Вариант телекоммуникационной сети, развертываемой на относительно небольшой территории. Модель взаимодействия открытых систем, страница 12

Буферизация кадра меняет логику работу сети как единой разделяемой среды. Деление сети с помощью коммутаторов на два сегмента из четырех и трех компьютеров на рис. 9,б приводит к уменьшению нагрузки в каждом из сегментов по сравнению с нагрузкой исходной сети из семи компьютеров до деления на сегменты. Технология Ethernet весьма чувствительна к перегрузкам внутри разделяемого сегмента. Загруженность сегмента оценивают с помощью коэффициента использования сети  ρ = С/С_макс, где  С – суммарная скорость передачи всех компьютеров одного сегмента, С_макс – максимальная пропускная способность. В поведении сети наступает резкий перелом при превышении порогового коэффициента использования сети  ρ = 0.5. Все большее количество кадров передается повторно.

Рис. 13. Пропускная способность сети Ethernet

Из-за конфликтов в сегменте и задержек отправления кадров полезная пропускная способность достигает максимума, затем начинает уменьшаться при  ρ > 0.8. Для сети Fast Ethernet с максимальной пропускной способностью 100 Мбит/с пороговым значением является суммарная скорость всех компьютеров сегмента 50 Мбит/с. Из графика на рис. 13 видно, что при скорости 100 Мбит/с полезная информация по сети не передается, все время уходит на обработку столкновений кадров. Количество компьютеров, подключенных к одному коммутатору, можно определить из следующего правила.  Сегменты Ethernet не рекомендуется загружать так, чтобы среднее значение коэффициента ρ превосходило 0.3.

Многие коммутаторы Fast Ethernet поддерживают два режима работы – обычный для сетей Ethernet полудуплексный и дополнительный – полнодуплексный. В полнодуплексном режиме не только увеличивается общая пропускная способность отдельного порта до 200 Мбит/с, но и меняется алгоритм доступа к разделяемой среде. Поскольку обмен через порт может происходить со скоростью 100 Мбит/с в каждом направлении, то одновременная передача данных передатчиком коммутатора и передатчиком сетевого адаптера конфликтом не считается в разработанном протоколе управления потоком IEEE 802.3Х. Он определяет процедуру управления передачей, основанную на двух командах – «Приостановить передачу» и «Возобновить передачу». Необходимость  применения команд управления потоком показана на примере перегрузки порта 6 на рис. 14, если поток не регулируется протоколом  IEEE 802.3Х.

Компьютеры 2, 3 и 5 передают одновременно данные в полнодуплексном режиме на компьютер 6 со скоростью 40, 80 и 60 Мбит/с соответственно. Поскольку суммарный поток больше не ограничен методом доступа CSMA/CD, то входной буфер порта 6 принимает данные со скоростью 180 Мбит/с. Перегрузка буфера в этом случае вызвана  не ограниченным быстродействием микросхем или недостаточным размером памяти коммутатора. Выходной порт коммутатора не может передавать данные со скоростью более 100 Мбит/с, определенной протоколом Fast Ethernet. Кадры поступают в буфер порта со скоростью 180 Мбит/с, а уходят со скоростью 100 Мбит/с. Каким бы ни был объем буфера, через некоторое время он обязательно переполнится. При размере буфера в 1 Мбайт он будет полностью заполнен через 0,1 секунды.

Рис. 14. Переполнение буфера из-за несбалансированноси нагрузки

Применение коммутатором команд управления потоком IEEE 802.3Х предотвращает переполнение буферной памяти. Когда очередь кадров в одном из его портов достигает определенного предела, коммутатор отправляет компьютерам команду «Приостановить передачу», запрещая им передавать кадры до тех пор, пока очередь в буфере порта  не уменьшится до приемлемых размеров. Передатчики компьютеров будут заблокированы до тех пор, пока не получат от коммутатора команду «Возобновить передачу». Отличие новых команд управления потоком от команд IEEE 802.3u заключается в том, что для их формирования коммутатору не нужно передавать компьютерам специальные управляющие Ethernet-кадры. Команды управления реализованы более коротким, чем кадр, набором символов. Сетевой адаптер, поддерживающий стандарт IEEE 802.3Х, при приеме команды «Приостановить передачу» должен прекратить передавать кадры.