В. Столлингс - Современные компьютерные сети (2-е издание, 2003) (1114681), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Этот узел в течение короткого времени хранит прибываюгцие пакеты, определяет следующую ветвь маршрута и ставит пакет в очередь на данную исходящую линию связи. Когда линия освобождается, пакет передается следующему узлу (рис. 4.2, б). В конце концов все пакеты доставляются предполагаемому получателю (рис. 4.2, в, г и д). На рис. 4.3 показана простая сеть с коммутацией пакетов.
Рассмотрим пакет, который следует передать со станции А на станцию Е, В пакет включается управляющая информация, указывающая, что получателем является станция Е. Пакет отправляется со станции А на узел 4. Узел 4 сохраняет пакет, определяет следующую ветвь маршрута (например, 5) и устанавливает пакет в очередь на данную исходящую линшо связи (линия 4-5), Когда линия освобозкдается, пакет передается узлу 5, который затем передает пакет уалу 6, и, наконец, станции Е. Этот подход обладает рядом преимуществ по сравнению с коммутацией каналов: + Эффективность использования линии выше, так как одна линия связи может совместно использоваться для передачи нескольггих пакетов. Пакеты устанавливаготся в очередь и передаются по линии максимально быстро. При коммутации каналов, напротив. время использования линий, связывающих узлы, резервируется путем синхронного мультиплексирования с разделением времени.
Большую часть времени такая линия может простаивать. так как может оказаться предоставленной соединеннкь по кото(юыу в дан- ный момент не передаются данные. + Сеть с коммугацней пакетов может адаптировать скорости передачи данных. Две станции с различнымн скоростями передачи данных могут обмениваться пакетами, так как каждая станция соединяется со своим узлом на подхо дящей скорости. 102 Глава4. Ретрансляция кадров Рис.
4.3. Простая сеть с коммутацией пакетов Рис. 4.2. Коммутация пакетов: методдейтаграмм + Когда в сети с коммутацией каналов график становится слишком напряженным, некоторые соединения могут оказаться блокированными. То есть сеть будет отказываться устанавливать новые соединения до тех пор, пока нагрузка на нее не уменыпигся. Сеть с коммутацией пакетов продолжает принимать пакеты даже в случае перегрузки, но время доставки пакетов возрастает. 4.
П Сети с коммутацией пакетов 103 + В сети с коммутацией пакетов может использоваться механизм приоритетов, То есть если у узла есть несколько пакетов, стоящих в очереди на передачу, он может передать первыми пакеты с наивысшим приоритетом. Эти пакеты будут доставлены с меньшей задержкой, чем низкоприоритетные пакеты. По сравнению с коммутацией каналов коммутация пакетов имеет не только достоинства, но и недостатки: + Каждый узел сети с коммутацией пакетов увеличивает задержку в доставке пакета, отсутствующую при коммутации каналов. Как минимум, эта задержка равна длине пакета в битах, деленной тш скорость принимающего канала узла.
Это время требуется, чтобы принять пакет во внутренний буфер узла. Кроме того, задержка переменной величины может быть связана с обработкой и нахождением в очереди. + Поскольку пакеты, пересылаемые между данными отправителем и получателем, могут различаться по длине, доставляться различными маршРутами и подвергаться разным задержкам в коммутаторах, суммарное время задержки доставки пакета может существенно варьироваться. Этот феномен, называемый флутолуацией Г)тГГег), может бьггь нежелателен в некоторых при ложениях, например в приложениях реального времени, включая цифровую телефонную связь и видео реального времени. 104 Глава4. Ретрансляция кадров Техника коммутации + Для доставки пакета получателю к каждому пакету необходимо добавлять служебную информацию, включающую адрес получателя, а часто и порядковые номера пакетов.
Эти накладные расходы снижают пропускную способность, доступную для передачи данных пользователя. Все это не нужно при коммутации каналов, после того как канал свяаи установлен. + При передаче информации методом коммутации пакетов на каждом узле требуется выполнить больший объем работы, чем при коммутации каналов. В случае коммутации каналов после того, как канал связи установлен, на промежуточных коммутаторах практически не требуется никакой обработки данных. У станции есть сообщение для отправки по сети с коммутацией пакетов, и размер этого сообщения превосходит максимальньш размер пакета для данной сети. Поэтому станция разбивает сообщение на пакеты и посылает их по одному в сеть.
В результате возникает вопрос: как сеть будет обрабатывать данный поток пакетов, чтобы направить их нужному получателю. В современных сетях применяется два подхода: дейтаграммы и виртуальный канал. В случае дейтаграмм каждый пакет обрабатывается неаавнсимо, без связи с пакетами, отправленными ранее. Такой подход проиллюстрирован на рис. 4.2. Каждый узел выбирает следующий узел пути пакета, пршвпмая во внимание информацию, полученную от соседних узлов, состояние линий и т.
д. Поэтому пакеты с одинаковымп адресами получателя не следук~т по одному и тому же маршруту (см. рис. 4.2, в) и могут прийти к получателю в произвольном порядке. В данном примере последний узел сети восстанавливает порядок следования пакетов, прежде чем доставить их получателкь В некоторых дейтаграммных сетях задача восстановления порядка пакетов ложится на плечи получателя. Кроме того, любой из пакетов может быть поврежден во время передачи его по сети.
Например, если на коммутаторе пакетов произойдет сбой, все пакеты, хранящиеся на нем в данный момент, могут быть потеряны. Обнаружить потерю пакета и ре1нить, как его восстанавливать, должен либо выходной узел сети, либо сам получатель. При использованиин данного метола каждый пакет, обрабатываемый независимо, называется дейтигрюмлюй (с)агайгаш). В случае виртуальных каналов (рис. 4А) маршрут рассчитывается заранее, прехкде чем будет отправлен первый пакет с данными. Как только маршрут установлен, все пакеты между парой компьютеров следуют по одному и тому же маршруту.
Поскольку на время действия логического соединения маршрут фиксирован, он в чем-то схож с каналом в сети с коммутацией каналов, н его называют вврглуатьныи каналом (у1ггпа! с(гспй). Каждый пакет помимо данных содержит идентификатор виртуального канала, Кюкдый узел, входящий в заранее установленный маршрут, знает, куда направлять такие пакеты.
Принимать решение о выборе маршрута пе требуется. В любой момент времени у каждой станции может быть несколько виртуальных каналов с любой другой (друтими) станцией. 4,1 Сети с коммутацией пакетов 105 Рно. 4.4. Коммутация пакетов: метод виртуальных каналов Таким образом, главная особенность техники виртуальных канало аналов заклкн чается в том, что маршрут между станциями устанавливается до переда и ачи самих данных.
Обратите внимание на то, что это не означает выделенный путь, к , как и. г коммутации каналов. 1'1акеты все так же сохраняются в буферах узлов и у в н станавлнваются в очередь на передачу, Отличие от метода дейтаграмм состоит в т и в том, чтс 106 Глава 4. Ретрансляция кадров 4.1. Сети с коммутацией пакетов 107 при использовании виртуальных каналов узлу не требуется принимать решение о выборе маршрута для каждого пакета. Это решение принимается всего один раз для всех пакетов, использующих данный виртуальный канал.
Если две станции желают обмениваться данными в течение длительного времени, то метод виртуальных каналов дает определенные преимущества. Во-первых, сеть может предоставить услуги, связанные с виртуальным каналом, включая сохранение порядка доставки пакетов и контроль ошибок. Сохранение порядка доставки пакетов достигается автоматически, так как все пакеты следуют по одному маршруту.
Контроль ошибок обеспечивается службой, гарантирующей не только дс>ставку пакетов в правильном порядке, но и отсутствие повреждений пакетов, Например (см. рис. 4.3), если какой-либо пакет не был доставлен с узла 4 на узел 6 или был доставлен с повреждениями, узел 6 мажет запросить у узла 4 повторную передачу этого пакета.
Другое преимущество виртуальных каналов заключается в том, что узлы не должны тратить дополнительное время на принятие решения о выборе маршрута, в результате доставка пакетов должна происходить быстрее. Одно из преимуществ метода дейтаграмм состоит в том, что не требуется фаза установки соединения. Таким образом, если станции нужно отправить всего один или небольшое количества пакетов, дейтаграммная доставка будет быстрее. Другое преимущество лсетода дейтаграим заключается в том, что служба дейтаграмм обладает большей гибкостью. Например, в случае возникновения перегрузки на одном учаспсе сети любой узел может изменить маршрут получаемых им дейтаграмм в обход перегруженного участка.
При использовании виртуальных каналов все пакеты следуют по заранее определенному маршруту, поэтому сети значительно труднее приспособиться к перегрузке. Третье преимущество метода дейтаграмм состоит в том, что дейтаграммная доставка обладает большей надежностью. При использовании виртуальных каналов, если один из узлов выходит из строя, все виртуальные каналы, проходящие через зтог узел, теряются. При дейтаграммной доставке в случае выхода из строя одного из узлов последующие пакеты могут найти альтернативный маршрут в обход аварийного узла.
С точки зрения пользователя, внешних различий между методами дейтаграмм и виртуальных каналов должно быть очень немного. Если менеджер оказывается перед выбором, то в первую очередь, вероятно, следует учитывать такие факторы, как цена и производительность, а не способ доставки пакетов. Маршрутизация Для работы сети с коммутацией пакетов важны такие две связанные друг с другом функции, как борьба с перегрузками и маршрутизация. Борьба с перегрузками обсуждается в главе 10. Здесь мы скажем несколько слов о маршрутизации. Практически во всех сетях с коммутацией пакетов используется некоторая разновидность адаптивной маршрутизации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
