Смагин М.С. Вычислительные машины, системы и сети (1088253), страница 31
Текст из файла (страница 31)
В современной технике данные чаще всего представляются в виде электрического, оптического илиэлектро-магнитного сигнала и кодируются в двоичном коде.2. Задача адресации.Задача адресации решается в тех ситуациях, когда необходимо определить, какому именно узлу сети необходимо передать те или иные данные.Особенностью компьютерных сетей является то, что каждый узел сети можетиметь не один, а несколько адресов.Решением задачи адресации является закономерность или правило, позволяющее поставить в соответствие каждому узлу сети некий уникальный адрес или набор уникальных адресов.3. Задача коммутации.Задача коммутации является самой сложной из комплекса задач передачи данных и её решение разбивается на целый ряд подзадач, перечисляемых ниже::1.
Определение единиц передачи данных, для которых следует прокладывать маршруты, и преобразование данных из единиц обработки, используемых в ЭВМ, в выбранные единицы передачи. Единицыпередачи в компьютерных сетях называют пакетами, кадрами илиячейками. Строгой разницы между этими терминами нет, выбор их211осуществляется авторами различных технологий построения компьютерных сетей исходя из личных вкусов и традиций их инженерной школы.2. Прокладка маршрута передачи. Под прокладкой маршрута понимается выбор последовательности транзитных узлов, через которыенеобходимо передать данные, чтобы доставить их адресату.3.
Собственно передача или, как принято говорить, продвижение данных по сети.4. Обратное преобразование данных из единиц передачи в единицыобработки.Комплекс технических решений указанных подзадач представляет собой решение задачи коммутации в целом. Обилие различных способов ихрешения и порождает существующее на сегодняшний день многообразиестандартов компьютерных сетей.Однако всё многообразие возможных решений задачи коммутацииможно объединить в две группы, соответствующие двум принципиально различным подходам к решению данной задачи. Подходы, о которых идёт речь,называются: «коммутация каналов» и «коммутация пакетов».
Сети передачиданных с коммутацией каналов появились раньше по времени, классическийпример сети с коммутацией каналов − это телефонная сеть. Сети с коммутацией пакетов сравнительно молоды и появились лишь во второй половинеXX века. Оба эти подхода имеют свои достоинства и недостатки, однако технология коммутации пакетов постепенно вытесняет технологию коммутацииканалов, за счёт большей гибкости и универсальности. Рассмотрим их болееподробно.При использовании коммутации каналов каждому абоненту сети выделяется отдельный канал передачи данных, зачастую это физически отдельный провод, обладающий фиксированной пропускной способностью на всёвремя соединения.212Основным достоинством сетей с коммутацией каналов является то, чтозафиксированная пропускная способность является гарантированной. Т.е. содной стороны абонент не может передавать данные в сеть со скоростью,превышающей пропускную способность выделенного ему канала, а с другойстороны сеть не может снижать скорость передачи пользовательских данных.Недостатком таких сетей является их низкая удельная эффективность, поскольку при передаче пульсирующего трафика (а большинство видов трафика носит пульсирующий характер), часть пропускной способности не используется продуктивно.При коммутации пакетов данные, передаваемые пользователем, разбиваются на отдельные фрагменты, называемые пакетами, кадрами или ячейками.
Каждый пакет снабжается набором служебных данных, состоящим иззаголовка пакета, где обычно указывается адрес доставки, и концевика, гдеобычно указывается контрольная сумма пакета. Анализ контрольной суммыполучателем позволяет судить о том, был ли искажён пакет в процессе передачи через сеть. После чего каждый пакет отправляется пользователю черезсеть независимо от остальных пакетов.Принципиальной особенностью сетей с коммутацией пакетов являетсято, что пакеты поступают в сеть без предварительного резервирования линийсвязи и с той скоростью, с которой их генерирует источник.
Если в графе сети имеется узкое место, – одна или несколько линий связи, чья пропускнаяспособность ниже, чем количество пакетов, которые по ним пытаются передать, то пакеты будут задерживаться на промежуточных узлах и приходить кполучателям с опозданием. Причём это опоздание нельзя заранее предсказать. Всё дело в том, что оно зависит не только от того, насколько много информации перекачивают через сеть отправитель и получатель, но и от активности других абонентов сети.Достоинством сетей с коммутацией пакетов является то, что пропускная способность сетей используется более эффективно. В этом случае пользователь платит лишь за ту пропускную способность, которую использовал.213А значит, платит меньше, чем в случае с коммутацией каналов.
Недостаткомже является то, что сеть не гарантирует пользователю доставки информациис определённой скоростью.Важность тех или иных недостатков в каждом конкретном случае определяется особенностями сферы применения. Так, большинству рядовыхпользователей компьютерных сетей, например того же Интернета, мало интересна гарантированная скорость передачи данных в любой момент времении они готовы пожертвовать ею ради того, чтобы меньше платить за Интернет.А если мы, к примеру, возьмём систему управления атомной электростанцией, то там гарантированная скорость передачи тревожного сигнала гораздоважнее, чем затраты из-за низкой эффективности использования сети. Онимизерны по сравнению с возможными потерями в случае, если тревожныйсигнал не придёт вовремя.Как мы уже неоднократно убеждались, диаметрально противоположные технические концепции в процессе своей эволюции начинали активнозаимствовать идеи друг у друга, порождая в итоге некие усреднённые подходы − с большим уклоном в ту или другую сторону.
Подобное явление наблюдается и в области конкурентного развития подходов, связанных с коммутацией каналов и коммутацией пакетов. Попытка компенсировать низкую продуктивность систем с коммутацией каналов привела к появлению системмультиплексированных каналов, а попытка обеспечить гарантированные характеристики передачи информации в системах с коммутацией пакетов – кпоявлению приоритетной обработки трафика.Суть идеи мультиплексирования каналов заключается в том, что пропускная способность каждой линии связи делится на равные части, называемые подканалами. При установлении связи между двумя узлами сети, им выделяется ровно столько подканалов, сколько нужно, чтобы покрыть их потребности в передаче данных.
Таким образом, объём неэффективно используемой пропускной способности не будет превышать пропускной способности одного подканала.214Суть идеи приоритетной обработки трафика заключается в том, что вседанные, передаваемые по сети, делятся на несколько классов, каждому из которых присваивается определённый числовой приоритет.
При упаковке передаваемых данных в пакеты они сортируются так, чтобы в каждый пакет упаковывались только данные определённого класса. Когда такие пакеты будутпроходить промежуточные узлы сети, то в первую очередь будет обеспечиваться передача пакетов с данными, имеющими наивысший приоритет. В тоже время данные с низким приоритетом будут задержаны на более длительное время.Таким образом, задача коммутации включает в себя ещё и пятую подзадачу, определяемую в зависимости от применяемого подхода – мультиплексирование каналов или приоритетную обработку.Итого получается, что для передачи данных по сети необходимо решить две задачи и ещё одну, состоящую из пяти подзадач. В сумме получается семь.
Перечислим их ещё раз.1. Задача представления и кодирования.2. Задача адресации.3. Задача коммутации состоящая из следующих подзадач:Определение единиц передачи данных;Прокладка маршрута передачи;Продвижение данных по сети;Преобразование данных из единиц передачи в единицы обработки;Мультиплексирование каналов или приоритетная обработка пакетов.Задачи и подзадачи принципиально разные, однако все они должнырешаться для успешной передачи данных по сети. Программы и алгоритмы,предназначенные для решения этих задач, называются протоколами сети, анабор таких протоколов называется стеком протоколов. Слово «стек» переводится с английского как «стопка».215Аналогия со стопкой здесь возникает потому, что данные при передачепроходят все протоколы строго в определённой последовательности сначаласверху вниз, а потом, после передачи через сеть, снизу вверх.
Последовательность этого прохождения нельзя изменить, как нельзя поменять местамитарелки в стопке.Семиуровневая модель OSIВ начале 80-х годов Международная организация по стандартизации(ISO) совместно с Международным союзом телекоммуникаций (ITU) разработали специальный стандарт, однозначно описывающий функции каждогоэлемента в этой стопке. Этот стандарт называется «Модель взаимодействияоткрытых систем» или «Модель OSI».
OSI – английская аббревиатура, которая расшифровывается как Open Systems Interconnections и переводится как«взаимодействие открытых систем». Эта модель имеет 7 уровней, − по числузадач и подзадач, о которых мы говорили.Уровни имеют формальные названия:1. Прикладной уровень (application layer);2. Уровень представления (presentation layer);3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
