Коммутация пакетов и каналов

Решение задач коммутации выполняется на основе 2 подходов.

1- это коммутация пакетов.

2- это коммутация каналов.

Предложенная нагрузка - это скорость поступления данных от пользователя на вход сети (МБ/сек).

Скорость передачи данных - это фактическая скорость потока данных прошедшего через сеть.

Пропускная способность линии связи - это максимальная возможная скорость передачи данных для этой линии связи.

Техника коммутации каналов используется в телефонных сетях смотри В.ОЛИФЕР “ОСНОВЫ К.С.” ОСНОВЫ стр 63-70.

Сети с коммутацией пакетов

Состоят из коммутаторов связанных физическими линиями связи. Такая сеть не создает для своих абонентов отдельных выделенных каналов связи. На пути следования данные могут задерживаться или даже теряться.

Главный принцип такой сети - это передача данных отдельными независимыми пакетами.

Фото

В зависимости от конкретной реализации технологии коммутации пакеты могут иметь фиксированную или переменную длину. В сетях с коммутацией пакетов для каждого из потоков вручную или автоматически определяется маршрут. Маршрут хранится в таблице коммутации на коммутаторах. Пакеты, принадлежащие одному или разным потокам могут перемешиваться между собой образовывать очереди и тормозить друг друга. На пути пакетов могут встретиться линии связи, имеющие разную пропускную способность. В зависимости от времени суток степень загруженности сети также меняется. Разделение данных на пакеты позволяет передавать не равномерный компьютерный трафик более эффективней.

Буферизация пакетов

Главное отличие пакетных коммутаторов от коммутаторов используемых в сетях с коммутацией каналов состоит в том что они имеют встроенную или внутреннюю память. Буферизация необходима для согласования 1. Скорости передачи данных в линиях связи, подключенных к интерфейсу коммутаторов. 2. Скорости поступления пакетов со скоростью коммутации.

Пакетные коммутаторы работают на основании одного из 3 методов продвижения пакетов.

1. Дейтаграмная передача
2. Передача с установлением логического соединения.
3. Передача с установлением виртуального канала.

Дейтаграмная передача

 

а

В

В

 

 

 

Признак	интерфейс
	А
	В
	В
	В
	С
	Д
	С
	С
	В
	С

 

Передача с установлением логического соединения

Процедура согласования двумя конечными узлами сети некоторых параметров процесса обмена пакетами, называется установлением логического соединения. Параметры, о которых договариваются два взаимодействующих узла, называются параметрами логического соединения.

1. Узел- инициатор соединения отправляет узлу-получателю служебный пакет с предложением установить соединение.
2. Если узел- получатель согласен с этим, то он посылает в ответ другой служебный пакет, подтверждающий установление соединения и предлагающий некоторые параметры, которые будут использоваться в рамках данного логического соединения. Это могут быть, например, идентификатор соединения, количество кадров, которые можно отправить без получения подтверждения, и т.п.
3. Узел-инициатор соединения может закончить процесс установления соединения отправкой 3 служебного пакета, в котором сообщит, что предложенные параметры ему подходят.

Вывод: этот метод работает медленно так как требуется время для установления соединения и он более безопасен.

Передача с установлением виртуального канала

Единственный заранее предложенный фиксированный маршрут, соединяющий конечные узлы в сети с коммутацией пакетов, называют виртуальным каналом.

Виртуальные каналы прокладываются для устойчивых информационных потоков. С целью выделения потока данных из общего трафика каждый пакет этого потока помечаются специальным видом признака- меткой.

Рис 2

 

Модель OSI

Межуровневый интерфейс- называют также интерфейс услуг, определяет набор функций(услуг), которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему.

Модули, поддерживающие протокол, а также межуровневые интерфейсы, называют протокольными сущностями или, для кратности, тоже протоколами.

Многоуровневый набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

В 1989 году международная организация по стандартизации(International Standard Organization) ISO выпустила модель эталонную модель взаимодействия открытых систем (Reference Model). Эта модель предполагает разбиение сетевого взаимодействия на 7 уровней.

7 прикладной уровень

6 уровень представительный

5 сеансовый уровень

4 транспортный уровень

3 сетевой уровень

2 канальный уровень

1 физический уровень

Рис 3

Примечание к рисунку.

Итак пусть например приложению А требуется передать файл приложению Б. для этого приложение А посылает сообщение-запрос клиенту файловой службы, которая, в соответствии с разделением функций в модели OSI, относится к прикладному уровню. На основании этого запроса клиент в соответствии с принятым протоколом формирует сообщение для передачи серверу файловой службы. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню.

 

1. Прикладной уровень- набор разнообразных протоколов с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры и гипертекстовые страницы, а также организуют свою совместную работу, единица данных которой оперируют прикладной уровень, обычно называются сообщением.

2. уровень представления- обеспечивает представление предаваемое по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне могут выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которым секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб.

3. Сеансовый уровень- обеспечивает управление взаимодействием сторон: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, и представляет средства синхронизации сеанса. Эти средства позволяют в ходе длинных передач сохранять информацию о состоянии этих передач в виде контрольных точек, чтобы в случаи отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов. Функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.

4. транспортный уровень- обеспечивает приложениям или верхним уровням стека- прикладному, представления и сеансовому- передачу данных с той степенью надежностью, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов транспортного сервиса, от низшего класса 0 до высшего класса 4. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспорный протокол, а главное- способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

5. сетевой уровень- служит для образования единой транспортной системы, объединяющий несколько сетей, называемой составной сетью. Решение этой задачи возлагается на конечные узлы и маршрутизаторы и включает решение следующих частных задач.

1 определение маршрута через составную сеть от узла- отправителя до узла- получателя

2 организацию продвижения данных по этому маршруту

3 согласование технологий при передаче данных из сети, построенной на одной технологии, в сеть, построенную на другой технологии

4 управление параметрами процесса передачи данных, такими как временные задержки, уровни загрузки линий связи и др.

5 создание надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями.

Данные, которые необходимо передать через составную сеть, поступают на сетевой уровень от вышележащего транспортного уровня. Эти данные снабжаются заголовком сетевого уровня, образуя пакет- так называется PDU сетевого уровня.

6. Канальный уровень- обеспечивает прозрачность соединения для сетевого уровня. Для этого он предлагает ему следующие услуги: 1 установление логического соединения между взаимодействующими узлами 2 согласование в рамках соединения скоростей передатчика и приемника информации 3 обеспечение надежной передачи, обнаружение и коррекция ошибок.

7. Физический уровень- поддерживает интерфейс с канальным уровнем. На стороне отправителя физический уровень получает с канального уровня кадры, рассматривая их как неструктурированный поток битов, которые он должен передать по физическим каналам связи, таким как коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель или цифровой территориальный канал.