1.4. Транспортная часть сети
1.4.1.Коммутация маршрутов, пакетов, сообщений
Существует два фундаментальных подхода к построению транспортной части сети:
- коммутация маршрутов (circuit switching)
- коммутация пакетов (packet switching)
В сетях коммутационных маршрутов ресурсы для обеспечения соединения между двумя СЭВМ (буферы, пропускная способность линии) резервируется вдоль всего пути на всё время связи.
В сетях коммутационных пакетов эти ресурсы не резервируются: сообщения сети используют ресурсы по требованию и, следственно, эти сообщения могут оказаться в состоянии ожидания (т.е. возникнет очередь) линии связи.
Массовые телефонные сети являются примером коммутационных маршрутов. Рассмотрим голосовое или факсимильное сообщение, рассылаемое по сети. Перед посылкой сообщения должно быть установлено соединение между отправителем и получателем. В противоположность рассмотренному нами TCP соединению это соединение должно быть постоянным и для него маршрутизаторы на пути поддерживают информацию, о его состоянии. На телефонном жаргоне это соединение называется канал. Когда сеть образует соединение (установлен канал), также резервируется постоянная скорость передачи данных по линии. Это резервирование позволяет отправителю передавать данные с гарантированной постоянной скорость.
Современный Internet полностью является сетью с коммутацией пакетов. Пакеты посылаются без резервации какой-либо скорости пропускания через набор линий связи. Если какая-либо из линий перегружена из-за того, что по ней необходимо передать большое число пакетов, тогда пакет будет ожидать в буфере отправителя, т.е. возникает задержка delay.
Internet является максимальностарательной (best efforts)с точки зрения своевременной доставки пакетов, но не предоставляет никаких гарантий. Не всегда сеть можно отнести к одному из типов комммутативных маршрутов или коммутативных пакетов.
Уплотнение (мультипликсирование)
Канал линии связи реализован с помощью частичного уплотнения (frequency-division multiplexing = FDM) или временнрго уплотнения (time-division multiplexing = TDM).При FDM частичный спектр линии разделяется между соединителями, установленными через линию.
Для каждого соединения на время его существования выделяется частичная полоса. В телефонных линиях типичная ширина этой полосы (width of band) 4 КГЦ
Современные тенденции: заменять FDM на TDM.
- При TDM время делится на кадры фиксированной длины, каждый кадр на фиксированное количество участков.
- Когда сеть устанавливает соединение, она выделяет временной участок в каждом кадре.
При TDM скорость передачи равна произвольной скорости передачи кадра на количество бит в участке, так если скорость равно 8000 кадров/сек, а в участке 8 битов, то скорость передачи равна 64 kBPS.
- выделенный канал не используется при малом числе абонентов.
- установка каналов по всему маршруту и резервирование по нему полос пропускания трудоемко и требует сложного програмного обеспечения координирующего операцией по всему маршруту.
Коммутация пакетов
Ранее указывалось, что протоколы такого прикладного уровня обмена сообщениями (message) .Сообщения могут быть управляемыми или содержать данные (постскрипт (postscript) web-страницы, аудио записи). В сетях коммутативных пакетов отправитель разбивает сообщения на короткие пакеты (packets) .Каждый из этих пакетов проходит по линии связи коммутаторам пакетов (packet switch) которые также называются маршрутизаторами (router). Пакеты через линии связи передаются с максимальной для нее скоростью.
Большинство коммутаторов пакетов используют операции хранить-отправить (store-and-forward),это означае, что коммутатор должен получить пакет целиком до начала его отправки далее, при этом возможна задержка процесса отправки (s-a-f-delay),величина которой пропорционально длине пакетов. Так если длина пакета ровна L и отправляется по линии со скоростью равной R bps, то величина задержки ровна L/R секунд.
Каждый маршрутизатор имеет много буферов (очередей). Каждая линия имеет входной (input) и выходной (output).
Выходные буферы играют ключевую роль в коммутации пакетов. Если прибывающий пакет должен быть выведен по линии, которая занята, он ожидает в выходном буфере, так возникает еще одна задержка очереди (queing delay).Эти задержки сильно вольируются и зависят от уровня переполнени сети, т.к. объем буферов конечен, они могут переполниться, и при этом появляется потеря пакетов (packet loss) и, что важно, при этом отбрасывается прибывший пакет, либо находится в очереди (алгоритм RED).
Лекцию набрал Пытько Артём
