Под коммутацией сообщений понимают коммутацию пакетов, когда сообщения целиком помещаются в пакет. Отметим, что в сети невыгодно иметь пакеты большого размера.
1.4.2 Маршрутизация в сетях.
Существует два класса сетей с коммутацией пакетов:
- с виртуальным каналом (Virtual Channel)
- Дейтаграммные (Datagram)
Примеры дейтаграммных сетей: Internet на базе IP, X.25, Frame Relay, ATM.
Сети с виртуальными каналами.
Виртуальный канал устанавливается перед началом соединения и является единственным маршрутом для данного соединения. Динамический виртуальныый канал устанавливается путем посылки запроса на соединение, которое проходит через коммутаторы и прокладывает виртуальный канал. При этом, коммутаторы запоминают маршрут и именно по нему пересылают все последующие пакеты. Статический виртуальный канал создается администраторами, путем ручной настройки.
При отказе одного из элементов маршрута, соединение разрывается и виртуальный канал нужно прокладывать заново (это основное отличие от дейтаграммных сетей).
Дейтаграммные сети.
Они аналогичны обычной почте. Пакет помещается в своеобразный конверт (заголовок пакета содержит адрес назначения), который имеет иерархическую структуру. По прибытии пакета на маршрутизатор, он сравнивает соответствующую часть адреса назначения и отправляет пакет к следующему маршрутизатору. Отметим еще раз: коммутация с виртуальным каналом поддерживает, а дейтограммных сетей не поддерживает информацию о маршруте у любого соединения. В дейтограммных сетях коммутатор принимает решение о маршруте каждого пакета одновременно
1.5 Физические носители.
- Витая пара (Twisted Pair):
- 3 категории - 10 Mbps
- 5 категории - 100 Mbps
- Коаксиальный кабель (Coaxial Cable)
- Оптоволоконный кабель (Fiber-optic)
- Наземные радиолинии
- Спутниковые радиолинии
(Пункт 1.6 - пропускаем)
1.7 Уровни протоколов.
Рассмотрим структуру ПО, находящихся на СЭВМ и маршрутизаторах. При этом рассмотрим общий принцип разбиения на уровни, выясним почему это разбиение облегчает понимание и разработку ПО, разберем путь пакетов через ПО протоколов.
Почему нужно много уровней протоколов?
Прежде всего протоколы позволяют определить и понять процесс коммутации, без знания деталей аппаратуры. Говоря фигурально, протоколы для тела коммуникаций это то же самое, что и языки программирования для вычислений. Попробуем раскрыть эту аналогию. Также как и ассемблер, некоторые протоколы описывают коммутацию через физические сети. Это, например, детали формата кадра Ethernet, политика доступа к сети, обработка ошибок кадра. Все это функции протокола, которые описывают коммуникации из Ethernet.
Для управления сложной системой передачи данных используется единый протокол. Вместо этого применяется набор ??? протоколов (семейство протоколов).
Для выяснения причин такого подхода рассмотрим проблемы, которые могут возникать, когда ЭВМ взаимодействуют по сети:
- Ошибка аппаратуры. СЭВМ или маршрутизатор могут работать неверно из-за ошибок аппаратуры или ОС. Линия связи может работать с ошибками или разрываться. ПО протокола должна обнаруживать такие ошибки и исправлять их.
- Перегрузка сети. Даже если ПО и аппаратура работают корректно, сеть имеет мощность, которая может быть перегружена. ПО протоколов должно своевременно подавлять входящий трафик в связи с перегрузкой.
- Задержка или потеря пакетов. Иногда пакеты очень долго задерживаются или вообще теряются. ПО протоколов должно распознавать эти потери и адаптироваться к задержкам.
- Разрушение данных. Электромагнитные воздействия или ошибки аппаратуры могут вызывать ошибки передачи, разрушая содержимое передаваемых данных. ПО протоколов должно обнаруживать и устранять эти ошибки.
- Дублирование или нарушение последовательности данных. Сети, которые имеют много маршрутов, могут нарушать последовательность пакетов. ПО протоколов должно восстанавливать верный порядок пакетов и удалять дублированные.
Вместе взятые эти проблемы выглядят ужасающе. Практически невозможно представить себе разработку ПО протоколов, способное управлять всеми рассмотренными ситуациями. Следует задуматься об уменьшении сложности, путем разделения проблем.
Такое разделение позволяет проектировщику скорректироваться на каждой подзадаче отдельно, а разработчику разрабатывать и проверять каждую программу независимо от других. Мы увидим, что аналогично разделяются на части и ПО протоколов.
Еще по поводу аналогии:
- Ясно, что части ПО трансляции должны передавать друг другу данные в точно согласованных форматах. Например, данные, передаваемые от компилятора к ассемблеру, должны быть программой на языке ассемблера. Таким образом процесс трансляции вообще говоря включает в себя много языков программирования. Аналогично этому в коммуникационном ПО нескольких протоколов определены интерфейсы между его модулями.
- Четыре части компилятора образуют линейную последовательность, передавая данные друг другу после обработки. Аналогично действуют ПО протоколов.
Концептуальные ПО протоколов.
Отправитель: каждый уровень отвечает за решение определенной части коммуникационных задач.
Концептуальная посылка сообщений от прикладной программы на одной машине , прикладной программе на второй машине, означает передачу сообщений вниз последовательно по уровням протоколов на посылающей машине, затем передачу его через сеть и передачу его вверх последовательно по уровням протоколов на получающей машине.
На практике ПО протоколов существенно более сложно, чем это показано на схеме. Каждый уровень принимает решение о верности сообщения и выбирает соответствующее решение, в зависимости от типа сообщения и адреса назначения (Например, один из уровней на принимающей машине дожжен принять решение - сохранить сообщение у себя или переслать его на другую СЭВМ; другие уровни должны принять решение - какая прикладная программа должна получить сообщение).
Чтобы увидеть разницу между концептуальной схемой протоколов и деталями реализации, сравним концептуальную схему со схемой роли протокола IP.
На концептуальной схеме уровни IP находятся между верхними и нижними уровнями. На схеме ПО мы видим, что модуль IP может взаимодействовать с несколькими модулями ПО протоколов верхнего и нижнего уровней.
Здесь показаны уровни протоколов, используемы при передаче через три сети. Видно, что на маршрутизаторе используется только два уровня, нужные для приема, маршрутизации и передачи пакетов. Также должно быть ясно, что если СЭВМ связана с двумя сетями, то для каждой из них она должна иметь модуль сетевого интерфейса.
На рисунке видно, что пакет поднимается выше уровня IP только на СЭВМ получателя.
Лекцию набрал Симаков Владислав(22204).
