11. Методы передачи данных в компьютерных сетях
Основными используемыми методами передачи информации являются методы коммутации каналов, сообщений и пакетов.
Коммутация каналов
Это наиболее простой и естественный способ передачи данных между двумя абонентскими системами. Он базируется на реализации физического соединения между ними на время сеанса передачи информации путем образования составного канала из последовательно соединенных каналов.
По своей сути сети коммутации каналов подобны телефонным сетям коллективного пользования, на базе которых они, как правило, и реализуются. Сеть, которую использует телефон и которая может быть доступна компьютерам, называется общедоступной коммутируемой телефонной сетью (PSTN, Public Switched Telephone Network). Изначально она была создана для передачи речи, поэтому она обладает низкой скоростью, а для связи по коммутируемым аналоговым линиям необходимы модемы. Модем – это устройство, которое позволяет компьютерам обмениваться данными по телефонной линии. Модем на передающей стороне преобразует цифровые сигналы компьютера В аналоговые и посылает их по телефонной линии. Модем на принимающей стороне преобразует входящие аналоговые сигналы в цифровые и передает их компьютеру-получателю.
При этом связь между отправителем и получателем устанавливается путем посылки отправителем соответствующего сообщения, которое передается по сети передачи данных от одного узла коммутации канала к другому и управляет коммутацией каналов связи, как бы прокладывая путь от отправителя к получателю. После образования физического соединения из пункта назначения отправителю передается ответное сообщение, подтверждающее наличие требуемого соединения. Затем осуществляется передача информации, ради которой был создан канал передачи данных. На время сеанса обмена информацией составной канал полностью оказывается недоступным для других абонементов. После завершения передачи отправитель информации вырабатывает соответствующее управляющее сообщение, Которое передается по составному каналу, управляя его разъединением.
Процедура передачи и временных задержек в сетях коммутации каналов на базе телефонных сетей коллективного пользования, коммутации сообщений и пакетов проиллюстрирована на рис. 26. Общее время сеанса при коммутации каналов складывается из времени коммутации, времени передачи и времени завершения сеанса связи. Следует отметить, что процесс коммутации может оказывать существенное влияние на время сеанса, например, при использовании низкоскоростных узлов коммутации каналов.
Рис. 26. Передача данных в сетях с коммутацией каналов:
УКК– узел коммутации каналов; 1 – задержка подключения; 2 – распространение сигнала; 3– передача ответных сообщений; 4– время коммутации канала; 5 – передача данных; 6 – разъединение канала; – общее время передачи данных
В рамках сетей коммутации каналов могут организовываться так называемые выделенные каналы (выделенные аналоговые линии), которые постоянно закоммутированы на требуемый срок. В отличие от коммутируемых линий, которые нужно организовать для каждого сеанса, выделенные аналоговые линии обеспечивают готовый к немедленному использованию коммуникационный канал.
Цифровая связь. Линия цифровой службы передачи данных (DDS) обеспечивает связь, практически свободную от ошибок. В этом случае используется цифровая связь, она не нуждается в модемах. Вместо этого данные от моста или маршрутизатора DDS передаются через устройство, которое называется устройством обслуживания канала – устройством обработки данных (CSU/DSU). Оно преобразует стандартные цифровые сигналы, генерируемые компьютером, в биполярные цифровые сигналы, применяемые для синхронной связи.
Коммутация сообщений
Передача информации осуществляется без образования физического соединения между пунктами отправления и получения информации. Между ними устанавливается виртуальное (логическое) соединение, а физический канал устанавливается локально между смежными узлами коммутации и только на время передачи между ними данных. При этом информация представляется и передается в виде блока данных, целиком содержащего все сообщение. Заголовок блока данных содержит адреса отправителя и получателя информации, а также другую управляющую информацию, необходимую для достоверной передачи сообщения между абонентами. Передача данных между абонентами осуществляется с промежуточным запоминанием их в узлах коммутации. Поступившее в узел коммутации сообщение запоминается в буферном запоминающем устройстве и при наличии свободного канала связи в направлении адресата передается по этому каналу в следующий узел. Такие узлы, осуществляющие промежуточное хранение и управление передачей сообщений, называются узлами коммутации сообщений, а сети передачи данных, использующие данный способ коммутации, получили название сетей коммутации сообщений.
Таким образом, сообщение последовательно передается от одного узла коммутации к другому, занимая в каждый период времени только канал передачи данных между смежными узлами. Остальные каналы на пути следования сообщения могут использоваться для других целей.