Что такое дуплекс и полудуплекс в интернете
Что такое полудуплексный и полнодуплексный режим и как он влияет на ваш маршрутизатор?
Соединения WiFi работают в полудуплексном режиме, а проводная часть локальной сети — в дуплексном режиме. Так что похоже, что при подключении через WiFi что-то должно было дать. Были ли мы в шорт? Вам нравится терять половину чего-либо? Хуже того, мы не сможем выполнять определенные вещи с нашими компьютерами и периферийными устройствами, если они были подключены через WiFi?
Дуплекс против Симплекса
В сети термин «дуплекс» означает способность двух точек или устройств взаимодействовать друг с другом, в отличие от «симплекса», который относится к однонаправленной связи. В дуплексной системе связи обе точки (устройства) могут передавать и принимать информацию. Примеры дуплексных систем включают телефоны и рации.
С другой стороны, симплексные системы позволяют только одному устройству передавать информацию, в то время как другое получает. Общий инфракрасный пульт дистанционного управления является ярким примером симплексной системы, где ИК-пульт дистанционного управления передает сигналы, но никогда не получает их взамен.
Полный и полудуплекс
Полнодуплексная связь между двумя компонентами означает, что оба могут передавать и получать информацию между собой одновременно. Телефоны являются полнодуплексными системами, поэтому обе стороны могут разговаривать и слушать одновременно.
В полудуплексных системах передача и прием информации должны происходить попеременно. Пока одна точка передает, другая должна только получать. Радиосвязь портативной рации — это полудуплексная система, для которой характерно повторение в конце передачи, означающее, что сторона готова к получению информации.
Простая иллюстрация полудуплексной системы связи. Изображение предоставлено: Википедия
Как дуплекс влияет на WiFi роутеры
Маршрутизаторы WiFi — это устройства, которые модулируют и планируют поток информации в любое электронное устройство с поддержкой WiFi (например, ноутбук или смартфон) и обратно в Интернет, используя специальный стандарт или протокол IEEE 802.11, который работает в полудуплексном режиме. WiFi — это просто торговая марка для этого конкретного стандарта IEEE (понять общие стандарты WiFi
Устройства WiFi подключаются к маршрутизатору по беспроводной сети с использованием радиоволн на частоте 2,4 ГГц или 5 ГГц. Маршрутизатор планирует и обеспечивает правильную передачу информации между каждым подключенным устройством и Интернетом; без столкновений и потерь; вызовом процесса дуплексной передачи с временным разделением (TDD), чтобы вести себя как дуплексная передача.
TDD эмулирует полный дуплекс, устанавливая или разделяя периоды времени, которые чередуются между передачей и приемом. Пакеты данных передаются в обоих направлениях в соответствии с временным разделением. Благодаря точному сокращению этих периодов времени подключенные таким образом устройства, похоже, передают и принимают одновременно.
Почему современные маршрутизаторы не могут работать в полнодуплексном режиме?
Самая большая проблема для достижения полнодуплексного режима по радио — это собственные помехи. Эта помеха или шум являются более интенсивными, чем сам фактический сигнал. Проще говоря, помехи в полнодуплексной системе возникают, когда одна точка передает и принимает одновременно, и она также будет принимать свою собственную передачу, следовательно, создаются собственные помехи.
Диаграмма, иллюстрирующая самоинтерференцию. Кредит: сеть Kumu
Практическая полнодуплексная беспроводная связь возможна в исследовательских и научных кругах. Это в значительной степени достигается путем отмены самовмешательства на двух уровнях. Первый заключается в инверсии сигнала самого шумового сигнала, а затем процесс шумоподавления дополнительно усиливается в цифровом виде. Несколько студентов Стэнфордского университета создали рабочие прототипы полнодуплексного радио в 2010 и 2011 годах (см. Технический документ). Некоторые из этих студентов создали коммерческий стартап под названием KUMU Networks, который стремится революционизировать беспроводные сети.
Другие работы, такие как IBFD (In-Band Full-Duplex) Корнельского университета и STAR (Одновременная передача и прием) Photonic Systems Inc., также можно найти.
А как насчет проводной локальной сети?
Проводная часть локальной сети обменивается данными в полнодуплексном режиме с двумя парами витых проводов, образующих кабельное соединение Ethernet. Каждая пара предназначена для передачи и приема информационных пакетов одновременно, следовательно, нет конфликта данных и нет помех.
Вот все, что вам нужно знать о кабелях Ethernet
FTP-кабель3 от Баран Иво — собственная работа. Лицензия под общественным достоянием через Wikimedia Commons
Прогресс в подключении WiFi
В протоколе IEEE 802.11 были внесены изменения, чтобы обеспечить либо больший диапазон, либо лучшую пропускную способность данных, либо и то и другое. Со времени своего формирования в 1997–2013 годах стандарты WiFi были изменены с 802.11 до 802.11b / a, 802.11g, 802.11n и, наконец, 802.11ac (если вы покупаете беспроводной маршрутизатор переменного тока)
?). Независимо от того, насколько они продвинуты, они все еще принадлежат к семейству 802.11, которое всегда будет работать в полудуплексном режиме. Хотя улучшения были сделаны, особенно с включением MIMO (что такое MIMO
?) работа в полудуплексном режиме снижает общую спектральную эффективность в два раза.
Интересно, что маршрутизаторы с поддержкой MIMO (несколько входов и несколько выходов) обеспечивают гораздо более высокую скорость передачи данных. Эти маршрутизаторы используют несколько антенн для одновременной передачи и приема нескольких потоков данных, что может повысить общую скорость передачи. Это обычно встречается в 802.11n и более новых маршрутизаторах, которые рекламируют скорость от 600 мегабит в секунду и выше. Однако, поскольку они работают в полудуплексном режиме, 50 процентов (300 мегабит в секунду) полосы пропускания зарезервированы для передачи, а остальные 50 процентов используются для приема.
Полный дуплекс WiFi в будущем
Растет коммерческий интерес к полнодуплексной беспроводной связи. Основная причина в том, что достижения в полудуплексном FDD и TDD являются насыщающими. Улучшения программного обеспечения, улучшения модуляции и улучшения MIMO становятся все сложнее и сложнее. По мере беспроводного подключения большего количества устройств потребность в увеличении спектральной эффективности в конечном итоге будет иметь первостепенное значение. Полнодуплексное беспроводное соединение успешно продемонстрировало мгновенное удвоение этой спектральной эффективности.
В тех областях, где минимальное влияние на аппаратное обеспечение, реконфигурацию программного обеспечения, нормативные изменения и денежные вложения, это изменение от полудуплексного к полнодуплексному будет становиться все более заметным. Первоначально обусловленный необходимостью увеличения пропускной способности, мы можем найти полнодуплексный Wi-Fi в ближайшем будущем, первоначально рядом с последними полудуплексными компонентами.
Артём Санников
Языки программирования
Базы данных
Программное обеспечение
Операционные системы
Мобильная разработка
Менеджеры пакетов
Сетевые технологии
CMS системы
Математика
SEO продвижение
Социальные сети
Психология
Хостинг провайдер
Смартфоны
Полудуплексная и полнодуплексная передача данных. CCNA Routing and Switching.
Дуплексная связь — это связь с возможностью передачи информации между двумя устройствами в обоих направлениях. При полудуплексной связи передача данных в каждый момент времени возможна только в одном направлении (т. е. их можно либо передавать, либо принимать), тогда как при полнодуплексной связи данные можно передавать и принимать одновременно.
Полудуплексная связь
Полудуплексная передача данных. Приём.
Полудуплексная передача данных. Отправка.
Оба устройства могут передавать и получать информацию через среду, но не одновременно. Полудуплексный режим используется в устаревших шинных топологиях и при использовании концентраторов Ethernet. Сети WLAN также работают в полудуплексном режиме. Полудуплексный режим позволяет осуществлять передачу или прием по общей среде одновременно только одному устройству и используется в случае применения методов конкурентного доступа.
Полнодуплексная связь
Оба устройства одновременно могут передавать и принимать данные по средам передачи. Канальный уровень предполагает одновременную доступность среды обоим узлам для передачи. Коммутаторы Ethernet по умолчанию работают в полнодуплексном режиме, но могут работать и в полудуплексе при подключении к таким устройствам, как коммутаторы Ethernet.
Важно, чтобы два связанных интерфейса, например сетевой интерфейс узла и интерфейс коммутатора Ethernet, использовали один и тот же дуплексный режим. В противном случае будет возникать несоответствие дуплексных режимов, приводящее к снижению эффективности и задержкам в канале связи.
Источник: Академия Cisco.
Другие статьи из категории «CCNA: Introduction to Networks»
Различия между полнодуплексным и полудуплексным режимами связи
Что означает дуплекс в коммуникациях
Таким образом, это система, которая позволяет поддерживать двустороннюю связь, что является основным сегодня, поскольку она может принимать и отправлять сообщения одновременно.
Мы можем найти разные возможности. Давайте посмотрим, чем отличаются Full Duplex и Half Duplex.
Различия между полным дуплексом и полудуплексом
Полный дуплекс
С одной стороны, мы можем начать объяснять, что Полный дуплекс означает. Этот термин описывает одновременную передачу и прием данных по каналу. Полнодуплексное устройство способно одновременно передавать двунаправленные сетевые данные.
In Полный дуплекс, он имеет лучшую производительность за счет удвоения использования полосы пропускания. Пример использования полного дуплекса на телефоне. Здесь общение является одновременным и двунаправленным. Он также присутствует в сетевых коммутаторах.
Что касается подключений к Интернету, необходимо принять во внимание то, что проводные подключения, которые соединяют кабели Ethernet, являются полнодуплексными. Это позволяет получить лучшую скорость.
Полудуплекс
Можно сказать, что он предлагает низкая производительность по сравнению с полным дуплексом, о чем мы упоминали. Примером того, как им пользоваться, может быть рация. Они оба могут говорить, но не одновременно. Один должен дождаться завершения другого.
Эти Полудуплексные сети потребуется механизм, позволяющий избежать конфликтов данных. Чтобы избежать проблем, вам необходимо проверить, идет ли передача, прежде чем пытаться что-то отправить.
Полудуплекс или половина дуплексный режим присутствует в сетях Wi-Fi. Мы уже знаем, что беспроводные сети все чаще присутствуют в нашей повседневной жизни и заметно улучшились в последние годы, но они все еще имеют определенные проблемы с точки зрения стабильности и не достигают той же скорости, что и проводные сети. Они также необходимы в интернет-центрах.
В конечном итоге мы можем сказать, что основное различие между полудуплексом и полным дуплексом заключается в том, что связь идет в одном направлении или в обоих одновременно. Помимо этого ключевого различия, все остальное заключается в способе использования и в ситуациях, в которых мы собираемся использовать тот или иной вариант.
PacketTrain.NET
Анализ сетевого трафика
Руководство по захвату сетевого трафика. Часть 2 – Скорость, дуплекс и дропы (Перевод)
В первой части серии мы прошлись взглядом по типичным схемам сетей Ethernet и различным ситуациям при захвате трафика. Поэтому в текущей статье (и во всех последующих!) я буду считать, что вы ознакомились с предыдущими частями. Сегодня давайте обсудим, в каком случае скорость интерфейса и режим дуплекса становятся очень важны, и что такое эти «дропы».
Скорость и дуплекс
Есть 2 режима дуплекса, которые можно встретить при работе с сетью Ethernet:
Ну так и что же случится, если одна сторона работает в режиме FDX, а вторая всего лишь в HDX? Ничего хорошего. Узел, который использует FDX, будет думать, что он спокойно может передавать данные когда только пожелает, не понимая, что это вызовет коллизию, если вдруг случится так, что HDX-сосед как раз в этот момент отправляет что-то свое. Называется такая ситуация «duplex mismatch». Что в результате? Скорость передачи упадет до совсем печального уровня (уточним: это считанные килобайты в секунду вместо мегабайтов в секунду на линке в 100 Мбит/с).
Интересный факт 1: Автосогласование
Иногда люди думают, что “10/100 автосогласование” на одной стороне окажется достаточно разумным алгоритмом, чтобы распознать параметры второй стороны, настроенной вручную. Типа: «так, я поставлю на одной стороне 100 Мбит/с + полный дуплекс самостоятельно, а вторая сторона должна это увидеть и подстроиться». Давайте рассмотрим это на примере. Сторона номер 1 (обычно коммутатор) настроена принудительно на “100/полный дуплекс”, сторона номер 2 (обычно ПК) – выставлена на “автосогласование”. Что получится? Правильно, несоответствие, именно этот duplex mismatch:
Почему так происходит? Сторона 2 (ПК, настроенный в “авто”), сообщает: «я могу 10Мбит/с полудуплекс; 10Мбит/с полный дуплекс; 100Мбит/с полудуплекс; 100Мбит/с полный дуплекс». Ну, то есть, перечисляет все свои возможные режимы. А что говорит сторона 1 – коммутатор? А вообще ничего, он же настроен жестко. Из-за этого ПК, который ничего не слышит, на всякий случай переходит в режим полудуплекса (предполагает худшее). И это ещё хорошо, что скорость он все же может обнаружить и все-таки выставит себе 100Мбит/с, а иначе мы бы получили полный сбой соединения – стороны с несогласованной скоростью порта не могут общаться вообще никак!
Поэтому существует такое правило: ставим или обе стороны на авто, или обе вручную! По крайней мере, так было, пока не вышла спецификация 1Гбит/с (IEEE 802.3z), которая содержит небольшое, но важное предписание сообщать о параметрах, даже если узел настроен статически вручную.
По этой причине в последнее время, когда все стали переходить на гигабит и больше, количество проблем с duplex mismatch пошло на убыль.
Интересный факт 2: Полудуплекс на гигабите!
Да, есть такой стандарт: 1Гбит/с, полудуплекс. Ходят слухи, что инженеры (естественно, зная, что полудуплекс – дело прошлого) все равно должны были описать этот режим, чтобы стандарт формально остался в группе 802.3. Которая называется «CSMA-CD», и где CD означает «Collision Detection», а для этого Collision Detection нужен полудуплекс, иначе откуда там взяться коллизиям? 🙂
Что? Опять про дуплекс?
Могу себе представить, что некоторые читатели, снова смотря на главу про полный/полудуплекс, скажут: «чувак, об этом надо было помнить лет 10-15 назад, но сейчас? Сейчас все на полном дуплексе!» Ну, во-первых, этот цикл создавался для начинающих. А, во-вторых, давайте зададим простой, но важный вопрос более знающим читателям:
Сможете ли вы захватить полностью загруженный гигабитный полнодуплексный канал, используя один такой же полнодуплексный порт гигабитной сетевой карты?
И ответ… нет, не сможете.
И так как я уверен, что многие сейчас чешут затылок в размышлениях, давайте углубимся в этот вопрос ещё немного, потому что это по-настоящему важно. Ключевое слово в моем вопросе – «полнодуплексный» гигабитный канал. Как мы помним, это значит, что узел может отправлять и получать данные одновременно.
Ну так что это означает, если мы говорим про гигабитный полнодуплексный канал? 1 гигабит в секунду на прием и 1 гигабит в секудну на отправку (а совсем не 500Мбит/с на прием и 500Мбит/с на отправку, как часто неправильно думают мои ученики на курсах по Wireshark). Итого, когда мы говорим про полнодуплексный гигабитный канал, по факту мы имеем дело с общей скоростью передачи 2 гигабита в секунду (да-да, конечно, если он полностью загружен). То же относится и к 10Гбит FDX – это по сути 20Гбит. 25Гбит означает 50Гбит, 40 означает 80, 100 означает 200, если мы имеем дело с полным дуплексом.
Но все же, и почему мы не сможем захватить такой канал одним портом гигабитной карты? Она же тоже полнодуплексная, правда?
Оно-то так, но карта захвата может только получать трафик, но не отправлять (точнее, не должна бы отправлять, или, по моему мнению, не должна отправлять ни в коем случае). Итак, скорость карты захвата на передачу нам становится полностью неважна и бесполезна. И все, что нас интересует – это скорость карты захвата на прием, а она равна 1 Гбит/с. Выходит, что такой карты мало, для того, чтобы захватить полнодуплексный гигабитный загруженный канал. Потому что он будет иметь в сумме скорость 2 Гбит/с. А мы сможем принять из них только 1 Гбит/с. Нам придется с этим столкнуться ещё позже, но если уже сейчас вы подумали «вот же…», то вы на правильном пути.
Захватываем преамбулу и протокол автосогласования
Захватить преамбулу и делимитер Ethernet-кадра, которые передаются перед самим кадром, практически невозможно. Может, удастся их увидеть на экране осциллографа в медленной сети (10Мбит/с), или получится захватить коллизию (смотрите в предыдущей статье).
А причина в том факте, что сетевая карта передает компьютеру только сами кадры. Ей незачем передавать также всякие служебные вещи, которые происходят где-то в проводах, потому что попросту эти вещи никому кроме самой сетевой карты не нужны и никакого смысла загружать ими ПК нет. Если все-таки очень хочется увидеть эти данные, понадобится как минимум специализированная (читайте: профессиональная и очень дорогая) карта захвата. Никакая обычная потребительская сетевая карта не позволит этого сделать.
Если вы обладатель профессиональной карты захвата совместно с TAP, то вы как минимум сможете захватить импульсы протокола автосогласования, как на рисунке ниже (это только часть, ещё многое происходит позже, но, как видите, эта часть происходит как раз перед переходом в состояние “link up”). Захватывался этот дамп на специализированном устройстве Network General S6040 в комбинации с полнодуплексным оптическим ТАР:
«Дропы»
«Дроп», он же «отброшенный пакет» – это пакет, который по факту был в сети и должен был быть захвачен, но не захватился. Разница «потерянного» (lost) и «отброшенного» (drop) пакетов в том, что потерянный пакет пропал где-то в сети (то есть, на входе нашего порта его уже не было), и в случае, если у нас ТСР, то такой пакет будет переотправлен заново отправителем. Если же пакет не захватился, в дампе отсутствует, но в сети он был, дошел до получателя и никуда по пути не пропал – то это «дроп» То есть отбросили его мы. Примерно ситуация с дропами выглядит так:
 |
| Пример дропов в дампе |
Если вы видите в Wireshark сообщение “TCP ACKed unseen segment” (это сообщение генерируется модулем-анализатором ТСР) – это верный признак дропов при захвате: Wireshark видит, что в дампе присутствует ACK (подтверждение) для какого-то пакета данных, а вот самого пакета не видит. Так как узел, участвующий в обмене данными, подтвердил прием, следовательно, пакет с данными дошел до получателя нормально. Просто этот пакет с данными не добрался до нас, до самого Wireshark’а. Всего две основных причины могут быть связаны с этим:
Но все же больше, чем в 95% случаев причиной “недолета” пакетов является первая – было недостаточно производительности устройства захвата. Кстати, ещё один признак дропов – это сообщения “TCP Previous segment not captured”, после которых нет переотправленных пакетов с данными. Подумайте об этом.
Причины дропов
Возможны несколько причин, но все они попадают в категорию «ваше устройство захвата было недостаточно быстро, чтобы захватить весь трафик без потерь». Дропы могут возникнуть по вине коммутатора, ответвителя ТАР, сетевой карты, жесткого диска и даже ЦП или памяти вашего ПК (к примеру, если ваш софт недостаточно оптимизирован). Подведем итог: всё, что угодно, – любое устройство или схема – которые находятся между пакетом в проводе и диском, куда пишется дамп, может стать причиной дропов. Что-то из этого виновато чаще, что-то реже. (Дорогие производители ТАР, следите за своим давлением, мы будем рассматривать ТАР позже, и тогда же уточним, почему дропы могут возникнуть и здесь).
В зависимости от ситуации, дропы могут иметь разную степень критичности.
Критичные дропы
Считаются таковыми, если вам нужна полная информация, и вы не можете себе позволить ни одного потерянного пакета. Зачастую это касается задач сетевой безопасности, когда необходима реконструкция контента, переданного по сети. Если у вас пропал один или несколько пакетов, которые были частью переданного вредоносного файла – вы уже не сможете этот файл полностью восстановить, и его реверс-инжиниринг будет невозможен (или как минимум затруднен).
В другой ситуации у вас может быть задача исследовать причину потерь пакетов – и дропы приведут вас к ложным выводам, просто потому, что вы думали, что пакет был потерян в сети (packet loss), а на самом деле он дропнулся на вашем устройстве захвата. (В случае с ТСР об этом хотя бы косвенно можно догадаться, как написано выше. А вот UDP и другие уже не дадут таких подсказок. – прим. перев.)
Некритичные дропы
Дропы могут раздражать, но быть не настолько критичными, если их влияние в конкретной задаче траблшутинга предсказуемо. Как правило, это требует навыка анализа выше среднего уровня, так как аналитик должен иметь достаточно опыта, чтобы найти причину сбоев даже в присутствии отвлекающих внимание паразитных дропов. Но эти товарищи могут увести неопытного аналитика по ложному пути.
Как пример можно взять анализ ТСР-соединения, которое страдает от симптома «низкая производительность (bad performance)». Здесь аналитик сможет пережить редкие дропы, потому что он видит, что TCP ACK на эти «как бы потерянные» пакеты есть, а значит, эти пакеты потеряли мы сами.
В обратном случае (исследование места реальных потерь пакетов в сети, packet loss), где задача – найти сбойное сетевое устройство, вызывающее потери, вы не можете себе позволить дропы, потому что они исказят всю картину. Вы можете быть не в состоянии разграничить, был ли этот пакет реально потерян кем-то другим, или виновник – вы же сами.
Несущественные дропы
Дропы становятся несущественными, если аналитику и так не нужен был каждый пакет. Например, если он делает снимок характеристик трафика в сети (baselining). Если просто нужно собрать некоторую статистику сети (например, распределение протоколов, «какой процент от всех пакетов у нас НТТР?»), вы можете запросто пережить дропы. Они особо не повлияют на конечный результат (ну, конечно, если у вас их не огромное количество) 🙂
Заключение
Да, я помню, что в первой части говорил, что сегодня мы рассмотрим и сетевые карты, но не хотелось бы делать очень длинную статью, и потому я отложил их на потом. Иначе пришлось бы сокращать другой материал, а это нежелательно. Зато теперь сетевые карты займут свою собственную целую статью.
Что стоит вынести из данной статьи:
– дропы могут быть как большой проблемой, так и не очень;
– полный дуплекс – это скорость больше, чем она кажется на первый взгляд, и если канал загружен, а у вас карта захвата только с одним портом…
Статья переведена и опубликована с разрешения автора (Jasper Bongertz) только для сайта packettrain.net
Использование материала статьи без согласования запрещено!