприятие разговора и, не получив своевременного ответа, повторяет вопрос или уточняет, слышит ли его другая сторона.
Если канал передачи приводит к чрезмерной задержке сигнала, повторный или уточняющий вопрос одного из участников разговора совпадает с ответом другого абонента, и возникает путаница. Исследование показало, что задержка однонаправленного распространения сигнала в 150 мс затрудняет общение.
С появлением IP-телефонии ряд испытательных организаций попытался установить диапазон приемлемой для абонентов задержки сигнала. Было обнаружено, что если задержка однонаправленной передачи достигает 70…100 мс, ее не замечают. При большем времени лишь некоторые абоненты начинают жаловаться на качество связи, тогда как при задержке в 150 мс практически все пользователи отмечают плохую связь. Заметим, что при разговоре по мобильным телефонам этот показатель составляет около 140 мс. Несмотря на то, что пользователи сотовых телефонов готовы смириться с невысоким качеством связи ради ее мобильности, не следует полагаться на то, что тот же подход годится и в отношении проводных телефонных систем.

Последним вопросом обеспечения качества пакетной телефонии является подавление эха. Это эффект, когда абонент слышит собственный голос как вернувшееся по сети эхо. Все телефонные разговоры сопровождаются эхом, но этот эффект не всегда заметен.
Эхо возникает в любом тракте передачи речевых данных. За его появление отвечает гибридный ретранслятор или преобразователь 2/4 провода. Большая часть тракта — четырехпроводная, т.е. для каждого направления передачи данных существует свой путь. С другой стороны, каждый телефонный аппарат работает с использованием двух проводов. На каждом конце четырехпроводного тракта имеется гибридная схема, подключаемая к двухпроводной нагрузке. При поступлении сигнала от говорящего абонента в одном направлении гибридная схема передает большую часть энергии речи на двухпроводную нагрузку. В случае если импеданс балансной схемы полностью не согласован с импедансом нагрузки, часть энергии возвращается и создает эхо.
В отношении эха важно то, насколько быстро оно возвращается. Телефонный аппарат направляет часть переданного сигнала на наушник, чтобы абонент слышал себя во время разговора и не считал, что соединение отсутствует. Отдаленное эхо создается гибридной цепью на дальнем конце линии, и если время распространения сигнала в прямом и обратном направлениях невелико, говорящий не отличает эхо от сигнала с собственного микрофона. При достаточно длинных линиях передачи эхо становится заметным и вызывает раздражение у абонентов.

Исследования показали, что когда задержка при однонаправленном распространении сигнала равна 35 мс (т.е. 70 мс в прямом и обратном направлениях), говорящий не отличает эха от сигнала с микрофона. При превышении значения в 35 мс эхо становится заметным, и его требуется подавить. Чем дольше задержка, тем заметнее эхо. Фактически у всех систем передачи пакетов речевых сигналов задержка в одном направлении превышает 35 мс, поэтому необходимо задействовать механизм по управлению эхом. Обычно им обеспечивается маршрутизатор, IP-шлюз или телефонная трубка IP/Ethernet.

Для устранения эха при передаче сигнала на дальние расстояния разработаны два метода.
1. Подавление эха. Это аналоговый метод, эффективно снижающий громкость обратного сигнала во время разговора. Эхо присутствует, но энергия этого сигнала снижена до уровня, при котором говорящий не слышит эха.
2. Компенсация эха. Большинство систем передачи речевых пакетов использует цифровой метод компенсации эха. Цепь анализирует цифровой сигнал, передающийся в одном направлении, и удаляет ту же составляющую при ее появлении в обратном направлении.
Системы компенсации эха не всегда справляются со своей функцией из-за усложненности. Если в тракте задействовано определенное число устройств, эхокомпенсатор может ошибиться и не подавить эхо. Связь с помощью сотовых и радиотелефонов часто страдает от этого эффекта, устранение которого представляется довольно трудной задачей.

Почти во всех телефонных сетях общего пользования применялось 64-Кбит/с кодирование речи, и речевые сигналы по коммутируемым соединениям распространялись с минимальной задержкой, без джиттера и с относительно невысоким процентом ошибок. Телефонные компании предоставляли каналы для передачи речи лучшего качества, чем требовалось. С появлением телефонных IP-систем стало ясно, что качеством связи до определенной степени можно пожертвовать, и абоненты не заметят разницы — вопрос в том, до какой степени это позволительно.
Растущий интерес к IP-телефонии привел к появлению ряда методов по измерению качества передачи голоса, а именно качества звука, на которое влияет способ кодирования, потеря пакетов и качество разговора, на котором сказывается задержка. Существуют два главных метода измерения качества речи.
1. Субъективное тестирование. Привлекаются слушатели, оценивающие способность разных кодирующих систем воспроизводить трудные фразы. В качестве примера можно привести методы ACR (Absolute Category Rating — показатель абсолютной категории) или MOS (Mean Opinion Score — средняя экспертная оценка).
2. Машинное тестирование. Электронная система пропускает цифровой речевой файл через устройство кодирования/сжатия, после чего проводится математическое сравнение выходного сигнала с входным. В качестве примеров можно привести рекомендуемые ITU методы P.861: PSQM (Perceptual Speech Quality Measurement — измерение воспринимаемого качества передачи речи) и G.107 E Model, или R Factor (коэффициент R, объективная мера качества передачи в телефонных сетях на основе электронной модели).

Показатель абсолютной категории (ACR) и средняя экспертная оценка (MOS)

gliu.
Для измерения качества разговора CQ пары пользователей выполняют определенное задание, общаясь по телефону. Процесс определения этой оценки сложнее, т.к. необходимо установить качество слушания, эхо и задержку. Влияние задержки изменяется в зависимости от характера задачи (сравните, например, бизнес-переговоры и неформальное общение).

Объективное тестирование качества на основе эталона: рекомендации ITU P.861, P.862 и P.563

Инженеры ITU (International Telecommunications Union — Международный союз по телекоммуникациям), неудовлетворенные субъективным характером метода оценки ACR, разработали метод количественного измерения характеристики речевой системы. В рекомендациях P.861 и P.862 описывается метод лабораторного тестирования различных речевых кодеков. Простой образец цифровой записи голоса проходит через кодек или систему передачи пакетов и сравнивается с искаженным вариантом того же файла с помощью коэффициентов преобразования Фурье для оценки PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality — воспринимаемое качество передачи речи). Шкала оценок аналогична используемой в MOS. Поскольку оценка PESQ не учитывает качество разговора, она в большей степени схожа с оценкой LQ метода MOS. В 2004 г. инженеры ITU разработали стандарт измерения P.563, для использования которого требуется только полученная или искаженная версия эталонного файла.

Коэффициенты R модели Е: ETSI TS 101 325-5 и ITU G.107 Табл. 1. Типичные значения уровней качества передачи сигнала

Использование модели Е основано на предположении, что искажения носят аддитивный характер. Коэффициент R рассчитывается в соответствии с формулой

R = R0 – Is – Id – Ie + A,

где R0 — основной фактор, определяемый уровнями шума, громкости и т.д.; Is представляет искажения сигнала, которые одновременно ухудшают речь, в т.ч. громкость, искажение при кодировании (например, шум квантования) и неоптимальный уровень слышимости собственного микрофона; Id соответствует искажениям, возникающим в результате задержки речевого сигнала, в т.ч. эха; Ie — фактор искажения сигнала оборудованием, а также из-за эффектов передачи голоса по системам VoIP; A — фактор преимущества, отражающий ожидания пользователей от качества телефонного разговора. Например, пользователи высоко оценивают удобство мобильной связи, закрывая глаза на ее качество, как видно из табл. 1.

Другие факторы, влияющие на качество передачи голоса

В области разработки систем речевых вызовов накопилось больше опыта, чем в оценке качества принимаемого голосового сигнала. При оценке решения по передаче речевых пакетов следует учесть все следующие факторы телефонной связи, влияющие на ее качество:
– задержка при тональном вызове;
– время установления соединения (с момента окончания набора номера до начала звонка);
– время разъединения;
– время восстановления до следующего тонального вызова;
– процент потерянных вызовов (случай, когда все цепи заняты);
– период активации;
– интенсивность отказов и среднее время на ремонт;
– процент разъединенных звонков;
– процент неправильных вызовов (не связанных с ошибками при наборе номера);
– процент не полностью набранных вызовов.

Пользователи ожидают от телефонной связи высокого качества, и многие из них могут сложить ошибочное мнение о системах передачи речевых сигналов. За десятки лет эксплуатации телефонных сетей общего пользования мы привыкли к хорошему качеству связи. Теперь мы знаем, что оно было лучше, чем требовалось. Возникает вопрос, насколько можно его понизить, чтобы пользователи этого не заметили? Надеюсь, нам удастся это сделать до того, как будут приняты необратимые решения.
Поскольку в оценке качества передачи голоса существует субъективный фактор восприятия, методы оценки MOS или коэффициента R не следует считать надежными. Мы установили, что пользователи сотовой связи ради ее мобильности готовы закрыть глаза на качество, а телефонная связь между разноязыкими собеседниками требует большего качества для обеспечения необходимой эффективности. Призывая прекратить пользоваться телефонными IP-сетями с плохим качеством передачи голоса, мы предлагаем взамен что-то лучшее — например, возможность поддержки мобильных речевых вызовов по беспроводной ЛВС.
Наконец, единственным достоверным тестом на приемлемое качество связи для бизнес-организаций станет небольшой предварительный тест системы в реальной среде. Этот тест следует проводить с участием наиболее требовательных пользователей, чтобы определить, будет ли разрабатываемое решение для них приемлемым.

Правильные ответы выделены зелёным цветом.
Все ответы: В данном вводном курсе рассматриваются фундаментальные вопросы построения сетей передачи данных.

Какие из перечисленных терминов являются синонимами?

Какой англоязычный термин соответствует приведенному ниже определению? Сеть, предназначенная для концентрации информационных потоков, поступающих по многочисленным каналам связи от оборудования пользователей

Какие из перечисленных систем можно отнести к числу открытых?

Какие из приемов позволят уменьшить время реакции сети при работе пользователя с сервером баз данных?

(1) перевод сервера в тот сегмент сети, где работает большинство клиентов

(2) замена аппаратной платформы сервера на более производительную

Какая информация передается по каналу, связывающему внешние интерфейсы компьютера и ПУ?

(2) команды управления, которые контроллер передает на устройство управления ПУ

(3) данные, возвращаемые устройством управления ПУ в компьютер

(4) команды, которые устройство управления ПУ передает в компьютер

К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную тремя связанными друг с другом узлами (в виде треугольника)?

Что из перечисленного может служить признаком потока?

(3) идентифицирующая информация о приложении, порождающем данный трафик

(4) идентификатор интерфейса, с которого пришли данные

Какой способ коммутации наиболее распространен сегодня в компьютерных сетях?

Какие свойства характерны для статической коммутации?

(1) пара пользователей может заказать соединение на длительный период времени

(2) в общем случае любой пользователь сети может по своей инициативе соединиться с любым другим пользователем сети

(3) соединение устанавливается не пользователями, а персоналом, обслуживающим сеть

(4) период соединения между парой пользователей составляет от нескольких секунд до нескольких часов и завершается при выполнении определенной работы — передачи файла, просмотра страницы текста или изображения и т. п.

Если все коммуникационные устройства в приведенном фрагменте сети являются концентраторами, то на каких портах появится кадр, если его отправил компьютер А компьютеру В ?

В каком из указанных случаев идет речь об одноранговой сети?

(1) сеть состоит из узлов, на которых установлены либо только клиентские модули сетевых служб, либо только серверные их части

(2) сеть состоит из узлов, каждый из которых включает и клиентские, и серверные части

(3) сеть, состоит из узлов, программное обеспечение которых может быть как исключительно серверным или клиентским, так и смешанным.

Какое свойство многотерминальной системы отличают ее от компьютерной сети?

(4) никакие, так как многотерминальная система – это другое название компьютерной сети

Каким образом альтернативный оператор может обеспечить массовым клиентам доступ к ресурсам своей сети?

(1) проложив собственные абонентские окончания до помещений клиентов

(2) взяв абонентские окончания в аренду у традиционного оператора связи

(3) заключив договор с традиционным оператором связи о маршрутизации трафика клиентов в свою сеть

Какие из приведенных утверждений вы считаете ошибочными?

(1) термины "интерфейс" и "протокол", в сущности, являются синонимами

(2) понятие "интерфейс" традиционно относят к описанию взаимодействия одноуровневых средств, установленных на разных узлах

(3) протоколом называют программный модуль, решающий специфическую задачу взаимодействия систем

Какая из перечисленных организаций непосредственно занимается стандартизацией Internet?

(1) задержка передачи — это синоним времени реакции сети

(2) пропускная способность — синоним скорости передачи трафика

(3) задержка передачи — величина, обратная пропускной способности

(4) механизмы качества обслуживания не могут увеличить пропускную способность сети

Какое из перечисленных событий послужило стимулом к активизации работ по созданию LAN?

(2) достижения в области прикладного программирования

Какие из перечисленных модулей участвуют в реализации связи компьютера с ПУ?

Частным случаем какой конфигурации является общая шина?

Какие из утверждений о маршруте, на ваш взгляд, не всегда верны?

(1) маршрут, который проходят данные по пути от отправителя к получателю – это последовательность промежуточных узлов (интерфейсов)

(2) при определении маршрута всегда выбирается один из нескольких возможных путей

(3) каждый маршрут назначается для определенного потока данных

(4) из нескольких возможных маршрутов всегда выбирается оптимальный

Какие свойства относятся к сетям с коммутацией пакетов?

(1) гарантированная пропускная способность (полоса) для взаимодействующих абонентов

(3) трафик реального времени передается без задержек

(4) сеть может отказать абоненту в установлении соединения

Определите, на сколько увеличится время передачи данных в сети с коммутацией пакетов по сравнению с сетью коммутации каналов, если известно:

Укажите, какие из перечисленных терминов являются синонимами?

(1) в операционной системе выделенного сервера могут быть активно работающие клиентские части

(2) для повышения производительности выделенного сервера разработчики ОС существенно ограничивают число поддерживаемых ею сетевых служб

(3) серверные и клиентские версии одной и той же операционной системы рассчитаны на поддержку одинакового числа сетевых соединений

(1) первые сетевые операционные системы появились с возникновением первых глобальных сетей

(2) первые глобальные сети использовали каналы телефонных сетей

(3) голосовые данные всегда передаются по телефонным сетям в цифровой форме

При передаче кадра из маршрутизатора А в маршрутизатор В (см. рисунок и табл.)

Адреса узлов и интерфейсов маршрутизаторов

Устройство
Интерфейс
IP-адрес
МАС-адрес

Host XF0/010.1.1.11011ABC123456Router_AF0/110.1.1.10001AAAA1111F0/2172.20.2.20002AAAA2222Router_BF0/1172.20.2.10001BBBB1111F0/2192.168.30.20002BBBB2222Router_CF0/1192.168.30.10001CCCC1111F0/2200.40.40.20002CCCC2222Host YF0/0200.40.40.6022DEF123456

МАС-адресами источника и назначения будут:

0002AAAA2222 и 022DEF123456
0002AAAA2222 и 022DEF123456
(Правильный ответ) 0002AAAA2222 и 0001BBBB1111
011ABC123456 и 0001BBBB1111
011ABC123456 и 022DEF123456

Протокол IPv6 поддерживает:

Именованные стандартные списки доступа
Нумерованные стандартные списки доступа
(Правильный ответ) Именованные расширенные списки доступа
Нумерованные расширенные списки доступа

Почему протокол OSPF используется внутри определенной области (area)?

это снижает информационную защищенность
это увеличивает время сходимости
(Правильный ответ) это снижает нагрузку на сеть при обмене маршрутной информацией
это повышает быстродействие
это повышает качество обслуживания

Какими символами помечаются маршруты, созданные протоколом EIGRP?

По умолчанию управляющей сетью является:

(Правильный ответ) Первая сеть VLAN 1
Сеть, которой назначили IP-адрес
Сеть, определенная стандартом 802.1Q
Сеть расширенного диапазона идентификаторов VLAN

Что будет с портами, назначенными на VLAN, при удалении сети?

Порты становятся бездействующими, пока не будет восстановлена VLAN 10
Порты становятся пассивными, но не могут использоваться в другой VLAN
(Правильный ответ) Порты становятся бездействующими, пока не будут приписаны к другой VLAN
Порты возвращаются в сеть по умолчанию VLAN 1

Маршрут статической маршрутизации с использованием выходного интерфейса в сети IPv6 формируется следующей командой:

Чем характеризуется статический транслятор NAT?

(Правильный ответ) каждому частному адресу ставит в соответствие публичный адрес
транслирует множество частных адресов в публичные из заданного диапазона (пула)
использует комплексные адреса (сокеты)
переводит многие частные IP-адреса в один или несколько публичных адресов

Запись в строке списка доступа

Стандартный список доступа 115 запрещает всем IP пакетам доступ ко всем узлам сети
(Правильный ответ) Расширенный список доступа 115 разрешает всем IP пакетам доступ ко всем узлам сети
Расширенный список доступа 115 запрещает всем IP пакетам доступ ко всем узлам сети
Стандартный список доступа 115 разрешает всем IP пакетам доступ ко всем узлам сети

Для восстановления режима SLAAC необходимо выполнить 2 следующие команды:

Метрика пути из Сети 3 в Сеть 1 (см. рисунок) составляет:

Как оценивается метрика расстояния от произвольного коммутатора до корневого?

(Правильный ответ) метрика — это величина обратная скорости передачи данных по сегменту
метрика — это величина пропорциональная задержки передачи данных по сегменту
метрика — это величина пропорциональная скорости передачи данных по сегменту
метрика — это величина пропорциональная числу переходов до корневого коммутатора

На маршрутизаторе для создания соединения trunk коммутатора с маршрутизатором используется следующая последовательность команд:

Для нижеприведенной схемы отметить правильный вариант динамической маршрутизации:

При подключении к Интернету на маршрутизаторе подключаемой сети обычно конфигурируется:

плавающие маршруты
(Правильный ответ) маршрут по умолчанию
стандартные статические маршруты или с использованием выходного интерфейса
динамическая маршрутизация
полностью определенные статические маршруты

Для входа в режим создания VLAN на коммутаторе используется команда:

При передаче кадра из маршрутизатора В в маршрутизатор С (см. рисунок и табл.)

Адреса узлов и интерфейсов маршрутизаторов

Устройство
Интерфейс
IP-адрес
МАС-адрес

IP-адресами источника и назначения будут:

192.168.30.2 и 200.40.40.6
10.1.1.11 и 192.168.30.1
192.168.30.2 и 192.168.30.1
(Правильный ответ) 10.1.1.11 и 200.40.40.6
10.1.1.11 и 10.1.1.1

При конфигурировании DHCP, для чего предназначена команда: ip dhcp excluded-address 192.168.100.1 192.168.100.10 ?

Создает пул адресов с 192.168.100.1 до 192.168.100.10 для сервера DHCP
Запрещает администратору использовать адреса с 192.168.100.1 до 192.168.100.10
(Правильный ответ) Резервирует адреса с 192.168.100.1 до 192.168.100.10 для серверов и маршрутизаторов
Представленная команда записана неверно

Когда используется технология переадресации порта?

(Правильный ответ) Когда нужно обеспечить доступ из Интернета к серверам внутренней сети
Когда нужен доступ к серверам сети Интернет
Когда номер порта TCP изменяется на порт UDP
Когда нужен доступ к узлам сети провайдера

Посланный конечным узлом Host C (см. рис.) ARP-запрос может увидеть узел:

Host А и Host В
Host A и Host D
Host А, Host В и Host D
(Правильный ответ) Host В
Host A
Host В и Host D

Для назначения порта trunk на F0/2 коммутатора используется последовательность команд:

При конфигурировании протокола OSPF

число 0.0.0.3 означает:

количество локальных сетей в составной сети
адрес сети непосредственно присоединенной к соседнему маршрутизатору
(Правильный ответ) инверсную маску непосредственно присоединенной сети
номер автономной системы непосредственно присоединенной сети
сетевую маску удаленной сети назначения

Запись в списке доступа

Запрещает доступ узлу 192.168.30.15 к защищаемой сети
Разрешает доступ к узлу 192.168.30.15 защищаемой сети
(Правильный ответ) Разрешает доступ узлу 192.168.30.15 к защищаемой сети
Запрещает доступ к узлу 192.168.30.15 защищаемой сети

Максимальное число переходов на пути к адресату назначения протокола RIP равно:

В каких сетях и для чего выбираются назначенный DR и запасной BDR маршрутизатор?

в соединениях «точка-точка»
выбор BDR производится в последовательных соединениях
выбор DR повышает интенсивность обмена маршрутной информацией
(Правильный ответ) в сетях с множественным доступом

Что будет, если ввести команду no switchport access vlan 10 , на интерфейсе ранее приписанном к сети VLAN 10?

Порт становится бездействующим, пока не будет восстановлена VLAN 10
(Правильный ответ) Порт возвращается в сеть по умолчанию VLAN 1
Порт становится бездействующим, пока не будет приписан к другой VLAN
Порт становится пассивным, но не может использоваться в другой VLAN

Если клиент работает в режиме без отслеживания состояния (SLAAC и DHCPv6), то какой запрос он передает на получение дополнительной информации?

ADVERTISE
SOLICIT
(Правильный ответ) INFORMATION REQUEST
REQUEST

В транковых соединениях:

Используется несколько агрегированных интерфейсов
(Правильный ответ) Несколько физических каналов заменяются одним
Физический канал с полосой пропускания 100 Мбит/с заменяется каналом с полосой пропускания 1 Гбит/с
В агрегированном логическом канале выделяется несколько физических

Какие записи соответствуют конфигурированию транслятора NAT Overload при дефиците публичных IP-адресов?

Параметры виртуальных локальных сетей определяются стандартом:

IEEE 802.1
(Правильный ответ) IEEE 802.1Q
IEEE 802.2
IEEE 802.2Q
IEEE 802.3Q

Стандартный список доступа анализирует следующие параметры:

IP-адрес назначения
Маску подсети
МАС-адрес источника и назначения
Номер порта верхнего уровня
(Правильный ответ) IP-адрес источника

Какой протокол позволяет находить МАС-адреса по известному сетевому IP-адресу?

Какие адреса используют протоколы маршрутизации при рассылке обновлений?

(Правильный ответ) RIPv1 — 255.255.255.255; RIPv2 — 224.0.0.9; EIGRP — 224.0.0.10; OSPF — 224.0.0.5
RIPv1 — 224.0.0.9; RIPv2 — 224.0.0.9; EIGRP — 224.0.0.5; OSPF — 224.0.0.10
RIPv1 — 224.0.0.6; RIPv2 — 224.0.0.9; EIGRP — 224.0.0.10; OSPF — 224.0.0.5
RIPv1 — 255.255.255.255; RIPv2 — 255.255.255.255; EIGRP — 224.0.0.10; OSPF — 224.0.0.5

Если на порт F0/1 коммутатора со следующей конфигурацией

Допуск на задержку передачи: максимум 150 мс в одном направлении

Показатель абсолютной категории (ACR) и средняя экспертная оценка (MOS)

Объективное тестирование качества на основе эталона: рекомендации ITU P.861, P.862 и P.563

Коэффициенты R модели Е: ETSI TS 101 325-5 и ITU G.107 Табл. 1. Типичные значения уровней качества передачи сигнала

R = R0 – Is – Id – Ie + A,

Другие факторы, влияющие на качество передачи голоса

Коммутаторы могут работать в нескольких режимах, при изменении которых меняются задержка и надежность. Для обеспечения максимального быстродействия коммутатор может начинать передачу кадра сразу, как только получит МАС-адрес узла назначения. Такой режим получил название сквозной коммутации или коммутации на лету (cut-through switching), он обеспечивает наименьшую задержку при прохождении кадров через коммутатор. Однако в этом режиме невозможен контроль ошибок, поскольку поле контрольной суммынаходится в конце кадра. Следовательно, этот режим характеризуется низкой надежностью.

Во втором режиме коммутатор получает кадр целиком, помещает его в буфер, проверяет поле контрольной суммы (FCS) и затем пересылает адресату. Если получен кадр с ошибками, то он отбрасывается (discarded) коммутатором. Поскольку кадр перед отправкой адресату назначения запоминается в буферной памяти, такой режим коммутации получил название коммутации с промежуточным хранением или буферизацией (store-and-forward switching). Таким образом, в этом режиме обеспечивается высокая надежность, но низкая скорость коммутации.

Промежуточное положение между сквозной коммутацией на лету и буферизацией занимает режим коммутации свободного фрагмента(fragment- free mode). В этом режиме читаются первые 64 байта, которые включают заголовок кадра и поле данных минимальной длины. После этого начинается передача кадра до того, как будет получен и прочитан весь кадр целиком. При этом производится верификация адресации и информации LLC-протокола, чтобы убедиться, что данные будут правильно обработаны и доставлены адресату.

Когда используется режим сквозной коммутации на лету, порты устройств источника и назначения должны иметь одинаковую скорость передачи. Такой режим называется симметричной коммутацией. Если скорости не одинаковы, то кадр должен запоминаться (буферизироваться) перед тем, как будет передаваться с другой скоростью. Такой режим называется асимметричной коммутацией, при этом должен применяться режим с буферизацией.

Асимметричная коммутация обеспечивает связь между портами с разной полосой пропускания. Данный режим является характерным, например, для потока данных между многими клиентами и сервером, при котором многие клиенты могут одновременно соединяться с сервером. Поэтому на это соединение должна быть выделена широкая полоса пропускания.

Протокол охватывающего дерева (Spanning-Tree Protocol)

Когда сеть строится с использованием топологии иерархического дерева, коммутационные петли отсутствуют. Однако сети часто проектируются с избыточными путями, чтобы обеспечить надежность и устойчивость сети ( рис. 4.5). Избыточные пути могут приводить к образованию коммутационных петель, что в свою очередь может привести к широковещательному шторму и падению сети.

Рис. 4.5.Образование маршрутных петель в сетях на коммутаторах

Протокол охватывающего дерева (Spanning-Tree Protocol – STP) относится к протоколам, которые используются, чтобы избежать маршрутных (коммутационных) петель. Коммутаторы применяют алгоритм STA, чтобы перевести в резервное состояние избыточные пути, которые не соответствуют иерархической топологии. Запасные избыточные пути задействуются, если основные выходят из строя.

Таким образом, STP используется для создания логической иерархии без петель, т. е. при наличии физических петель логические петли отсутствуют.

Каждый коммутатор в локальной сети рассылает уведомления STP во все свои порты, чтобы позволять другим коммутаторам знать об их существовании. Эта информация нужна, чтобы выбрать корневой коммутатор для сети.

Каждый порт коммутатора, который использует STP, находится в одном из следующих 5 состояний:

Блокировка (Blocking);
Прослушивание (Listening);
Обучение (Learning);
Продвижение (Forwarding);
Выключен (Disabled).

При инициализации коммутатора все порты, за исключением находящихся в выключенном состоянии (Disabled), переводятся в состояние блокировки (Blocking). В этом состоянии порты передают, принимают и обрабатывают уведомления STP, т. е. участвуют в процессе управления, но не передают информационные данные.

В начальный момент работы алгоритма STA порты устанавливаются в состояние прослушивания (Listening) на время, определяемое таймером. Если за время работы таймера порт получит уведомление STP с лучшей метрикой, чем у него, то он перейдет в состояние блокировки (Blocking). Если принятая метрика хуже его собственной, порт перейдет в состояние обучения (Learning), чтобы принимать, но еще не продвигать пакеты данных и создавать адресную таблицу коммутации. Длительность состояния Learning также задается таймером.

После окончания заданного таймером времени порт переходит в состояние продвижения (Forwarding), т. е. начинает полноценную обработку пакетов.

Переход порта в состояние выключения (Disabled) и выход из него может быть реализован только по командам конфигурирования.

Существенным недостатком протокола STP является слишком долгое время формирования новой конфигурации сети, которое может составлять значение порядка 1 мин.

1. Канальный уровень (Data Link) обеспечивает обмен данными через общую локальную среду. Он разделен на два подуровня (LLC и МАС).

2. Подуровень LLC реализует связь с протоколами сетевого уровня.

3. Формат кадра протокола LLC является общим для всех технологий канального уровня.

4. Подуровень МАС определяет особенности доступа к физической среде при использовании различных технологий локальных сетей.

5. Каждой технологии МАС-уровня соответствует несколько вариантов (спецификаций) протоколов физического уровня, которые определяют скорость передачи, вид среды.

6. На МАС-подуровне современных сетей используется ряд технологий: Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и 10Gigabit Ethernet.

7. В локальных сетях адресация узлов производится на основе МАС-адресов, содержащих 48 двоичных разрядов. МАС-адреса представлены в шестнадцатеричной системе.

8. В сетях технологии Ethernet, построенных на основе логической топологии общая шина, разделяемая среда передачи данных является общей для всех пользователей. При этом реализуется метод множественного доступа к среде с распознаванием несущей и фиксациейколлизий (CSMA/CD).

9. Для предотвращения коллизий современные локальные сети строятся на базе коммутаторов, которые делят сеть на сегменты коллизий.

10. Продвижение кадров с входного интерфейса коммутатора на выходной происходит на основании записей в адресной таблице коммутации.

11. Различные режимы коммутации позволяют изменять производительность коммутатора.

12. Протокол охватывающего дерева (STP) используется, чтобы избегать маршрутных (коммутационных) петель.

1. Какие функции выполняет верхний подуровень канального уровня?

2. Какие функции выполняет нижний подуровень канального уровня?

3. Что определяют спецификации технологии МАС-уровня?

4. Сколько двоичных разрядов содержит МАС-адрес и в какой системе он представлен?

5. Каким типом адреса является FFFFFFFFFFFF?

6. Какой метод доступа к среде отображается аббревиатурой CSMA/CD?

7. Что такое коллизия?

8. Какое устройство ограничивает коллизию пределами одного сегмента?

9. Что такое микросегмент?

10. На базе каких адресов происходит адресация узлов в локальных сетях?

11. Чем различаются продвижение и фильтрация кадров?

12. Какое устройство делит сеть на широковещательные домены?

13. Какими параметрами определяется производительность коммутатора?

14. Чем отличается сквозная коммутация, или коммутация на лету, от коммутации с промежуточным хранением или буферизацией?

15. Для чего используется протокол охватывающего дерева STP?

1. Перечислите спецификации технологий Ethernet, Fast Ethernet.Приведите их основные характеристики.

2. Изобразите формат кадра LLC.

3. Изобразите формат кадра МАС.

4. Укажите размер и назначение полей кадра стандарта 802.3.

5. Объясните, почему задается минимальная длина поля данных.

6. Изобразите схему локальной сети на коммутаторе с пятью конечными узлами, укажите номера портов и МАС-адреса узлов. Создайтетаблицу коммутации для случая, когда все узлы активно обмениваются данными.

Читайте также: