Проектирование компьютерных сетей (стр. 4 из 7)
Коммутация пакетов отличается от коммутации каналовтем, что передача данных происходит по виртуальным каналам. По запросу в сетиобщего пользования происходит выделение определенной полосы. Между двумяпунктами, обменивающимися данными через сеть с пакетной коммутацией, нет прямойфизической связи. В виртуальном канале на каждый вызов устанавливаетсяопределенный маршрут и все пакеты данного сеанса проходят через сеть по этомумаршруту. Передаваемые данные разбиваются на короткие пакеты, которые затемпередаются по сети. В месте назначения эти пакеты вновь собираются в исходномформате.
Вотнекоторые преимущества коммутации пакетов:
- более высокая эффективностьканалов связи, так как длинные транспортные каналы динамически распределяютсямежду многими вызовами и пользователями;
- Эффективное управление нагрузкой -буферизация в сети дает возможность выдерживать временные пики нагрузки безблокирования;
- Преобразование скорости передачиданных - обмен данными может протекать между пользователями, работающими сразными скоростями передач;
- Уменьшение затрат за счет того,что сетевые ресурсы распределяются между большим количеством пользователей
Всвою очередь при использовании коммутации пакетов применяется 2 способапередачи данных: дейтаграммный и виртуальный.
При виртуальном способе передачаданных происходит в виде последовательностей, связанных в цепочки пакетов,естественном порядке по устанавливаемому маршруту. При этом в отличие откоммутации каналов линии связи могут разделяться многими сообщениями, когдапопеременно по каналу передаются пакеты разных сообщений (это так называемыйрежим временного мультиплексирования, иначе TDM - Time Division Method), илизадерживаться в промежуточных буферах. Предусматривается контроль правильностипередачи данных путем посылки от получателя к отправителю подтверждающегосообщения - положительной квитанции. Этот контроль возможен как во всехпромежуточных узлах маршрута, так и только в конечном узле. Он можетосуществляться старт-стопным способом, при котором отправитель до тех пор непередает следующий пакет, пока не получит подтверждения о правильной передачепредыдущего пакета, или способом передачи "в окне". Окно можетвключать N пакетов, и возможны задержки в получении подтверждений на протяженииокна. Так, если произошла ошибка при передаче, т.е. отправитель получаетотрицательную квитанцию относительно пакета с номером K, то нужна повторнаяпередача и она начинается с пакета K
Например,в сетях можно использовать переменный размер окна. Так, в соответствии срекомендацией документа RFC-793 время ожидания подтверждений вычисляется поформуле
T ож= 2*Tср, где Tср := 0,9*Tср + 0,1*Ti,
Tср- усредненное значение времени прохода пакета до получателя и обратно,
Ti- результат очередного измерения этого времени.
Основноесвойство виртуального канала - это сохранение порядка поступления пакетов. Этоозначает, что отсутствие одного пакета в пункте назначения исключаетвозможность поступления всех следующих пакетов. Организация виртуального каналамежду двумя пользователями равносильно выделению им дуплексного канала связи,по которому данные передаются в их естественной последовательности. Виртуальныйканал сохраняет все преимущества способа - “коммутация пакетов” в отношениискорости передачи данных и мультиплексирования, но добавляет к ним еще односвойство, а именно - сохраняет естественную последовательность данных.
Виртуальный канал - логическое, протокольно-независимоесоединение, устанавливаемое в сети пакетной коммутации по протоколу Frame Relay,между двумя оконечными устройствами, обеспечивающими пользовательский интерфейсEthernet по стандарту 10BaseT и характеризующееся следующими параметрами:
· пропускная способность;
· среда передачи на абонентскойсубмагистрали.
Пользовательский интерфейс Ethernet образуется навыходе маршрутизатора Cisco 1601, подключенного к выделенному каналу ссоответствующей пропускной способностью к центру пакетной коммутации по стыкуV.35.
Виртуальные каналы могут использоваться для соединениятерриториально разнесенных объектов как по схеме точка - точка, так и по схемемультиточка или звезда.
Виртуальные каналы сети пакетной коммутации,построенной на базе сети SDH и вторичной сети выделенных каналов. Эффективныйспособ соединения географически удаленных локальных вычислительных сетей. FrameRelay совместим со всеми протоколами, наиболее часто используемыми в ЛВС (TCP,Novell IPX, DECNET или NETBIOS). Этот протокол обеспечивает эффективную работупо каналам связи высокого качества. Позволяет эффективно передаватьнеравномерно распределенный по времени трафик. Обеспечивает малое времязадержки при передаче информации через сеть. В отличие от вторичной сетивыделенных каналов, для организации нового соединения нет необходимостиустанавливать дополнительную аппаратуру. В стоимость услуги также входитустановка модема для оптической или медной линии и маршрутизатора с портом10-BaseT для подключения локальной сети клиента
При централизованной маршрутизация в сети виртуальныхканалов отправитель в адресат устанавливают виртуальный канал и маршрут междуними фиксируется на время сеанса связи. Решение об изменении маршрута междуданной парой отправитель-адресат может приниматься только до начала сеансасвязи.
Непосредственнойпричиной перегрузок в сети связи является чрезмерная загруженность каналовсвязи. Поэтому заполняются буфера сетевых процессов (СП) в узлах, возникаютблокировки. Было предложено использовать измеренную интенсивность потоков вканалах в качестве основного параметра системы управления потоками, которая объединяетфункции маршрутизации пакетов и ограничения нагрузки в сети связи. В этомслучае для каждого канала устанавливают пороговые значения интенсивностипотоков и различают несколько состояний каналов, например:
· нормальное, когда интенсивностьпотока в канале не превосходит 70% теоретически возможной;
· предупреждающее - 70-80%;
· тревожное - более 80%.
Узлы сети обмениваются маршрутнымитаблицами, отражающими состояния каналов для каждого узла-адресата, чтопозволяет в каждом узле принимать решения по управлению потоками в зависимостиот состояний канатов. Возможны различные варианты таких алгоритмов управленияпотоками. Например, когда в узле выходящий канал выбранного маршрута находитсяв предупреждающем состоянии, то пакет ставится в очередь к этому каналу, какпри нормальных условиях, а отправителю посылается блокирующее сообщение,предписывающее ограничить поток. Если канал находится в тревожном состоянии, топакет отбрасывается.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯЧАСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РИВС.
3.1. АНАЛИЗТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Проектирование распределенной вычислительной сетидля региональных вертикальных связей проводилось в 11 регионах. Каждый регионбыл оптимизирован в соответствии с заданием в программе NET-PRO. При детализации этапа проектирования вертикальной сетипередачи данных использовались все вертикальные регионы, а при горизонтальнойсети передачи данных осуществлялся анализ всех возможных топологий. Главнымикритериями при проектировании были выбор оптимальной проектируемой топологии ис критерием оптимизации по общей стоимости сети, при этом максимальное времязадержки составляет не более 14сек., а среднее время задержки не превышает1сек. Это достигалось увеличением числа переприемов между абонентскимипунктами. В результате выяснилось, что самым оптимальной получаетсязвездообразная структура, а самой не выгодной кольцевая, так как в ней даже неудалось избавиться от «плохих маршрутов».
| № п/п | № региона | Кол-во городов (узлов) |
| 1 | 1 | 19 |
| 2 | 2 | 18 |
| 3 | 3 | 17 |
| 4 | 4 | 8 |
| 5 | 5 | 7 |
| 6 | 6 | 16 |
| 7 | 7 | 10 |
| 8 | 8 | 15 |
| 9 | 9 | 21 |
| 10 | 10 | 18 |
| 11 | 11 | 19 |
| Всего: | 11 | 168 |
3.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕРЕГИОНАЛЬНЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ