Домен коллизий

В технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует понятие домена коллизий.

Доме́н колли́зий (англ. Collision domain ) — это часть сети ethernet, все узлы которой конкурируют за общую разделяемую среду передачи и, следовательно, каждый узел которой может создать коллизию с любым другим узлом этой части сети.

Другими словами, это сегмент сети, имеющий общий физический уровень, в котором доступ к среде передачи может получать только один абонент одновременно. Задержка распространения сигнала между станциями, либо одновременное начало передачи вызывает возникновение коллизий, которые требуют специальной обработки и снижают производительность сети.

Чем больше узлов в таком сегменте — тем выше вероятность коллизий. Для уменьшения домена коллизий применяется сегментация физической сети с помощью мостов и других сетевых устройств более высокого уровня.

Содержание

Сетевые устройства и домен коллизий

Сетевые устройства, работающие на разных уровнях модели OSI, могут продлевать, либо ограничивать домен коллизий.

Возможны следующие варианты:

Терминология

См. также

Источники

Полезное

Смотреть что такое «Домен коллизий» в других словарях:

домен коллизий — домен столкновений Логическая область компьютерной сети, в которой передаваемые данные могут «сталкиваться» друг с другом — такое характерно для сетей на основе концентраторов, где одновременная передача сигнала с нескольких… … Справочник технического переводчика

Широковещательный домен — (сегмент) (англ. broadcast domain) логический участок компьютерной сети, в котором каждое устройство может передавать данные любому другому устройству непосредственно, без использования маршрутизатора. В общем случае данный термин… … Википедия

область коллизий — коллизионный домен Часть сети Ethernet (IEEE 802.3), в которой станции используют общую среду передачи. При попытке одновременной передачи данных двумя или более станциями возникает конфликт (коллизия). Для разрешения конфликтов используется… … Справочник технического переводчика

Сегмент сети — Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. На странице обсуждения должны быть пояснения … Википедия

сегмент (в информационных технологиях) — сегмент 1. Применительно к передаче данных — единица информации на транспортном уровне (L4). 2. В локальной сети сегментом называют домен коллизий. 3. Область оперативной памяти. Во времена 20 разрядной адресации памяти с помощью 16… … Справочник технического переводчика

Концентратор — 24 портовый сетевой концентратор Сетевой концентратор или Хаб (жарг. от англ. hub центр деятельности) сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары,… … Википедия

Концентраторы — 24 портовый сетевой концентратор Сетевой концентратор или Хаб (жарг. от англ. hub центр деятельности) сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары,… … Википедия

Феодализм — Содержание [О Ф. во Франции см. соотв. ст.]. I. Сущность Ф. и его происхождение. II. Ф. в Италии. III. Ф. в Германии. IV. Ф. в Англии. V. Ф. на Пиренейском полуострове. VI. Ф. в Чехии и Моравии. VII. Ф. в Польше. VIII. Ф. в России. IX. Ф. в… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Франция — (France) Французская Республика (République Française). I. Общие сведения Ф. государство в Западной Европе. На С. территория Ф. омывается Северным морем, проливами Па де Кале и Ла Манш, на З. Бискайским заливом… … Большая советская энциклопедия

Бриджинг — Мост, сетевой мост, бридж (жарг., калька с англ. bridge) сетевое оборудование для объединения сегментов локальной сети. Сетевой мост работает на втором уровне модели OSI, обеспечивая ограничение домена коллизий (в случае сети Содержание 1… … Википедия

Источник

Коллизия в сети

Что такое коллизия в сети (collision)? Сегодня мы разберем само понятие коллизий в локальной сети, возможные причины их возникновения и как бороться с подобным явлением? Также узнаем, что такое домен коллизий?

Наша статья, будет состоять из двух частей: в первой (теоретической) мы рассмотрим основные понятия и термины, которые нам пригодятся в дальнейшем, а во второй части я покажу Вам (на примере), какие могут быть проблемы в реальной сети и к чему нужно быть готовым?

Проиллюстрируем возникновение коллизии в компьютерной сети на простенькой схеме:

Учитывая скорости движения данных в сети, вряд ли возникновение коллизии возможно в случае соединения только двух компьютеров? НО! Если компьютеров становится больше?

Случайный характер алгоритма доступа к среде передачи данных, принятый в технологии Ethernet, нельзя назвать идеальным. При большом количестве запросов на доступ к среде передачи, генерируемых узлами в случайные моменты времени, вероятность возникновения коллизий также возрастает, что приводит к неэффективному использованию всего канала. Время обнаружения коллизии и время ее обработки составляют дополнительные временные затраты, а интервал в течение которого канал предоставляется в распоряжение каждому узлу, становится все меньше.

Подобный случай мы рассматривали в статье, о возможности образования петли в локальной сети организации.

Давайте с Вами рассмотрим, какие же бывают разновидности коллизий?

Чтобы покончить с обязательной терминологией, давайте рассмотрим еще одно нужное нам словосочетание: домен коллизий (Collision Domain).

Какие же есть методы, позволяющие предотвратить ситуацию, когда коллизия в сети может стать массовым явлением, что (со временем) приведет к полной ее неработоспособности?

Абсолютно идентично и с компьютерами! Их ведь люди создали, вот и «ведут» они себя так же 🙂

Также нужно четко понимать, что некоторую часть доступной пропускной способности сети отнимает у пользовательских данных широковещательный служебный трафик, который является неотъемлемой частью практически всех стеков протоколов, работающих в локальных сетях.

Несмотря на все эти сложности, принцип разделяемой среды используется достаточно часто. Такой подход, реализован в широко распространенных стандартных технологиях локальных сетей, например: Ethernet, Token Ring, FDDI. Почему? Наверное, из за простоты и дешевизны его конечной реализации (дешево и сердито) 🙂

Источник

Физика Ethernet для самых маленьких

Если не знаешь ответов на эти вопросы, а читать стандарты и серьезную литературу по теме лень — прошу под кат.

Кто-то считает, что это очевидные вещи, другие скажут, что скучная и ненужная теория. Тем не менее на собеседованиях периодически можно услышать подобные вопросы. Мое мнение: о том, о чем ниже пойдет речь, нужно знать всем, кому приходится брать в руки «обжимку» 8P8C (этот разъем обычно ошибочно называют RJ-45). На академическую глубину не претендую, воздержусь от формул и таблиц, так же за бортом оставим линейное кодирование. Речь пойдет в основном о медных проводах, не об оптике, т.к. они шире распространены в быту.

Технология Ethernet описывает сразу два нижних уровня модели OSI. Физический и канальный. Дальше будем говорить только о физическом, т.е. о том, как передаются биты между двумя соседними устройствами.

Технология Ethernet — часть богатого наследия исследовательского центра Xerox PARC. Ранние версии Ethernet использовали в качестве среды передачи коаксиальный кабель, но со временем он был полностью вытеснен оптоволокном и витой парой. Однако важно понимать, что применение коаксиального кабеля во многом определило принципы работы Ethernet. Дело в том, что коаксиальный кабель — разделяемая среда передачи. Важная особенность разделяемой среды: ее могут использовать одновременно несколько интерфейсов, но передавать в каждый момент времени должен только один. С помощью коаксиального кабеля можно соединит не только 2 компьютера между собой, но и более двух, без применения активного оборудования. Такая топология называется шина. Однако если хотябы два узла на одной шине начнут одновременно передавать информацию, то их сигналы наложатся друг на друга и приемники других узлов ничего не разберут. Такая ситуация называется коллизией, а часть сети, узлы в которой конкурируют за общую среду передачи — доменом коллизий. Для того чтоб распознать коллизию, передающий узел постоянно наблюдает за сигналов в среде и если собственный передаваемый сигнал отличается от наблюдаемого — фиксируется коллизия. В этом случае все узлы перестают передавать и возобновляют передачу через случайный промежуток времени.

Диаметр коллизионного домена и минимальный размер кадра

Теперь давайте представим, что будет, если в сети, изображенной на рисунке, узлы A и С одновременно начнут передачу, но успеют ее закончить раньше, чем примут сигнал друг друга. Это возможно, при достаточно коротком передаваемом сообщении и достаточно длинном кабеле, ведь как нам известно из школьной программы, скорость распространения любых сигналов в лучшем случае составляет C=3*10 8 м/с. Т.к. каждый из передающих узлов примет встречный сигнал только после того, как уже закончит передавать свое сообщение — факт того, что произошла коллизия не будет установлен ни одним из них, а значит повторной передачи кадров не будет. Зато узел B на входе получит сумму сигналов и не сможет корректно принять ни один из них. Для того, чтоб такой ситуации не произошло необходимо ограничить размер домена коллизий и минимальный размер кадра. Не трудно догадаться, что эти величины прямо пропорциональны друг другу. В случае же если объем передаваемой информации не дотягивает до минимального кадра, то его увеличивают за счет специального поля pad, название которого можно перевести как заполнитель.

Таким образом чем больше потенциальный размер сегмента сети, тем больше накладных расходов уходит на передачу порций данных маленького размера. Разработчикам технологии Ethernet пришлось искать золотую середину между двумя этими параметрами, и минимальным размером кадра была установлена величина 64 байта.

Витая пара и дуплексный режим рабты

Витая пара в качестве среды передачи отличается от коаксиального кабеля тем, что может соединять только два узла и использует разделенные среды для передачи информации в разных направлениях. Одна пара используется для передачи (1,2 контакты, как правило оранжевый и бело-оранжевый провода) и одна пара для приема (3,6 контакты, как правило зеленый и бело-зеленый провода). На активном сетевом оборудовании наоборот. Не трудно заметить, что пропущена центральная пара контактов: 4, 5. Эту пару специально оставили свободной, если в ту же розетку вставить RJ11, то он займет как раз свободные контакты. Таким образом можно использовать один кабели и одну розетку, для LAN и, например, телефона. Пары в кабеле выбраны таким образом, чтоб свести к минимуму взаимное влияние сигналов друг на друга и улучшить качество связи. Провода одной пару свиты между собой для того, чтоб влияние внешних помех на оба провода в паре было примерно одинаковым.
Для соединения двух однотипных устройств, к примеру двух компьютеров, используется так называемый кроссовер-кабель(crossover), в котором одна пара соединяет контакты 1,2 одной стороны и 3,6 другой, а вторая наоборот: 3,6 контакты одной стороны и 1,2 другой. Это нужно для того, чтоб соединить приемник с передатчиком, если использовать прямой кабель, то получится приемник-приемник, передатчик-передатчик. Хотя сейчас это имеет значение только если работать с каким-то архаичным оборудованием, т.к. почти всё современное оборудование поддерживает Auto-MDIX — технология позволяющая интерфейсу автоматически определять на какой паре прием, а на какой передача.

Возникает вопрос: откуда берется ограничение на длину сегмента у Ethernet по витой паре, если нет разделяемой среды? Всё дело в том, первые сети построенные на витой паре использовали концентраторы. Концентратор (иначе говоря многовходовый повторитель) — устройство имеющее несколько портов Ethernet и транслирующее полученный пакет во все порты кроме того, с которого этот пакет пришел. Таким образом если концентратор начинал принимать сигналы сразу с двух портов, то он не знал, что транслировать в остальные порты, это была коллизия. То же касалось и первых Ethernet-сетей использующих оптику (10Base-FL).

Зачем же тогда использовать 4х-парный кабель, если из 4х пар используются только две? Резонный вопрос, и вот несколько причин для того, чтобы делать это:

Не смотря на это на практике часто используют 2х-парный кабель, подключают сразу 2 компьютера по одному 4х-парному, либо используют свободные пары для подключения телефона.

Gigabit Ethernet

В отличии от своих предшественников Gigabit Ethernet всегда использует для передачи одновременно все 4 пары. Причем сразу в двух направлениях. Кроме того информация кодируется не двумя уровнями как обычно (0 и 1), а четырьмя (00,01,10,11). Т.е. уровень напряжения в каждый конкретный момент кодирует не один, а сразу два бита. Это сделано для того, чтоб снизить частоту модуляции с 250 МГц до 125 МГц. Кроме того добавлен пятый уровень, для создания избыточности кода. Он делает возможной коррекцию ошибок на приеме. Такой вид кодирования называется пятиуровневым импульсно-амплитудным кодированием (PAM-5). Кроме того, для того, чтоб использовать все пары одновременно для приема и передачи сетевой адаптер вычитает из общего сигнала собственный переданный сигнал, чтоб получить сигнал переданный другой стороной. Таким образом реализуется полнодуплексный режим по одному каналу.

Дальше — больше

10 Gigabit Ethernet уже во всю используется провайдерами, но в SOHO сегменте не применяется, т.к. судя по всему там вполне хватает Gigabit Ethernet. 10GBE качестве среды распространения использует одно- и многомодовое волокно, с или без уплотнением по длине волны, медные кабели с разъемом InfiniBand а так же витую пару в стандарте 10GBASE-T или IEEE 802.3an-2006.

40-гигабитный Ethernet (или 40GbE) и 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE). Разработка этих стандартов была закончена в июле 2010 года. В настоящий момент ведущие производители сетевого оборудования, такие как Cisco, Juniper Networks и Huawei уже заняты разработкой и выпуском первых маршрутизаторов поддерживающих эти технологии.

В заключении стоит упомянуть о перспективной технологии Terabit Ethernet. Боб Меткалф, создатель предположил, что технология будет разработана к 2015 году, и так же сказал:

Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое

UPD: Спасибо хабраюзеру Nickel3000, что подсказал, про то что разъем, который я всю жизнь называл RJ45 на самом деле 8P8C.
UPD2:: Спасибо пользователю Wott, что объяснил, почему используются контакты 1,2,3 и 6.

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

Домен коллизий

В технологии Ethernet, независимо от применяемого стандарта физического уровня, существует понятие домена коллизий.

Доме́н колли́зий (англ. Collision domain) — это часть сети ethernet, все узлы которой конкурируют за общую разделяемую среду передачи и, следовательно, каждый узел которой может создать коллизию с любым другим узлом этой части сети.

Другими словами, это сегмент сети, имеющий общий физический уровень, в котором доступ к среде передачи может получать только один абонент одновременно. Задержка распространения сигнала между станциями, либо одновременное начало передачи вызывает возникновение коллизий, которые требуют специальной обработки и снижают производительность сети.

Чем больше узлов в таком сегменте — тем выше вероятность коллизий. Для уменьшения домена коллизий применяется сегментация физической сети с помощью мостов и других сетевых устройств более высокого уровня.

Основным преимуществом коммутации является то, что она позволяет разделить (логически сегментировать) сеть на несколько доменов коллизий. Доменом коллизий называется участок сети, на котором организован многостанционный доступ и по­ этому могут возникать коллизии. Коллизии между фреймами происходят только при попытках одновременной передачи данных компьютерами, подключенными к одному и тому же домену коллизий. С использованием приведенного ранее примера сети на рис.1 показано, на какие домены коллизий разбивается сеть в результате применения коммутатора.

Сегментация сети на домены коллизий предоставляет два основных преимущества:

Источник

ICNDv3 #7 — Домены коллизии и Витая пара.

Домены

Домены коллизии (Collision domain) — это совокупность интерфейсов, среди которых единовременно передавать может только один участник (классический Ethernet — это один домен коллизии). Сколько у коммутатора портов — столько и доменов коллизий.

Домен широковещания (Broadcast Domain) — В каждом сетевом протоколе есть адресация (некое битовое обозначение клиентов).

Среди этих адресов есть несколько логических групп.

Пример: У клиента адрес 192.168.1.2, и ему надо передать информацию клиенту с адресом 192.168.1.3, он предполагает, что раз адрес отправителя и получателя практически не отличается, то получатель где-то рядом. Как мы помним, передача идет по Ethernet сети, которая работает с MAC-адресами, а это значит, что от получателя надо узнать его MAC-адрес.

Для этой цели выполняется широковещательный запрос протоколом ARP (в сети IPv4) «Клиент, у которого IP 192.168.1.3, сообщите свой MAC-адрес клиенту с IP 192.168.1.2».
Или протоколом ICMPv6 (в сети IPv6): «Клиент, у которого IP fe80::19de:addd:6133:a1a2%11, сообщите свой MAC-адрес клиенту с IP fe80::c1d6:eecb:5adc:40fc%8».

Почему так? Опять возвращаемся к нашим баранам. Пока все клиенты сидели на общем проводе, они были вынуждены слушать чужой трафик. Сейчас же в качестве адреса получателя прописывается специальный широковещательный адрес (48 единиц подряд).

Немного истории

Снова немного вернемся к классическому Ethernet. Максимальная длина кабеля зависит от преамбулы, скорости работы сети и прочего. Пока скорость была 10 мегабит это все отлично работало, но когда Ethernet’у надо было расти по скоростям с 10 до 100 мегабит, наткнулись на проблемы. Если просто увеличить скорость работы в 10 раз, то биты начинают передаваться в 10 раз быстрее, нужно, чтобы та же схема с преамбулой, коллизиями сохранялась.

А тут варианта два:
1. Увеличить размер преамбулы в 10 раз.
2. Сократить длину кабеля в 10 раз. То есть не 100 метров, а 10 метров.

При этом, ни один из этих вариантов для решения низкой скорости не подходил. Как это решили в 100-мегабитном Ethernet? Подумали и увеличили размер кадра (полезных данных после преамбулы) до 64 байт. Теоретически, можно было было бы сделать кадр размером 512 байт и получить скорость 1 гигабит. Но есть нюансы.

Витая пара

Опять история. Когда изначально проектировали витую пару, планировали, что к одному рабочему месту будет идти один провод. Соответственно, чтобы обеспечить 10 мегабитную скорость требовалось всего 2 пары из 4. Другие 2 пары использовались под ISDN-телефон с возможностью удержания вызова (до эпохи IP-телефонии, это была аналоговая АТС).

Уже в то время началось разделение устройств на два типа:
1. Оконечные — те производят и потребляют трафик (компьютеры, сервера, принтеры).
2. Промежуточные — те, через которые идут подключения.

Прямой и Кроссовый кабель

Предполагалось, что в нормальной сети вы никогда не будете подключать устройства друг к другу напрмяую (а только через промежуточное).

В этом случае (подключение через промежуточное устройство) использовался «прямой провод», поскольку пары приема-передачи с одной стороны (компьютер) подключались ровно в такие же пары приема-передачи (свитч).

Если же надо было втыкать два однотипных устройства друг в друга (компьютер-компьютер), то получалось, что с другой стороны устройство не другого типа, а такого же. Следовательно, нужно было эти пары переключить. В результате получилась следующая фигня:
1. Для подключения однотипных устройств друг в друга нужны были провода «кроссоверные», в которых две пары (Tx/Rx) поменяны местами.
2. Для подключения однотипных устройств друг в друга нужны были провода «прямые».
Таким образом, приходилось держать 2 комплекта кабелей, что очень неудобно. Довольно быстро в устройствах появилась функция автоопределения (автопереворачивание пар) MDI/MDIX (Medium Dependent Interface with Crossover).

Источник