Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Это все должны делать хосты. Каждый пакетдолжен нести полный адрес назначения, поскольку пакеты отправляются абсолютно независимо.Представители другого лагеря - телефонные компании, основываясь на своем столетнем опытеэксплуатации телефонных сетей, считают, что сетевой уровень должен быть надежным и ориентированнымна соединения. С их точки зрения соединения должны обладать следующими свойствами:§Прежде чем передача начнется, передающая сторона должна установить соединение с равнозначнойсущностью на принимающей стороне. При этом ей должен быть сообщен специальный идентификатор,который используется в течение всей передачи.§Когда соединение установлено, два процесса начинают переговоры о параметрах, качестве и стоимостипредоставляемого сервиса.§Передача происходит в двух направлениях, а пакеты посылаются в определенном порядке.§Управление потоком предоставляется автоматически, чтобы избежать переполнения на противоположнойстороне.Другие возможности, такие как гарантированная доставка, явное подтверждение доставки,приоритетные пакеты являются необязательными.
Как мы уже отмечали в главе 1, сервис, неориентированный на соединение, подобен обычной почте, а ориентированный на соединение телефонной системе.Спор между сторонниками сервиса с соединениями и без соединений - это, по существу, спор о том,где поместить основную вычислительную сложность. Сервис, ориентированный на соединение,предполагает, что эта сложность приходится на сетевой уровень, т.е. на транспортную среду. Сервис безсоединений - на транспортный уровень, а стало быть - на хост.
Защитники сервиса без соединенияговорят, что стоимость вычислительных средств падает, а их мощность растет, так что нет причин ненагрузить хост. В то же время подсеть - это всеобщая инвестиция, и часто модернизировать подсеть врядли будет возможно. Так что она должна оставаться неизменной как можно дольше. Кроме этого, длямногих приложений скорость доставки важнее, чем ее аккуратность.Сторонники сервиса, ориентированного на соединение, считают, что большинство пользователей нехотят гонять сложные транспортные протоколы на своих машинах. То, что им надо, так это надежныйсервис, а таковой могут предоставить соединения на сетевом уровне.
Более того, многие приложения,такие как передача звука и изображения в реальном масштабе времени, легче связывать с соединениямина сетевом уровне, чем с сетевым уровнем без соединений.Так каким же должен быть сетевой уровень - надежным, ориентированным на соединения, илиненадежным без соединений? Два ответа на этот вопрос предоставляют Internet и ATM.
В Internet сетевойуровень действует без соединений и предполагается ненадежным. В АТМ - с соединениями и надежный.Естественный вопрос: как Internet работает над АТМ? Сначала на уровне АТМ устанавливаетсясоединение между источником и получателем, а потом над этим соединением работает TCP/IP, как этопоказано на рисунке 5-1. Однако здесь очень много избыточности и ненужного дублирования. Так,например, АТМ-уровень гарантирует, что пакеты доставляются точно в том порядке, в каком ониотправлялись источником, тем не менее, на уровне ТСР происходит проверка последовательности пакетови переупорядочение в соответствии с RFC 1577.Рисунок 5-1.
Работа TCP/IP над АТМ5.1.2. Внутренняя организация сетевого уровняС точки зрения внутренней организации сетевой уровень делится на ориентированный насоединения и без соединений. В первом случае соединение называют виртуальным каналом, по аналогии сфизическим каналом в телефонных сетях. Во втором случае о пакетах говорят как о дейтаграммах, поаналогии с телеграммами.Идея виртуального канала – избежать маршрутизации для каждого пакета. Маршрут устанавливаетсяодин раз при установлении виртуального канала между отправителем и получателем и в дальнейшем неменяется до тех пор, пока передача не закончится.
Подсеть запоминает выбранный маршрут. Послеокончания передачи, когда соединение разрывается, виртуальный канал уничтожается.При подходе без соединения каждый пакет маршрутизируется независимо. Разные пакеты могутследовать разными маршрутами. Продвижение по разным маршрутам может требовать разное время.Вследствие такой организации подсеть более надежна, способна гибко реагировать на ошибки иперегрузки. Позже мы вернемся к обсуждению всех pro и contra этих двух подходов.Каждый маршрутизатор в сети, ориентированной на виртуальные каналы, должен помнить, какиеканалы проходят через него.
У каждого маршрутизатора есть таблица виртуальных каналов. Каждый пакетдолжен иметь дополнительное поле, где хранится номер виртуального канала. Когда пакет приходит кмаршрутизатору, то, зная линию, по которой он пришел, и номер виртуального канала, указанный впакете, по таблице маршрутизатор устанавливает, по какой линии надо отправить пакет далее.При установлении соединения номер виртуального канала выбирается из числа неиспользуемых вданный момент на данной машине.
Так как каждая машина выбирает номер канала независимо, то этотномер имеет лишь локальное значение. Заметим, что каждый процесс должен указать ожидаемое времяосвобождения виртуального канала. В противном случае возникнут проблемы с принятием решения приосвобождении виртуального канала: может быть, одна из машин на маршруте «зависла».Итак, при использовании виртуальных каналов транспортной среде предстоит немало работы.
Вслучае дейтаграмм никакой таблицы виртуальных каналов в каждом маршрутизаторе иметь не надо.Вместо этого у них есть таблица, в которой указано, какую линию надо использовать, чтобы доставитьпакет по тому или иному адресу. Такая таблица нужна и при виртуальных каналах, когда устанавливаетсясоединение.У каждой дейтаграммы должен быть полный адрес доставки. В больших сетях этот адрес может бытьдостаточно большим (десятки байт). Когда пакет поступает, маршрутизатор по таблице и адресуопределяет, по какой линии надо отправить эту дейтаграмму, и посылает ее туда.5.1.3. Сравнение транспортных сред с виртуальными каналами и сдейтаграммамиРезультаты сравнения подсетей этих двух видов собраны в таблице 5-2.
Выбор той или инойвнутренней организации транспортной среды требует определенного компромисса. Так, например,использование виртуального канала избавляет от необходимости прописывать в каждом пакете длинныйадрес доставки. Однако в то же время это предполагает затраты памяти у маршрутизатора на хранениетаблиц. Так что здесь явный компромисс между пропускной способностью и памятью маршрутизатора.Таблица 5-2. Сравнение подсетей с виртуальными каналами и дейтаграммамиПризнакПодсеть с дейтаграммамиПодсеть с виртуальными каналамиНастройка каналаНе нужна.Необходима.АдресацияКаждый пакет содержит полный адрес Каждый пакет содержит короткийисточника и получателя.номер ВК.Информация оПодсеть не располагает информацией Каждый ВК требует таблицу состояниясостоянии подсети о состоянии подсети.подсети.Выбор маршрутаКаждый пакет доставляетсянезависимо.Маршрут выбирается послеустановления ВК; все пакетынаправляются по этому маршруту.Влияние сбоямаршрутизатораНикакого, за исключением случая,Все ВК, проходящие через такойкогда во время сбоя теряются пакеты.
маршрутизатор, обрываются.КонтрольперегрузокСложныйПростой, если заранее будетвыделено достаточно буферов длякаждого ВКДругим компромиссом является время установки соединения в сравнении с временем на разборадреса доставки. В подсетях с виртуальными каналами требуется время на установление канала.
Однакодля один раз установленного канала не требуется больших усилий, чтобы направить по нему пакет. Придейтаграммном подходе надо выполнять каждый раз достаточно сложную процедуру, чтобы определить,куда посылать дейтаграмму.Виртуальные каналы имеют известные преимущества при борьбе с перегрузками, так как приустановке виртуального канала можно заранее зарезервировать ресурсы. Начав передачу пакетов, можнобыть уверенным, что необходимая пропускная способность и ресурсы маршрутизатора есть. Борьба сперегрузками при дейтаграммном подходе намного сложнее.Для систем обработки транзакций (кредитные карты, всякого рода покупки через сеть) накладныерасходы на установление виртуального канала каждый раз были бы расточительны. Однако постоянныевиртуальные соединения, устанавливаемые вручную на недели или месяцы, вполне оправданны.Виртуальные каналы слабо устойчивы к сбоям.
Если при работе подсети хоть на какое-то времявыйдут из строя маршрутизаторы, то все виртуальные каналы, проходящие через них, будут разрушены. Вто же время при использовании дейтаграмм самое худшее, что произойдет при временном отказемаршрутизатора, - пропадут пакеты, находящиеся в это время в памяти маршрутизаторов.Следует подчеркнуть, что тип сервиса (с соединением или без) и внутренняя организациятранспортной среды - виртуальные каналы или дейтаграммы - вопросы независимые. Теоретическивозможны все четыре комбинации.
Возможны сервис с соединением в дейтаграммных транспортныхсредах, когда надо обеспечить очень надежный сервис; сервис без соединения над виртуальнымиканалами - TCP/IP над АТМ. Примеры всех четырех случаев представлены на рисунке 5-3.Рисунок 5-3. Комбинации типов сервиса и организаций транспортных сред5.2. Алгоритмы маршрутизацииОсновной задачей сетевого уровня является маршрутизация пакетов. Пакеты маршрутизируютсявсегда, независимо от того, какую внутреннюю организацию имеет транспортная среда - с виртуальнымиканалами или дейтаграммную. Разница лишь в том, что в первом случае этот маршрут устанавливаетсяодин раз для всех пакетов, а во втором - для каждого пакета.
В первом случае говорят иногда омаршрутизации сессии, потому что маршрут устанавливается на все время передачи данных пользователя,т.е. сессии.Алгоритм маршрутизации - часть программного обеспечения сетевого уровня. Он отвечает заопределение, по какой линии отправлять пакет дальше. Вне зависимости от того, выбирается маршрут длясессии или для каждого пакета в отдельности, алгоритм маршрутизации должен обладать рядом свойств:корректностью, простотой, устойчивостью, стабильностью, справедливостью и оптимальностью.
Есликорректность и простота комментариев не требуют, то остальные свойства надо разъяснить.Алгоритм маршрутизации должен быть устойчивым, т.е. сохранять работоспособность независимони от каких сбоев или отказов в сети, изменений в ее топологии (отключение хостов, машин транспортнойподсети, разрушения каналов и т.п). Алгоритм маршрутизации должен адаптироваться ко всем такимизменениям, не требуя перезагрузки сети или остановки абонентских машин.Стабильность алгоритма - также весьма важный фактор. Существуют алгоритмы маршрутизации,которые никогда не сходятся к какому-либо равновесному состоянию, как бы долго они ни работали. Этоозначает, что адаптация алгоритма к изменениям в конфигурации транспортной среды может оказатьсявесьма продолжительной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
