Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Коммутатором может быть как специализированное устройство, так и универсальный компьютер со встроенным программным механизмом коммутации, в этом случае коммутатор называется программным. Компьютер может совмещать функции коммутации данных с выполнением своих обычных функций как конечного узла. Однако во многих случаях более рациональным является решение, в соответствии с которым некоторые узлы в сети выделяются специально для коммутации.
Эти узлы образуют коммутационную сеть, к которой подключаются все остальные. На рис. 2.17 показана коммутационная сеть, образованная из узлов 1, 5, б и 8, к которой подключаются конечные узлы 2, 3, 4, 7, 9 и 10, 11. Рис. 2.17. Коммутационная сеть В9 Обобщенная задача коммутации Мультиплексирование и демультиплексирование Чтобы определить, на какой интерфейс следует передать поступившие данные, коммутатор должен вьиснить, к какому потоку они относятся.
Эта задача должна решаться независимо от того, поступает на вход коммутатора только один «чистый» поток нлн «смешанный» поток, являющийся результатом агрегирования нескольких потоков. В последнем случае к задаче распознавания потоков добавляется задача демультиплексирования. Демультиплекоироеение — разделение суммарпогоагрегнрованного потока на несколько составляющих его потоков. Как правило, операцию коммутации сопровождает также обратная операция мультиплексирования.
Мультиплекоирование — образование нз нескольких отдельных потоюв общего агрепнрованного потока, который передается по одному Физическому каналу Овяакь Другими словами, мультиплексирование — это способ разделения одного имеющегося физического канала между несколькими одновременно протекающими сеансами связи между абонентами сети.
Операции мультиплексирования/демультиплексирования имеют такое же важное значение в любой сети, как и операции коммутации, потому что без них пришлось бы для каждого потока предусматривать отдельный канал, что привело бы к большому количеству параллельных связей в сети и свело бы «на нет» все преимущества неполносвязной сети. На рнс.2.18 показан фрагмент сети, состоящий из трех коммутаторов.
Коммутатор 1 имеет четыре сетевых интерфейса. На интерфейс 1 поступают данные с двух интерфейсов — 3 и 4. Их надо передать в общий физический канал, то есть выполнить операцию мультиплексирования. Мультиплексирование Демультнплек й канал Рнс. 2.18. Операции мультиплексирования н демультнплекснроеання потоков прн коммутации Глава 2. Общие принципы построения сетей Одним из основных способов мультиплексирования потоков является разделение времени.
При атом способе каждый поток время от времени (с фиксированным или случайным периодом) получает физический канал в полное свое распоряжение и передает по нему свои данные. распространено также частотное разделение канала, когда каждый поток передает данные в выделенном ему частотно» диапазоне. Технология мультиплексирования должна позволять получателю такого суммарного потока выполнять обратную операцию — раздезение (демультиплексирование) данных на слагаемые потоки. На интерфейсе 3 коммутатор выполняетдемультиплексирование потока на три составляющих его подпотока. Один из них он передает на интерфейс 1, другой — на интерфейс 2, третий — на интерфейс 4.
Вообще говоря, на каждом интерфейсе могут одновременно выполняться обе функции— мультиплексирование и демультиплексирование. Частный случай коммутатора, у которого асе входящие информационные потоки коммутируются на один выходной интерфейс, где они мультиййексируются в один агрегированный поток, называется мультиплексором. Коммутатор, который имеет один входной интерфейс и несколько выходных, называется демультиплекеором (рис. 2Л 9].
Демультиялексор Мультиплексор Рис. 2.! 9. Мультиплексор и демультиплексор Разделяемая среда передачи данных Во всех рассмотренных ранее примерах мультиплексирования потоков к каждой линии связи подключались только два интерфейса. В том случае, когда линия связи является дуплексным каналом связи, как зто показанг на рис. 2.20, каждый из интерфейсов монопольно использует канал связи в направлении «от себя». Это объясняется тем, что дуплексный канал состоит из двух независимых сред передачи данных (подканалов), и так как только передатчик интерфейса является активным устройством, а приемник пассивно ожидает поступления сигналов от приемника, то конкуренции подканалов не возникает.
Такой режим использования среды передачи данных является в настоящее время основным в компьютерных локальных и глобальных се гях. Однако если,в глобальных сетях такой режим использовался всегда, то в локальных сетях до середины 90-х годов преобладал другой режим, основанный на разделяемой среде передачи данных. В наиболее простом случае зффект разделг ния среды возникает при соединении двух интерфейсов с помощью полудуплексного канала связи, то есть такого канала, который может передавать данных в любом направлении, но только попеременно (рис. 2.21).
В зтом Обобщенная задача коммутации случае к одной и той же среде передачи данных (нагтример, к коаксиальному кабелю или общей радиосреде) подключены два приемника двух независимых узлов сети. Разделяемой средой (знатей глебют) называется фирическая среда передачи данных, к которой непосредственно подключено несколько передатч ое узлов сети. Причем в каждый момент времени только один нз передатчиков какого-либо сети получает доступ к разделяемой среде и использувт ее для передачи данных приемнику другого узла, подключенному к этой же среде.
оммугатор 81 Коммутатор 82 Рмс. 2.20. дуплексный канал — разделяемая среда отсутствует оммутатор 82 оммутатор 81 Рнс. 2. 21. Полудуплексный канал — разделяемая среда При таком применении среды передачи данных возникает новая задача соемесглного ислсльзования среды независимыми лередаглчикаии таким образом, чтобы в каждый отдельный момент времени по среде передавались данные только одного передатчика.
Другими словами, возникает необходимость в механизме синхронизации доступа ингаерфейсов к разделяемой среде. Обобщением разделяемой среды является случай, гоказанный на рис. 2.22, когда к каналу связи подключаются более двух интерфейсов (в приведенным примере — трн), при этом применяется топология общей шины. Существуют различные способы решения задачи организации совместного доступа к разлеляемым линиям Связи. Одни из них подразумевают централизованный подход, когда поступом к каналу управляет специальное устройство — арбитр, другие — деценглралиюеанный.
Если мы обратимся к организации раба"ы компьютера, то увидим, что доступ к системной шине компьютера, которую совместно используют внутренние блоки компьютера, управляется централизованно — либо процессором, либо специальным арбитром шины. Глава 2. Общие принципы построения сетей Коммутатор 32 оыыутатор 81 Рио. 2.22. Канал с множественными подключениями — разделяемая среда В сетях организация совместного доступа к линиям связи имеет свою специфику из-за существенно большего времени распространения сигналов по линиям связи. Здесь процедуры согласования доступа к линии связи могут занимать слишком большой промежуток времени и приводить к значительным потерям п1 юизводительности сети. Именно по этой причине механизм разделения среды в глобальных сетях практически не используется. На первый взгляд может показаться, что механизм разделения среды очень похож на механизм мультиплексирования потоков — в том и другом случаях по линии связи передаются несколько потоков данных.
Однако здесь есть принципиальное различие, касающееся того, как контролируется (управляется) линия связи. При мультиплексировании дуплексная линия связи в каждом направлении находится под полным контролем одного коммутатора, который решает, какие потоки разделяют общий канал связи. Для локальных сетей разделяемая среда сравнительно долго была основным механизмом использования каналов связи, который применялся во всех технологиях локальных сетей — Ейеглес, Агнес, Токеп Ыпй, ЕВОЕ При этом в технологиях локальных сетей применялись децентрализованные'методы доступа к среде, не требующие наличия арбитра в сети.
Популярность техники разделения среды в локальных сетях объяснялась простотой и экономичностью аппаратных решений. Например, для создания сети Егйеглес на коаксиальном кабеле никакого другого сетевого оборудования кроме сетевых адаптеров компьютеров и самого кабеля не требуется. Наращивание количества компьютеров в локальной сети Еглегпес на коаксиальном кабеле выполняется также достаточно просто — путем присоединения нового отрезка кабеля к существ1 ющему. Сегодня в провокдиых локальных сетях метод разделения среды практически перестал применяться. Основной причиной отказа от раздг ляемой среды явилась ее низкая и плохо предсказуемая производительность, а также плохая масштабируемость1. Низкая про- ' Масштабируемостью называют свойство сети допускать наращивание количества узлов и протяжен- ность линий связи в очень широких пределах без снижения производительности.
Обобщенная задача коммутации изводительность объясняется тем, что пропускная способность канала связи делится между всеми компьютерами сети. Например, если локальная сеть Е1Ьегпес состоит из 100 компьютеров, а для их связи используются коаксиальный кабель и сетевые адаптеры, работающие на скорости 10 Мбит/с, то в среднем на каждый компьютер приходится только 0,1 Мбит/с пропускной способности. Более точно оценить долю пропускной способности, приходящуюся иа какой-либо компьютер сети, трудно, так как эта величина зависит от многих случайных факторов, например активности дзугих компьютеров. Наверно, к этому моменту читателю уже понятна причина плохой масштабируемости подобной сети — чем больше мы добавляем компьютеров, тем меньшая до. ш пропускной способности достается каждому компьютеру сети.
Описанные недостатки являются следствием самого принципа разделения среды, поэтому преодолеть их полностью невозможно. Появление в начале 90-х недорогих коммутаторов локальных сетей привело к настоящей революции в этой области, и постепенно коммутаторы вытеснили разделяемую среду полностью. Сегодня механизм разделения среды используется только в беспроводных локальных сетях, где среда — радиоэфир — естественным образом соединяет все конечные узлы, находящиеся в зоне распространения сигнала. Типы коммутации Комплекс технических решений обобщенной задачи коммутации в своей совокупности составляет основу любой сетевой технологии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
