Методы коммутации в сетях ПД (стр. 2 из 5)

Таблица 1 - Нормы на сети ТФОП в сравнении с сетями Х.25

Параметр	1	2
Время установки соединения, с	3-12	1-2
Потери вызовов, %	3-13	0,5-3
Коэффициент необнаруженных ошибок	5×10-4

Доступ ООД, рисунок 4, работающих в стартстопном режиме, в сеть ПФ-КП осуществляется через устройство сборки-разборки пакетов – СРП. В зависимости от типа оконечного оборудования – стартстопного (асинхронного) или пакетного (синхронного) – и от типа соединения различают четыре схемы доступа.

Рисунок 4 - Схема доступа ООД к сети ПФ

Процесс передачи данных начинается с момента, когда некоторый прикладной процесс пользователя-отправителя создает файл или несколько файлов, которые должны быть отправлены по адресу прикладного процесса пользователя-получателя и дает сигнал на их передачу. С этого момента ППП отправителя начинает взаимодействовать с протоколами верхних уровней ООД отправителя, которые с помощью протоколов нижних уровней передают файлы по сети ПД в ППП получателя. Процесс передачи данных заканчивается, когда файлы оказываются в той области памяти ЭВМ получателя, которая закреплена за ППП адресата.

3 МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ И РЕЖИМЫ ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТОВ

Распределение потоков сообщений с целью доставки каждого сообщения по адресу осуществляется на узлах коммутации с помощью коммутационных устройств. Система распределений потоков сообщений в УК получила название системы коммутации. Под коммутацией в сетях ПДИ условимся понимать совокупность операций, обеспечивающих в узлах коммутации передачу информации между входными и выходными устройствами в соответствии с указанным адресом. В системах ПД нашел применение метод КП, который является разновидностью коммутации с накоплением. При коммутации с накоплением (КН) ОП имеет постоянную прямую связь со своим УК и передает на него информацию. Затем эта информация передается через узлы коммутации другим абонентам, причем в случае занятости исходящих каналов, информация запоминается в узлах и передается по мере освобождения каналов в нужном направлении. При КП сообщения разбиваются на меньшие части, называемые пакетами, каждый из которых имеет установленную максимальную длину. Эти пакеты нумеруются и снабжаются адресами и прокладывают себе путь по сети (методом передачи с промежуточным хранением), которая их коммутирует. Т.о. множество пакетов одного и того же сообщения может передаваться одновременно, что и является одним из главных преимуществ систем КП (передача данных напоминает течение по трубе), таблица 2. Приемник в соответствии с заголовками пакетов выполняет сшивку пакетов в исходное сообщение и отправляет его получателю. Благодаря возможности не накапливать сообщения целиком в узлах коммутации не требуется внешних запоминающих устройств, и вполне можно ограничиться оперативной памятью, а в случае ее переполнения использовать различные механизмы «притормаживания» передаваемых пакетов в местах их генерации.

Части одного и того же сообщения могут в одно и тоже время находиться в различных каналах связи, более того, когда начало сообщения уже принято, его конец отправитель может еще даже не передавать в канал.

Таблица 2 - Параметры метода КП

Параметры ПД	КП
Скорость передачи	Средняя
Избыточность	Наибольшая
Возможность диалога	Есть
Задержка установления соединения	Наименьшая
Использование канала	Наилучшее
Потребность в промежуточной памяти	Ограниченная
Вероятность отказа из-за занятости каналов	Средняя
Возможность работы абонентов с разными скоростями и типами терминалов	Есть

В сети с КП следующий процесс передачи, рисунок 5:

Вводимое в сеть сообщение разбивается на части - пакеты длиной обычно до 1000-2000 единичных интервалов, содержащие адрес ОП получателя. Указанное разбиение осуществляется или в оконечном пункте, если он содержит ЭВМ, или в ближайшем к ОП УК;

Если разбиение сообщения на пакеты происходит в УК, то дальнейшая передача пакетов осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в УК целого сообщения;

В узле ПК пакет запоминается в оперативной памяти (ОЗУ) и по адресу определяется канал, по которому он должен быть передан;

Если этот канал к соседнему узлу свободен, то пакет немедленно передается на соседний узел КП, в котором повторяется та же операция;

Если канал к соседнему узлу занят, то пакет может небольшое время храниться в ОЗУ до освобождения канала;

При хранении пакеты устанавливаются в очереди по направлению передачи, причем длина очереди не превышает 3-4 пакетов. Если длина очереди превышает допустимую, пакеты стираются из памяти ОЗУ и их передача должна быть повторена.

Пакеты, относящиеся к одному сообщению, могут передаваться по разным маршрутам в зависимости от того, по какому из них в данный момент они с наименьшей задержкой могут пойти к адресату. В связи с тем, что время прохождения до сети пакетов одного сообщения может быть различным (в зависимости от маршрута и задержек в УК), порядок их перехода в ОП (к получателю) может не соответствовать порядку пакетов.

Рисунок 5 - Метод КП

Способы пакетной коммутации

Существует два способа пакетной коммутации. Первый способ – это способ датаграммной, второй – способ виртуальных соединений.

1. Датаграммный метод (ДМ).

ДМ эффективен для передачи коротких сообщений. Он не требует громоздкой процедуры установления соединения между абонентами, рисунок 6. Термин датаграмма применяют для обозначения самостоятельного пакета движущегося по сети независимо от других пакетов. Пакеты доставляются получателю различными маршрутами. Эти маршруты определяются сложившейся динамической ситуацией на сети. Каждый пакет снабжается необходимым служебным маршрутным признаком, куда входит и адрес получателя.

Пакеты поступают на прием не в той последовательности, в которой они были переданы, поэтому приходиться выполнять функции связанные со сборкой пакетов.

Получив датаграмму, узел коммутации направляет ее в сторону смежного узла максимально приближенного к адресату. Когда смежный узел подтверждает получение пакета, узел коммутации стирает его в своей памяти. Если подтверждение не получено, узел коммутации (УК) отправляет пакет в другой смежный узел, и так до тех пор, пока пакет не будет принят.

Все узлы, окружающие данный УК ранжируются по степени близости к адресату, и каждому присваивается 1, 2 и т.д. ранг.

Пакет сначала посылается в узел первого ранга, при неудаче – в узел второго ранга и т.д.

Эта процедура называется алгоритмом маршрутизации. Существуют алгоритмы, когда узел передачи выбирается случайно, и тогда каждая датаграмма будет идти по случайной траектории.

Датаграммный режим объединяет в себе сетевой и транспортный уровень, поэтому протокол передачи сети Internet называется протоколом TCP/IP, где протокол ТСР – протокол четвертого транспортного уровня, а IP – сетевой протокол.

Датаграммный режим используется, в частности, в Internet в протоколах UDP (UserDatagramProtocol) и TFTP (TrivialFileTransferProtocol).

Рисунок 6 - Датаграммный метод передачи

2. Виртуальный метод (ВМ).

В ВМ предполагается предварительное установление маршрута передачи всего сообщения от отправителя до получателя с помощью специального служебного пакета – запроса на соединение, рисунок 7. Для этого пакета выбирается маршрут, который в случае согласия получателя этого пакета на соединение закрепляется для прохождения по нему всего трафика. Т.е. пакет запроса на соединение как бы прокладывает путь через сеть, по которому пойдут все пакеты, относящиеся к этому вызову. В этом есть что-то общее от процедуры коммутации каналов, когда сигнал запроса проходит через сеть, и в соответствии с его путем, происходит коммутация сквозного канала, по которому потом пойдут данные. Здесь есть принципиальное отличие, которое отражено уже в названии самого соединения. В телефонной сети коммутируется реальный физический тракт, а в пакетной сети – воображаемый (виртуальный) тракт. Виртуальным он называется потому, что ему соответствует не сам канал, а логическая связка между отправителем и получателем.

Рисунок 7 - Виртуальный метод передачи

В виртуальной сети абоненту-получателю направляется служебный пакет, прокладывающий виртуальное соединение. В каждом узле этот пакет оставляет распоряжение вида: пакеты k-ого виртуального соединения, пришедшие из i-ого канала следует направлять в j-й канал. Т.о. виртуальное соединение существует только в памяти управляющего компьютера. Дойдя до абонента-получателя, служебный пакет запрашивает у него разрешение на передачу, сообщив какой объем памяти понадобится для приема. Если его компьютер располагает такой памятью и свободен, то посылается согласие абоненту-отправителю на передачу сообщения. Получив подтверждение, абонент-отправитель приступает к передаче сообщения обычными пакетами.