Принцип роботи віртуального каналу

Якщо метою є прокладка для всіх пакетів потоку єдиного шляху через мережу, то необхідною (але не завжди єдиною) ознакою такого потоку повинна бути наявність для всіх його пакетів загальних точок входу в мережу і виходу з мережі. Саме для передачі таких потоків в мережі створюються віртуальні канали. Між двома кінцевими вузлами можуть бути прокладені декілька віртуальних каналів, які повністю співпадають відносно шляху проходження через транзитні вузли, так і такі, що відрізняються.

Мережа тільки забезпечує можливість передачі трафіку уздовж віртуального каналу, рішення ж про те, які саме потоки передаватимуться по цих каналах, приймають самі кінцеві вузли. Вузол може використовувати один і той же віртуальний канал для передачі всіх потоків, які мають загальні з даним віртуальним каналом кінцеві точки, або ж тільки частини з них.

Наприклад, для потоку реального часу можна використовувати один віртуальний канал, а для трафіку електронної пошти – інший. У останньому випадку різні віртуальні канали пред’являтимуть різні вимоги до якості обслуговування, і задовольнити їх потенційно буде простіше, ніж у тому випадку, коли поодинці віртуальному каналу передається трафік з різними вимогами до параметрів QOS.

Важливою особливістю мереж з віртуальними каналами є використання локальних адрес пакетів при ухваленні рішення про просування.

Замість достатньо довгої адреси вузла призначення (його довжина повинна дозволяти унікально ідентифікувати всі вузли і підмережі в мережі, так, технологія АТМ, наприклад, оперує з адресами завдовжки в 20 байт) застосовується локальна, тобто змінна від вузла до вузла влучна, якою позначаються всі пакети, що переміщаються по певному віртуальному каналу.

Ця мітка в різних технологіях називається по-різному: номер логічного каналу (Logical Channel number, LCN) в технології Х.25, ідентифікатор з’єднання рівня каналу даних (Data Link Connection Identifier, DLCI) в технології frame relay, ідентифікатор віртуального каналу (Virual Channel Identifier, VCI) в технології АТМ.

Проте призначення її скрізь однакове – проміжний вузол, який називається в цих технологіях комутатором, читає значення влучні із заголовка пакету, що прийшов, і проглядає свою таблицю комутації, в якій вказується, на який вихідний порт потрібно передати пакет, що прийшов.

Таблиця комутації містить записи тільки про ті, які проходять через даний комутатор віртуальних каналів, а не про всі наявні в мережі вузли. Зазвичай в крупній мережі кількість прокладених через вузол віртуальних каналів істотно менша кількості вузлів і підмереж, тому розмір таблиці комутації набагато менший таблиці маршрутизації, а, отже, перегляд її займає значно менше часу і не вимагає від комутатора великої обчислювальної потужності.

Ідентифікатор віртуального каналу також набагато коротший за адресу кінцевого вузла – з тієї ж причини, – тому і надмірність заголовка пакету, який тепер не містить довгої адреси, а переносить по мережі тільки ідентифікатор, істотно менша.

Існують два типи віртуальних каналів:

· комутовані (Switched Virtual Circuits, SVC);

· постійні (Permanent Virtual Circuits, PVC).

SVC – тимчасові з’єднання для одноразової передачі даних, які потребують від пристроїв утворення, підтримки та розірвання сеансу.

PVC – постійні з’єднання, які використовуються для частої постійної взаємодії. Створення та завершення сеансу не потрібні. Сеанс є завжди активним і пристрої можуть розпочинати передачу будь-коли.

 

 

Білет № 4

Локальні мережі

Важлива подія, що вплинула на еволюцію комп’ютерних мереж, відбулася на початку 70-х років. В результаті технологічного прориву в області виробництва комп’ютерних компонентів з’явилися великі інтегральні схеми (БІС). Їх порівняно невисока вартість і хороші функціональні можливості привели до створення міні-комп’ютерів, які стали реальними конкурентами мейнфреймів.

Емпіричний закон Гроша перестав відповідати дійсності, оскільки десяток міні-комп’ютерів, маючи ту ж вартість, що і мейнфрейм, виконував деякі завдання (як правило, добре що розпаралелюють) швидше.

Навіть невеликі підрозділи підприємств дістали можливість мати власні комп’ютери. Міні-комп’ютери виконували завдання управління технологічним устаткуванням, складом і інші завдання рівня відділу підприємства. Таким чином, з’явилася концепція розподілу комп’ютерних ресурсів по всьому підприємству.

Проте при цьому всі комп’ютери однієї організації по колишньому продовжували працювати автономно (мал. 1.3).

Мал. 1.3. Автономне використання декількох міні-комп’ютерів на одному підприємстві

 

Мал. 1.4. Різні типи зв’язків по-перше локальних мережах

Але йшов час, потреби користувачів обчислювальної техніки росли. Їх вже не задовольняла ізольована робота на власному комп’ютері, їм хотілося в автоматичному режимі обмінюватися комп’ютерними даними з користувачами інших підрозділів. Відповіддю на цю потребу стала поява перших локальних обчислювальних мереж (мал. 1.4).

Локальні мережі (Local Area Networks, LAN) – це об’єднання комп’ютерів, зосереджених на невеликій території, зазвичай в радіусі не більше 1-2 км., хоча в окремих випадках локальна мережа може мати і протяжніші розміри, наприклад в декілька десятків кілометрів. У загальному випадку локальна мережа є комунікаційною системою, що належить одній організації.

 

На перших порах для з’єднання комп’ютерів один з одним використовувалися не-стандартні програмно-апаратні засоби. Різноманітні пристрої сполучення, що використовують свій власний спосіб представлення даних на лініях зв’язку, свої типи кабелів і т.

п., могли сполучати тільки ті конкретні моделі комп’ютерів, для яких були розроблені, наприклад, міні-комп’ютери PDP-11 з мейнфреймом IBM 360 або комп’ютери «Наїрі» з комп’ютерами «Дніпро». Така ситуація створила великий простір для творчості студентів – назви багатьох курсових і дипломних проектів починалися тоді із слів «Пристрій сполучення.».

В середині 80-х років положення справ в локальних мережах стало кардинально мінятися. Затвердилися стандартні технології об’єднання комп’ютерів в мережу – Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, декілька пізніше – FDDI. Могутнім стимулом для їх появи послужили персональні комп’ютери.

Ці масові продукти з’явилися ідеальними елементами для побудови мереж – з одного боку, вони були достатньо могутніми для роботи мережевого програмного забезпечення, а з іншої – явно потребували об’єднання своєї обчислювальної потужності для вирішення складних завдань, а також розділення дорогих периферійних пристроїв і дискових масивів.

Тому персональні комп’ютери стали переважати в локальних мережах, причому не тільки як клієнтські комп’ютери, але і як центри зберігання і обробки даних, тобто мережевих серверів, потіснивши з цих звичних ролей міні-комп’ютери і мейнфрейми.

Всі стандартні технології локальних мереж спиралися на той же принцип комутації, який був з успіхом випробуваний і довів свої переваги при передачі трафіку даних в глобальних комп’ютерних мережах, – принцип комутації пакетів.

Стандартні мережеві технології перетворили процес побудови локальної мережі з мистецтва в рутинну роботу. Для створення мережі досить було придбати сете-виє адаптери відповідного стандарту, наприклад Ethernet, стандартний кабель, приєднати адаптери до кабелю стандартними роз’ємами і встановити на комп’ютер одну з популярних мережевих операційних систем, наприклад Novell NetWare.

Після цього мережа починала працювати і подальше приєднання кожного нового комп’ютера не викликало жодних проблем – природно, якщо на нім був встановлений мережевий адаптер тієї ж технології.

Розробники локальних мереж привнесли багато нового в організацію роботи користувачів. Так, набагато простіше і зручніше стало діставати доступ до спільно використовуваних мережевих ресурсів – на відміну від глобальної в локальній мережі користувач звільняється від запам’ятовування складних ідентифікаторів ресурсів, що розділяються.

Для цих цілей система надає йому список ресурсів в зручній для сприйняття формі, наприклад у вигляді деревовидної графічної структури («дерева» ресурсів).

Ще один прийом, що раціоналізував роботу користувача в локальній мережі, полягає в тому, що після з’єднання з видаленим ресурсом користувач дістає можливість обра-щаться до нього за допомогою тих же команд, які він використовував при роботі з локаль-нимі ресурсами.

Наслідком і одночасно рушійною силою такого прогресу ста-ло поява величезного числа непрофесійних користувачів, звільнених від необхідності вивчати спеціальні (і достатньо складні) команди для мережевої роботи.

Може виникнути питання – чому всі ці зручності користувачі отримали тільки з приходом локальних мереж? Головним чином, це пов’язано з використанням в локальних мережах якісних кабельних ліній зв’язки, на яких навіть мережеві адап-тери першого покоління забезпечували швидкість передачі даних до 10 Мбит/с.

При не-великій протяжності, властивій локальним мережам, вартість таких ліній зв’язку була цілком прийнятною. Тому економне витрачання пропускної спроможності каналів, яке було однією з головних цілей технологій ранніх глобальних мереж, ніколи не виходило на перший план при розробці протоколів локальних мереж.

У та-ких умовах основним механізмом прозорого доступу до мережевих ресурсів локаль-них мереж стали періодичні широкомовні оголошення серверів про свої ре-сурсах і послуги. На підставі таких оголошень клієнтські комп’ютери складали списки наявних в мережі ресурсів і надавали їх користувачеві.

Кінець 90-х виявив явного лідера серед технологій локальних мереж – сімейство Ethernet, в яке увійшли класична технологія Ethernet 10 Мбит/с, а також Fast Ethernet 100 Мбит/с і Gigabit Ethernet 1000 Мбит/с. Прості алгоритми роботи предоп-ределілі низьку вартість устаткування Ethernet.

Широкий діапазон ієрархії сько-ростей дозволяє раціонально будувати локальну мережу, застосовуючи ту технологію семей-ства, яка найбільшою мірою відповідає завданням підприємства і потребам користувачів. Важливо також, що всі технології Ethernet дуже близькі один до одного за принципами роботи, що спрощує обслуговування і інтеграцію цих мереж.