Вопрос 3. Режим работ на сетях с пакетной коммутацией
Существуют 2 режима передачи пакетов по сети. Один из них основан на использовании дейтаграммой службы, другой - на использовании виртуальных каналов.
Независимая маршрутизация каждого пакета называется дейтаграммным режимом работы сети, и при его использовании коммутатор может изменить маршрут какого-либо пакета в зависимости от состояния сети: работоспособности каналов и других коммутаторов, длины очередей пакетов в соседних коммутаторах и т.п.
Дейтаграмма представляет собой пакет данных, который содержит адрес приемного терминала или компьютера. В сети пакетной коммутации дейтаграммы обрабатываются независимо и доставляются по назначению.
Большинство сетей пакетной коммутации используют адаптивный метод маршрутизации, согласно которому постоянно выбирается тот путь между любыми двумя пунктами, который в данный момент обеспечивает наилучшее обслуживание. Следовательно, сообщение, состоящее из нескольких дейтаграмм, может передаваться по различным маршрутам, и в конечный пункт пакеты могут прибывать в последовательности, отличной от той, в которой они входили в сеть. Начальный порядок следования пакетов восстанавливается либо перед выдачей их терминалу-получателю, либо эта операция производится средствами терминала-получателя – это зависит от сети.
Достоинствами дейтаграммного способа передачи пакетов:
Простота организации и реализации;
В каждом промежуточном узле выбирается оптимальный маршрут.
Передача сообщения при дейтаграммном способе может осуществляться без установления соединении.
Недостатки:
Необходимость сборки сообщения в конечном узле. Пока все пакеты не придут, сообщение не может быть сформировано.
При длительном ожидании пакетов в приемном узле может скопиться большое количество незавершенных сообщений, что приводит к необходимости увеличения объема буферной памяти.
При длительном ожидании прихода последнего пакета сообщение на приемном узле может быть ликвидировано и послан запрос на повторную передачу этого сообщения. Это приводит к перегрузке сети.
Существует и другой режим работы сети – передача пакетов по виртуальному каналу (virtual circuit или virtual channel). В этом случае перед тем, как начать передачу данных между двумя конечными узлами, должен быть установлен виртуальный канал, который представляет собой единственный маршрут, соединяющий эти конечные узлы. Виртуальный канал может быть динамическим или постоянным. Динамический виртуальный канал устанавливается при передаче в сеть специального пакета – запроса на установление соединения. Этот пакет проходит через коммутаторы и «прокладывает» виртуальный канал. Это означает, что коммутаторы запоминают маршрут для данного соединения и при поступлении последующих пакетов данного соединения отправляют их всегда по проложенному маршруту. Постоянные виртуальные каналы создаются администраторами сети путем ручной настройки коммутаторов.
При отказе коммутатора или канала на пути виртуального канала соединение разрывается, и виртуальный канал нужно прокладывать заново. При этом он, естественно, обойдет отказавшие участки сети.
Каждый режим передачи пакетов имеет свои преимущества и недостатки. Дейтаграммный метод не требует предварительного установления соединения и поэтому работает без задержки перед передачей данных. Это особенно выгодно для передачи небольшого объема данных, когда время установления соединения может быть соизмеримым со временем передачи данных. Кроме того, дейтаграммный метод быстрее адаптируется к изменениям в сети.
При использовании метода виртуальных каналов время, затраченное на установление виртуального канала, компенсируется последующей быстрой передачей всего потока пакетов. Коммутаторы распознают принадлежность пакета к виртуальному каналу по специальной метке – номеру виртуального канала, а не анализируют адреса конечных узлов, как это делается при дейтаграммном методе.
Достоинства по сравнению с дейтаграммным способом:
Меньшие задержки в узлах сети, обусловленные резервированием ресурсов.
Небольшое время ожидания в конечном узле для сборки всего сообщения, т.к. пакеты идут последовательного друг за другом по одному маршруту.
Более эффективное использование буферной памяти в промежуточных узлов за счет ее предварительного резервирования.
Недостатки:
Наличие дополнительных расходов на формирование канала.
Возможны простои зарезервированного оборудования, что приводит к снижению эффективности использования сети
Маршрутизация в сетях пакетной коммутации
В общем смысле под маршрутизацией понимают процесс передвижения данных через объединенную сеть от источника к пункту назначения. При этом, как правило, на пути данных встречается, по крайней мере, один узел.
Методы маршрутизации:
Простые.
Случайная.
Лавинообразная.
По предыдущему опыту.
Фиксированные.
Однопутевая.
Многопутевая.
Адаптивные.
Локальная.
Распределенная.
Гибридная.
Централизованная.
Маршрутизация включает в себя два основных компонента:
– определение оптимальных маршрутов транспортировки данных;
– коммутация данных (пакетов) в сети.
Коммутация пакетов относительно проста. Вместе с тем, определение оптимального маршрута может быть очень сложным процессом.
Устройства, которые отвечают за маршрутизацию данных через объединенную сеть и являются узлами в сетях пакетной коммутации, называются маршрутизаторами. Как следует из определения, маршрутизатор не только осуществляет коммутацию пакетов по сети, но и определяет для них наилучший маршрут.