Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Особенности сетей с коммутацией пакетов




Маршрутизация

Многосвязность базовой сети передачи данных порождает проблему маршрутизации. Пакет вводится в сеть, имея в своем заголовке адрес пункта назначения. В принципе, этот адрес в первом же узле коммутации может быть преобразован в полный маршрут к узлу назначения (маршрутизация от источника). Однако, более часто решение о дальнейшем маршруте пакета принимается каждым транзитным УК. В любом случае, для принятия решения о дальнейшей передаче пакета УК должен располагать таблицей маршрутизации, указывающей для каждого адресата идентификатор выходного интерфейса, через который следует отправить пакет, и выраженную в определенных единицах длину маршрута до узла назначения через данный интерфейс. Например, в таблице 1.1 представлены маршруты (основной и альтернативный), вычисленные по определенному правилу из УК1 (ООД 3) к трем ООД, являющимися абонентами сети, топология которой изображена на рис.1.4.

 
 

 


УК5
УК1
 

С

УК6
ООД 5

ООД 3
УК7

 

 
 
Рис.1.4. Многосвязная сеть

 


Таблица 1.1

Адрес назначения Интерфейс Длина маршрута
ООД 2 A  
ООД 2 B  
ООД 4 B  
ООД 4 С  
ООД 5 B  
ООД 5 С  

В небольших сетях на каждом узле коммутации можно поддерживать статический набор альтернативных маршрутов, учитывающих большинство наиболее вероятных отказов. Однако, более гибким является адаптивный метод динамической маршрутизации, который в случае нарушения работоспособности какой-либо линии передачи, или УК, корректирует таблицу маршрутизации узла. Для этого, УК должен располагать информацией о топологии сети (для вычисления маршрута) и регулярно получать информацию о ее состоянии (о работоспособности линий связи, об уровне загрузки других УК и т.п.). Эти задачи решаются специализированными алгоритмами маршрутизации.

Управление интенсивностью трафика

Пришедшие в УК пакеты поступают в буферную память и далее распределяются между выходными интерфейсами. Наличие входного буфера снимает требование равенства скоростей передачи данных во всех линиях сети и, следовательно, они могут иметь различную пропускную способность. Реальная скорость передачи данных между взаимодействующими конечными хостами зависит от скорости обработки пакетов всеми узлами коммутации на маршруте и доступной пропускной способности линий передачи. В случае, когда передающее ООД достаточно долго вводит данные быстрее, чем сеть их может передавать и (или) приемник способен их обработать, будет возникать состояние перегрузки сети. Для его предотвращения необходим механизм управления интенсивностью потоков пакетов. Отсутствие такого механизма, или его недостаточная эффективность, могут стать причиной перегрузки системы связи, что будет проявляться в чрезмерно большой задержке передачи и (или) высоком уровне потерь пакетов.

Упорядочение принятых данных

В сетях с коммутацией каналов маршрут передачи каждого бита данных постоянен и вопрос о нарушении последовательности приема отдельных порций сообщения не возникает. Технология коммутации пакетов, предполагающая независимую транспортировку каждого пакета, потенциально содержит вероятность нарушения последовательности их прибытия на конечный узел и приложения, выполняющиеся в такой сети, нуждаются в процедурах восстановления исходной последовательности пакетов. Это требование нашло свою реализацию в концепции виртуального канала, который подобен реальному физическому каналу лишь в отношении сохранения порядка передачи приемнику блоков данных, отправленных передающим приложением.

Формирование виртуального канала может быть выполнено на ООД, не требуя запуска никаких процедур на сетевых УК. По отношению к сети такая доставка пакетов, вероятно, по аналогии с телеграфными сетями, получила название службы дейтаграмм. В дейтаграммном режиме сеть лишь обеспечивает доставку пакетов по назначению, не гарантируя сохранение порядка их прибытия. Задача упорядочения блоков данных возлагается на программное обеспечение конечных хостов.

Вместе с тем, существуют приложения, требующие, чтобы вычислительные системы, на которых они выполняются, были освобождены от задач восстановления исходной последовательности пакетов, а упорядоченная доставка их гарантировалась бы собственно сетью. Для этого сетевые УК выполняют специальные процедуры установления, поддержания и ликвидации постоянного пути транспортировки пакетов через сеть (почти коммутация каналов). Рассмотрим особенности этих двух способов установления виртуального канала.

Виртуальный канал при дейтограммном режиме передачи через базовую сеть требует наличия на ООД процедур установления соединения и управления последовательностью принимаемых пакетов. Так в примере, приведенном на рис.1.5, установление виртуального канала между приложениями А и В начинается с генерации сетевыми операционными системами (ОС) узлов служебных пакетов запроса соединения. Запрос соединения доставляется сетью на другой узел, который генерирует тот, или иной ответ. При наличии положительного подтверждения на запрос соединения, взаимодействующие хосты фиксируют факт установления между ними виртуального канала, определяют его классификационные признаки и присваивают определенный идентификатор, после чего начинается передача данных.

Маршрут передачи каждого пакета через базовую сеть определяется независимо, и они могут приходить в узел назначения разными путями, а иногда и теряться. Специальные процедуры протокола виртуального канала сетевых ОС узлов А и B организуют нумерацию передаваемых пакетов, проверяют целостность принятых блоков, при необходимости, обеспечивают повторную передачу утерянных (испорченных) пакетов и передают корректно принятые пакеты приложению в исходной их последовательности. Завершение обмена данными может инициировать любое приложение, передав через сеть соответствующий служебный пакет. Достоинством описанного механизма организации виртуального канала является простота базовой сети передачи данных (она остается дейтаграммной) и присущая технологии коммутации пакетов возможность адаптивной маршрутизации трафика.

 
 

 

 


 

Логическая схема другого способа установления виртуального канала представлена на рис.1.6. Здесь сеть не только выполняет доставку пакетов между приложениями, но и обеспечивает постоянство маршрута их передачи, следовательно, и сохранение их исходной последовательности. Пусть приложение на узле А генерирует запрос на установление соединения с приложением на узле С. Этот запрос представляет собой служебный пакет, который посредством какой-либо маршрутной процедуры доставляется вызываемому приложению. Путь этого пакета через сеть запоминается. Пакет положительного подтверждения от узла С отправляется по тому же маршруту и фиксирует на каждом промежуточном узле факт установления виртуального логического канала, т.е. присваивает ему определенный идентификатор; при этом, для устанавливаемого соединения выделяются необходимые ресурсы УК (буферная память, процессорное время). Данному виртуальному каналу на различных интерфейсах узлов коммутации будут соответствовать свои, не обязательно одинаковые, но уникальные идентификаторы, которые включаются в заголовок каждого уходящего пакета. В таблице 1.2 приведены идентификаторы каждого из трех виртуальных каналов, сформированных в сети, представленной на рис.1.6.

 
 

 

 


 

Таблица 1.2.

 
 
Id VCi

 

Линия передачи
I II III IV V VI VII
Id VC1              
Id VC2              
Id VC3              

Задача определения маршрута в сети виртуальных каналов решается только при передаче первого пакета (запрос на соединение). В ходе процедуры установления виртуального канала каждый узел коммутации создает в своей таблице маршрутизации отдельную запись в формате: «входной интерфейс», «входной Id» - «выходной интерфейс», «выходной Id». Для сети рис.1.5 и определенных на ней виртуальных каналов эти таблицы будут иметь вид, представленный ниже.

Таблица 1.3.

УК1
входной выходной
интерф. Id интерф. Id
а   с  
b   c  

 

УК2
входной выходной
интер . Id интерф. Id
а   b  
a   c  
b   c  

 

После установления виртуальных каналов все пакеты данных между приложениями А-С, В-Е и С-D будут передаваться по этим зафиксированным маршрутам и нарушение порядка их прибытия на приемный узел принципиально исключаются. В этом смысле, виртуальное соединение становится реальным каналом через сеть, хотя в каждой физической линии связи осуществляется мультиплексирование пакетов от разных ООД, что характерно для технологии коммутации пакетов. Наличие таблицы коммутации каналов позволяет существенно упростить решение задачи маршрутизации и сделать ее менее требовательной к вычислительным ресурсам узла.

Виртуальные каналы могут создаваться на долговременной основе, а могут формироваться и по запросу приложений. В случае физического нарушения установленного виртуального канала сеть должна запустить процедуру формирования нового канала между взаимодействующими приложениями и восстановить утерянные при потере соединения данные.

Технология сетевых виртуальных каналов предусматривает резервирование на узлах коммутации определенных ресурсов (память, процессорное время), обеспечивающих существование этих каналов. Поэтому должен существовать и механизм освобождения этих ресурсов как в случае корректного, так и в случае аварийного завершения соединения.

Оба способа установления виртуального канала имеют свои преимущества и недостатки. Сетевые виртуальные каналы позволяют экономить память и процессорное время посредством применения упрощенной процедуры маршрутизации; они обеспечивают меньшее и более постоянное время доставки пакетов по маршруту; контроль соединения на каждом УК позволяет более эффективно управлять сетевым трафиком, предупреждая возникновение перегрузок. Вместе с тем, в сравнении с виртуальными каналами на дейтаграммной сети, устойчивость сетевых виртуальных каналов к выходу из строя оборудования УК ниже, а интеллектуальность УК должна быть выше. Если объем передаваемой за время соединения информации незначителен, то установление в сети виртуального канала оказывается малооправданным.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных