Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 48

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 48)

Физический уровень В результате при установлении физического соединения между абонентами, как только этот путь установлен, единственной задержкой для распространения сигнала будет скорость распространения электромагнитного сигнала, то есть около 5 лтс на каждые 1000 км. Еще одним свойством такой системы является то, что после начала разговора линия уже не может вдруг оказаться занятой, хотя она может быть занятой до установки соединения (например, благодаря отсутствию соответствующей возможности у коммутатора или магистрали). Коммутация сообщений Еще одной стратегией является коммутация сообщений, показанная на рис. 2.34, б. При использовании такой формы коммутации физический путь между абонентами заранее не устанавливается.

Вместо этого, когда отправитель желает отослать данные, они сохраняются на ближайшей коммутационной станции (то есть на первом маршрутизаторе), а затем прыжками от одного маршрутизатора к другому передшотся дальше. Каждый блок принимается целиком, анализируется на наличие ошибок, после чего пересылается дальше. В сетях такой прием называется передачей с промежуточным хранением, об этом уже рассказывалось в главе 1. Сигнал запроса на соединение Задержка рсстраненияя ие ди а Сигнал согласия на соединение А В С 0 А В С 0 А В С 0 Рис. 2.34.

Синхронизация событий при коммутации; каналов (в); сообщений (б); паквтое (в) Коммутируемая телефонная сеть общего пользования 1ВВ Коммутация сообщений использовалась в первой электромагнитной системе связи, а именно в телеграфе. Телеграмма печаталась иа бумажной ленте в отключенном от линии режиме иа станции-отправителе, а затем прочитывалась с ленты и передавалась по линии связи иа следующую стаициго, где она снова пробивалась иа бумажной ленте. Оператор отрывал ленту от мотка и читал ее иа одном из нескольких специальных устройств чтения лент, которых было столько же, сколько исходящих магистралей.

Такой коммутатор назывался конторой рваных лент (гоги таре о(йсе). Бумажные ленты уже далеко в прошлом, коммутация сообщений больше не используется, поэтому мы больше ие будем затрагивать эту тему. Коммутация пакетов При коммутации сообщений размер блоков никак ие ограничивается. Это означает, что маршрутизаторы (в современных системах) должны быть оснащены дисками для буферизации длинных блоков. Это также означает, что один блок может занять линию, связывающую два маршрутизатора, иа несколько минут. В целом, система коммутации сообщений плохо подходит для интерактивного трафика.

Данная проблема решилась, когда был изобретен метод коммутации пакетов, который мы уже упоминали в главе Е В сетях с коммутацией пакетов иа размер блоков накладывается жесткое ограничение, что позволяет буферизировать блоки ие иа диске, а в памяти маршрутизатора, Сети с коммутацией пакетов удовлетворяют требованиям интерактивного графика, поскольку ии один пользователь ие может монополизировать линию иа длительное время (измеряемое миллисекуиламп). Еше одно преимущество коммутации пакетов перед коммутацией сообщений продемонстрировано иа рис.

2.34, б и в: первый пакет миогопакетного сообщения пересылается еще до того, как второй пакет полностью получен, что уменьшает задержку и повышает скорость передачи. По этим причинам компьютерные сети обычно используют систему коммутации пакетов, ипогда — коммутацию каналов, по никогда ие применяют коммутацию сообщений. Коымутация каналов отличается от коммутации пакетов по ряду факторов. Во-первых, при коммутации каналов связь между двумя абонентами должна быть установлена до начала передачи данных. Пакетная коммутация такого требования ие предъявляет.

Первый пакет отсылается, как только ои появляется. Результатом предварительной установки соединения при коммутации каналов является резервирование всей пропускной способности для конкретного сеанса. Все пакеты следуют установленным путем. Кроме всего прочего, это означает, что пакеты ие могут прийти в неправильной последовательности.

При коммутации пакетов единого пути для иих ие существует, оии могут приходить независимо друг от друга по пути, определяемому состоянием сети в момент пеРедачи. Соответственно, ие исключено, что пакеты придут в неправильном поРядке. Пакетная коммутация более устойчива к сбоям. На самом деле, именно это свойство стало причиной изобретения данного метода.

Если, например, выходит из строя один из коммутаторов, то все линии, подключенные к нему, также выходят из строя. Но при коммутации пакетов данные могут быть отправлены в обход «умершего» коммутатора. 186 Глава 2. Физический уровень Предварительное установление соединения дает возможность предварительно зарезервировать полосу пропускання. В этом случае при получении пакета его можно мгновенно переслать дальше.

При коммутации пакетов полоса пропускания не резервируется, поэтому могут возникать очереди из пакетов, ожидающих пересылки. Если полоса пропускания резервируется заранее, на линии не может возникнуть затор (если только не пытаться послать больше пакетов, чем ожидается). С другой стороны, сама попытка установить предварительное соединение может оказаться неудачной из-за перегрузки канала. То есть ситуация перегрузки в разных методах может возникать в разное время; прп коммутации пакетов такое может случиться при передаче данных, а при коммутации каналов — при установлении соединения.

Если определенная линия уже зарезервирована для какого-то соединения, но по ней ничего не передается, то она простаивает. Ею не могут воспользоваться другие абоненты. Прн коммутации пакетов линия не простаивает, а значит, такой метод является более эффективным с точки зрения всей системы. Понимание того, чем приходится жертвовать в каждом нз этих методов, необходимо, чтобы ощутить разницу между пакетной коммутацией и коммутацией каналов. В любом случае ищется какой-то компромисс между гарантией качества обслуживания при больших затратах ресурсов и отсутствием гарантии качества при малых затратах ресурсов.

Коммутация пакетов использует передачу с промежуточным хранением. Пакет сохраняется в памяти маршрутизатора, после чего пересылается дальше. При коммутации каналов биты просто непрерывной чередой следуют по линии связи. Промежуточное сохранение пакетов вносит задержки в процесс передачи. Еще одним отличием является то, что коммутация каналов абсолютно прозрачна для пользователей. Отправитель и получатель могут использовать любую скорость передачи, любой формат данных или метод формирования кадров. Транспортная часть системы ничего не знает об этих подробностях и даже не интересуется ими. При коммутации пакетов транспортная служба определяет основные параметры.

Можно привести довольно грубое сравнение с различием между шоссе и железной дорогой. При движении по шоссе пользователь сам определяет скорость, размер и тип автомобиля. При перемещении по железной дороге подобные вопросы решаются специальной службой. Благодаря такой прозрачности системы передавать голос, данные и факсы в телефонной системе можно одновременно. Наконец, еще одним различием между двумя способами коммутации является политика оплаты услуг.

Системы с коммутацией каналов традиционно взимают плату за расстояние передачи и время на линии. В мобильных телефонах расстояние роли не играет (кроме международных звонков), а время играет не очень значительную роль (ну, например, тариф с 2000 бесплатных минут дороже, чем тариф с 1000 бесплатных минут, причем иногда звонки в ночное время и в выходные являются льготными).

В случае коммутации пакетов время на линии вообще не принимается в расчет, однако иногда взимается плата за трафик. С обычных пользователей провайдеры иногда берут просто ежембсячнуто абонентскую Мобильная телефонная система 187 плату, поскольку зто проще для обеих сторон, однако магистральные транспорт- ные службы взимают с местных провайдеров плату за обьем графика.

Все разли- чия сведены в табл. 2.5. таблица 2.В. Сравнительные характеристики коммутации каналов и коммутации пакетов Коммутация каналов Коммутация пакетов Параметр Не требуется Нет Требуется Да Да Установка соединения Выделенный .медный» путь Каждый пакет перемещается по одному и тому же пути Пакеты приходят в правильном порядке Критичность выхода из строя коммутатора Доступная пропускная способность Нет Аа Нет Да Нет Фиксированная Динамическая Во время установки соединения Да Нет Для каждого пакета Возможность занятости линии Нет Возможность простоя линии Передача с промежуточным хранением Прозрачносп Оплата Да Нет Да За время на линии За график Обе системы коммутации довольно важны, поэтому мы скоро вернемся к ним и подробнее опишем различные используемые технологии.

Мобильная телефонная система традиционная телефонная система (даже если она в один прекрасный день полностью перейдет на многогигабитный оптоволоконный кабель) никогда не сможет удовлетворить потребности огромной группы пользователей — людей, находящихся в пути. Люди хотят получить возможность быть на связи буквально везде: в автомобиле, самолете, бассейне и т. д. Через несколько лет не останется такой точки на Земле, откуда нельзя было бы позвонить по телефону, послать е-тат1 и выйти в Интернет. По крайней мере, люди ожидают именно зто.

Характеристики

Список файлов книги