Що представляє собою комутація повідомлень?

Під комутацією повідомлень розуміється передача єдиного блоку даних між транзитними комп'ютерами мережі з тимчасовою буферизацією цього блоку на диску кожного комп'ютера. Повідомлення на відміну від пакета має довільну довжину, що визначається не технологічними розуміннями, а змістом інформації, що складає повідомлення. Наприклад, повідомленням може бути текстовий документ, файл із кодом програми, електронний лист. Транзитні комп'ютери можуть з'єднуватися між собою як мережею з комутацією пакетів, так і мережею з комутацією каналів. Повідомлення зберігається в транзитному комп'ютері на диску, причому час збереження може бути досить великим, якщо комп'ютер завантажений іншими роботами чи мережа тимчасово перевантажена.

При використанні такої форми комутації фізичний шлях між абонентами попередньо не встановлюється. Натомість, коли відправник бажає відправити дані, вони зберігаються на найближчій комутаційній станції (тобто на першому маршрутизаторі), а далі стрибками від одного до другого маршрутизатора передаються далі. Кожен блок приймається повністю, аналізується на наявність помилок, після чого пересилається далі. В мережах такий прийом називається передачею з проміжним зберіганням.

Еталонна модель OSI.

Модель OSI визначає різні рівні взаємодії систем, дає їм стандартні імена і вказує, які функції повинен виконувати кожний рівень. У моделі OSI засоби взаємодії діляться на сім рівнів: прикладний, представницький, сеансовий, транспортний, мережевий, канальний і фізичний. Кожен рівень має справу з одним певним аспектом взаємодії мережевих пристроїв.

Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодії, реалізовані операційною системою, системними утилітами, системними апаратними засобами. Модель не включає засоби взаємодії додатків кінцевих користувачів. Свої власні протоколи взаємодії додатки реалізовують, звертаючись до системних засобів. Тому необхідно розрізняти рівень взаємодії додатків і прикладний рівень.

Слід також мати на увазі, що додаток може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI.

У стандартах ISO для позначення одиниць даних, з якими мають справу протоколи різних рівнів, використовується загальна назва протокольний блок даних (Protocol Data Unit, PDU). Для позначення блоків даних певних рівнів часто використовуються спеціальні назви: кадр (frame), пакет (packet), дейтаграма (datagram), сегмент (segment).

У моделі OSI розрізнюються два основних типи протоколів. У протоколах з встановленням з'єднання (connection-oriented) перед обміном даними відправник і одержувач повинні спочатку встановити з'єднання і, можливо, вибрати деякі параметри протоколу, які вони будуть використовувати при обміні даними. Після завершення діалогу вони повинні розірвати це з'єднання. Телефон - це приклад взаємодії, заснованої на встановленні з'єднання.

Друга група протоколів - протоколи без попереднього встановлення з'єднання (connectionless). Такі протоколи називаються також дейтаграмним протоколами. Відправник просто передає повідомлення, коли воно готове.

Білет №6

1.Комп’ютерні мережі - окремий випадок розподілених систем
Комп'ютерні мережі належать до розподілених (або децентралізованих) обчислювальних систем. Оскільки основною ознакою розподіленої обчислювальної системи є наявність декількох центрів обробки даних, то поряд з комп'ютерними мережами до розподілених систем відносять також мультипроцесорні комп'ютери і багатомашинні обчислювальні комплекси.
Мультипроцесорні комп'ютери
У мультипроцесорних комп'ютерах є декілька процесорів, кожний з яких може відносно незалежно від інших виконувати свою програму. У мультипроцесорі існує загальна для всіх процесорів операційна система, яка оперативно розподіляє обчислювальне навантаження між процесорами. Взаємодія між окремими процесорами організується найбільш простим способом - через загальну оперативну пам'ять.Сам по собі процесорний блок не є закінченим комп'ютером і тому не може виконувати програми без інших блоків мультипроцесорного комп'ютера - пам'яті і периферійних пристроїв. Всі периферійні пристрої є для всіх процесорів мультипроцесорної системи загальними. Територіальну розподіленість мультипроцесор не підтримує - всі його блоки розташовуються в одному або декількох близько розташованих конструктивах, як і у звичайного комп'ютера.Основна перевага мультипроцесора - його висока продуктивність, яка досягається за рахунок паралельної роботи декількох процесорів. Тому що при наявності загальної пам'яті взаємодія процесорів відбувається дуже швидко, мультипроцесори можуть ефективно виконувати навіть додатки з високим ступенем зв'язку за даними.Ще однією важливою властивістю мультипроцесорних систем є відмовостійкість, тобто здатність до продовження роботи при відмовах деяких елементів, наприклад процесорів або блоків пам'яті. При цьому продуктивність, природно, знижується, але не до нуля, як у звичайних з истема, в яких відсутня надмірність.
2.Коммутация пакетов

Комутація пакетів – це техніка комутації абонентів, яка була спеціально розроблена для ефективної передачі комп'ютерного трафіку, що забезпечує ефективне використання комп’ютерної мережі. При комутації пакетів всі передані користувачем мережі повідомлення розбиваються у вихідному вузлі на порівняно невеликі частини, що називаються пакетами. Пакети звичайно теж можуть мати змінну довжину,але у вузьких межах, наприклад від 46 до 1500 байт. Кожен пакет забезпечується заголовком, у якому вказується адресна інформація, необхідна для доставки пакета вузлу призначення, а також номер пакета, який буде використовуватисявузлом призначення для зборки повідомлення. Пакети транспортуються в мережіяк незалежні інформаційні блоки. Комутатори мережі приймають пакети від кінцевих вузлів і на підставі адресної інформації передають їх один одному, а вкінцевому підсумку - вузлу призначення.Комутатори пакетної мережі відрізняються від комутаторів каналів тим, що вони мають внутрішню буферну пам'ять для тимчасового зберігання пакетів, якщо вихідний порт комутатора в момент прийняття пакету зайнятий передачею іншого пакету. У цьому випадку пакет знаходиться деякий час у черзі пакетів у буферній пам'яті вихідного порту, а коли до нього дійде черга, то він передається наступному комутатора.

Переваги:

1)Ефективне використання мережі при передачі даних між парами користувачів.

2)Збільшення пропускної здатності мережі в цілому.

3)Незалежна комутація кожного пакету(добре при виході з ладу певної частини мережі або її завантаженості).

4)Відсутність затримок перед передачею даних.

5)Відсутність необхідності встановлення каналу.

6)Чудово підходить для передачі невеликого об’єму даних.

Недоліки:

1)Зменшення швидкості обміну даними між парою користувачів.

2) Незалежна комутація кожного пакету(погано, так як можуть бути затримки окремих пакетів, а отже і повідомлення в цілому)

7)Затримка для формування пакетів.

8)Збільшення об’єму службової інформації.

Віртуальні канали при передачі пакетів. У цьому випадку перед тим, як почати передачу даних між двома кінцевими вузлами, повинен бути встановлений віртуальний канал, який представляє собою єдиний маршрут, який з'єднує ці кінцеві вузли. Віртуальний канал може бути динамічним або постійним. Динамічний віртуальний канал встановлюється при передачі в мережу спеціального пакету - запиту на встановлення з'єднання.Цей пакет проходить через комутатори і «прокладає» віртуальний канал. Це означає, що комутатори запам'ятовують маршрут для даного з'єднання і під час вступу наступних пакетів даного з'єднання відправляють їх завжди по прокладеному маршруту. Постійні віртуальні канали створюються адміністраторами мережі шляхом ручного налаштування комутаторів.При відмові комутатора або каналу на шляху віртуального каналу з'єднання розривається, і віртуальний канал потрібно прокладати заново. При цьому він, природно, обійде відмовили ділянки мережі.При використанні методу віртуальних каналів час, витрачений на встановлення віртуального каналу, компенсується наступною швидкою передачею усього потоку пакетів. Комутатори розпізнають приналежність пакету до віртуального каналу за спеціальною мітці - номером віртуального каналу, а не аналізують адреси кінцевих вузлів, як це робиться при дейтаграмному методі.

 

3.Манчестерський код
У локальних мережах до недавнього часу найпоширенішим методом кодування був так званий манчестерський код. Він застосовується в технологіях Ethernet і Token Ring.

У манчестерському коді для кодування одиниць і нулів використовується перепад потенціалу, тобто фронт імпульсу. При манчестерському кодуванні кожен такт ділиться на дві частини. Інформація кодується перепадами потенціалу, що відбуваються в середині кожного такту. Одиниця кодується перепадом від низького рівня сигналу до високого, а нуль - зворотним перепадом. На початку кожного такту може відбуватися службовий перепад сигналу, якщо потрібно представити кілька одиниць або нулів підряд. Так як сигнал змінюється принаймні один раз за такт передачі одного біта даних, то манчестерський код володіє хорошими самосинхронізуючими властивостями. У нього також немає постійної складової, а основна гармоніка в гіршому випадку (при передачі послідовності одиниць або нулів) має частоту N Гц, а в кращому (при передачі одиниць, що чергуються і нулів) вона дорівнює N / 2 Гц, як і у кодів AMI або NRZ. У середньому ширина смуги манчестерського коду в півтора рази вужчий, ніж у біполярного імпульсного коду, а основна гармоніка коливається поблизу значення 3N / Манчестерський код має ще одну перевагу перед біполярним імпульсним кодом. В останньому для передачі даних використовуються три рівня сигналу, а в манчестерському - два.

Білет №7