Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

47. На рис. 2.24 пользовательская пропускная способность для OC-3 составляет 148 608 Мбит/с. Покажите, как эта величина может быть рассчитана из параметров SONET OC-3.

48. Топология телефонной системы в части, включающей оконечный коммутатор, соединенный с телефонами абонентов, представляет собой звезду. Кабельное телевидение, напротив, состоит из единого длинного кабеля, объединяющего все дома в одной местности. Предположим, что в кабельном телевидении будущего вместо медного кабеля будет применяться оптоволоконный с пропускной способностью 10 Гбит/с. Сможет ли подобная линия воспроизвести работу телефонной линии и обеспечить каждому абоненту отдельную линию до оконечного коммутатора? Если да, то сколько телефонов может быть подключено к одному кабелю?

49. Оператор кабельной сети предоставляет доступ в Интернет в районе, состоящем из 5000 домов. Компания использует коаксиальный кабель и распределяет спектр таким образом, что полоса пропускания нисходящего потока для каждого кабеля составляет 100 Мбит/с. Чтобы привлечь клиентов, компания объявила, что каждому дому будет предоставлено 2 Мбит/с для нисходящего трафика в любое время. Опишите, что нужно компании, чтобы сдержать слово.

50. Используя распределение спектра, показанное на рис. 2.46, а также данную в тексте информацию, подсчитайте, сколько мегабит в секунду отводится в кабельной системе на нисходящий и восходящий каналы.

51. С какой скоростью пользователь кабельной сети может принимать данные, если остальные пользователи пассивны? Рассмотрите варианты интерфейса пользователя:

1) 10 Мбит/с, Ethernet;

2) 100 Мбит/с, Ethernet;

3) беспроводная связь, 54 Мбит/с.

52. Мультиплексирование потоков данных STS-1 играет важную роль в технологии SONET. Мультиплексор 3:1 уплотняет три входных потока STS-1 в один выходной поток STS-3. Уплотнение производится побайтно, то есть первые три выходных байта соответствуют первым байтам входных потоков 1, 2 и 3 соответственно. Следующие три байта — вторым байтам потоков 1, 2 и 3 и т. д. Напишите программу, симулирующую работу мультиплексора 3:1. В программе должно быть пять процессов. Главный создает четыре других процесса (для трех входных потоков и мультиплексора). Каждый процесс входного потока считывает в кадр STS-1 данные из файла в виде последовательности из 810 байт. Затем кадры побайтно отсылаются процессу мультиплексора. Мультиплексор принимает потоки и выводит результирующий кадр STS-3 (снова побайтно), записывая его на стандартное устройство вывода. Для взаимодействия между процессами используйте метод конвейеров (pipes).

53. Напишите программу для реализации CDMA. Предположите, что длина элементарной последовательности равна 8 и число передающих станций 4. Ваша программа состоит из трех наборов процессов: четыре процесса передатчика (t0, t1, t2 и t3), один соединяющий процесс и четыре процесса приемника (r0, r1, г2 и r3). Основная программа, которая также действует как соединяющий процесс, сначала читает четыре элементарные последовательности (биполярная запись) из стандартного ввода и последовательности из 4 бит (по 1 бит на процесс передатчика, который будет передан) и порождает четыре пары процессов передатчика и приемника. Каждой паре процессов передатчика/приемника (t0, r0; t1, r1; t2, r2; t3, r3) соответствует одна элементарная последовательность, и каждому процессу передатчика назначают 1 бит (первый бит — t0, второй бит — t1 и т. д.). Затем каждый процесс передатчика вычисляет сигнал, который будет передан (последовательность из 8 битов), и посылает его в соединяющий процесс. После получения сигналов от всех четырех процессов передатчика соединяющий процесс комбинирует сигналы и посылает объединенный сигнал в четыре процесса приемника. Каждый процесс приемника вычисляет полученный бит и печатает его на стандартное устройство вывода. Для взаимодействия между процессами используйте метод конвейеров (pipes).

Глава 3

Канальный уровень

В этой главе мы рассмотрим принципы построения второго уровня нашей модели — канального уровня (иногда его называют также уровнем передачи данных). Мы обсудим алгоритмы, обеспечивающие надежную, эффективную пересылку целых блоков информации, называемых кадрами (сравните с физическим уровнем, задачей которого является передача отдельных битов), между двумя компьютерами. Мы будем рассматривать две машины, физически связанные каналом связи, действующим подобно проводу (например, коаксиальным кабелем, телефонной линией или беспроводным каналом). Основное свойство канала, которое делает его подобным проводу, заключается в том, что биты принимаются точно в том же порядке, в каком передаются.

На первый взгляд, можно подумать, что данная проблема настолько проста, что и изучать тут нечего — машина A просто посылает биты в канал, а машина B их оттуда извлекает. К сожалению, в каналах связи иногда случаются ошибки при передаче данных. Кроме того, скорость передачи данных ограничена, а время распространения сигнала отлично от нуля. Все эти ограничения оказывают серьезное влияние на эффективность передачи данных. Использующиеся для связи протоколы должны учитывать все эти факторы. Данным протоколам и посвящена эта глава.

После знакомства с ключевыми аспектами устройства канального уровня мы изучим его протоколы, рассмотрев природу ошибок и методы их обнаружения и исправления. Затем мы обсудим ряд протоколов, начиная с простых и далее рассматривая все более сложные протоколы. Каждый следующий протокол будет решать все более сложные проблемы канального уровня. Наконец, мы приведем несколько примеров протоколов передачи данных на канальном уровне.

3.1. Ключевые аспекты организации канального уровня

Канальный уровень использует определенные службы физического уровня для отправки и получения битов по коммуникационным каналам. У него есть ряд специфических функций. К ним относятся:

♦ обеспечение строго очерченного служебного интерфейса для сетевого уровня;

♦ обработка ошибок передачи данных;

♦ управление потоком данных, исключающее затопление медленных приемников быстрыми передатчиками.

Для этих целей канальный уровень берет пакеты, полученные с сетевого уровня, и вставляет их в специальные кадры (также часто называемые фреймами — frames) для передачи. В каждом кадре содержится заголовок, поле данных и концевик. Структура кадра показана на рис. 3.1. Управление кадрами — это основа деятельности канального уровня. В следующих разделах мы более подробно изучим обозначенные выше вопросы.