ilyachalov (ilyachalov) wrote,
ilyachalov
ilyachalov

Categories:

Сравнение Ethernet и Wi-Fi

Вопрос из книги Таненбаума про компьютерные сети к главе 1 «Введение», цитата:

24. Ethernet и беспроводные сети имеют много общего, но есть и различия. Одним из свойств Ethernet является возможность передачи только одного кадра в каждый момент времени. Унаследовал ли стандарт 802.11 это свойство?


Сначала нужно пояснить, о чем идет речь. Упомянутые в вопросе технологии используются в локальных вычислительных сетях (ЛВС). А, конкретнее, на канальном уровне сетевой модели.

«Ethernet» — это семейство технологий проводной передачи данных по сети, для которых создано описывающее эти технологии семейство стандартов «IEEE 802.3» или просто «802.3». «Wi-Fi» — это семейство технологий беспроводной передачи данных по сети, для которых создано описывающее эти технологии семейство стандартов «IEEE 802.11» или просто «802.11».

На канальном уровне сетевой модели обмен данными происходит в виде обмена так называемыми «кадрами» (по-английски «frame»). От вышестоящих уровней сетевой модели на канальный уровень передаваемые данные передаются уже порубленными на кусочки. На канальном уровне к каждому из этих кусочков данных спереди и сзади добавляются служебные данные канального уровня. Получившиеся «пакеты» и называются «кадрами»:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Кадр_(телекоммуникации)

Как работает оригинальный или так называемый «классический» Ethernet? Все машины в этом случае присоединены к одному общему кабелю, который еще называют «общей шиной». При возникновении у одной из машин, подсоединенных к общей шине, необходимости в передаче данных машина-отправитель передает на общую шину кадр данных, который получают все остальные присоединенные к общей шине машины. Каждая из машин-получателей проверяет в служебных данных кадра адрес получателя и если этот адрес совпадает с адресом данной машины, то она получает этот кадр. А если адрес не совпадает, то машина игнорирует этот кадр. То есть «классический» Ethernet работает по широковещательному принципу (по-английски «broadcast»). Отсюда, кстати, и происходит название «Ethernet»: английское слово «ether» переводится на русский как «эфир». Тут аналогия с радиоэфиром или телеэфиром — они тоже работают по принципу широковещания.

В наше время, правда, «классический» Ethernet используется редко. Сегодня предпочитают пришедший ему на смену «коммутируемый» Ethernet с использованием сетевых коммутаторов (по-английски «switch»). В «коммутируемом» Ethernet кадр данных получает только машина-получатель, которая изначально и являлась адресатом этого кадра данных. Такой принцип передачи данных по-английски называется «unicast».

Что означает фраза «возможность передачи только одного кадра в каждый момент времени» из вопроса? Предположим, у нас есть сеть с общей шиной, к которой присоединен десяток машин. Если только одна машина из этого десятка хочет в данный момент времени передать кадр данных, то проблем не возникнет. Однако, что будет, если в данный момент времени сразу две или более машины захотят передать кадр данных? Произойдет так называемая «коллизия» и все передаваемые в этот момент кадры данных будут потеряны. То есть в любой момент времени успешно передавать по общей шине кадр данных может только одна из присоединенных к этой общей шине машин. Чтобы избежать коллизии, машина-отправитель перед попыткой отправления кадра данных «прослушивает» общую шину и, если общая шина не занята, начинает передавать кадр данных. Если же общая шина в этот момент занята, машина-отправитель немного ждет и после этого пытается отправить кадр данных еще раз и так далее. Тут подробнее:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Carrier_Sense_Multiple_Access (сокращенно CSMA)

Примерно так же происходит обмен кадрами данных в локальных беспроводных сетях стандарта 802.11 (он же «Wi-Fi»). Только тут вместо передачи электрических сигналов по общему кабелю происходит передача радиоволн по воздуху. Точно так же здесь произойдет коллизия, если одновременно две машины начнут передавать кадр данных в данный момент времени. Точно так же, чтобы избежать коллизии, машина прослушивает эфир, чтобы определить, свободен он или нет.

Однако, в случае локальных беспроводных сетей машине определить, свободен эфир или нет, мешает одно осложнение. Дело в том, что по стандарту 802.11 радиус зоны, которую может прослушивать машина, сравнительно небольшой. Поэтому машина может «видеть» только другие машины, которые входят в ее зону прослушивания. Получается, что две машины, состоящие в одной и той же локальной беспроводной сети, но находящиеся достаточно далеко друг от друга, при прослушивании эфира могут не заметить друг друга и начать передачу кадра данных одновременно. Для решения этой проблемы, естественно, придуманы решения. В книге об этом подробно рассказано в подразделе «1.5.3. Беспроводные ЛВС: 802.11».
Tags: Образование
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments