29. Коммутация пакетов: дейтаграммная передача; виртуальные каналы.

Коммутация пакетов (англ. packet switching) — принцип коммутации, при котором информация разделяется на отдельные пакеты, которые передаются в сети независимо друг от друга. В таких сетях по одной физической линии связи могут обмениваться данными много узлов.

Основные принципы

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем данные разбиваются передающим узлом на небольшие (до нескольких килобайт) части — пакеты (packet). Каждый пакет оснащается заголовком, в котором указывается, как минимум, адрес узла-получателя и номер пакета. Передача пакетов по сети происходит независимо друг от друга. Коммутаторы такой сети имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, что позволяет сглаживать пульсации трафика на линиях связи между коммутаторами. Пакеты иногда называют дейтаграммами (datagram), а режим индивидуальной коммутации пакетов — дейтаграммным режимом.

Достоинства коммутации пакетов

1. Эффективность использования пропускной способности

2. Меньшие затраты

Недостатки коммутации пакетов

1. Занимают линии связи

2. Уменьшение ее пропускной способности

Сеть с коммутацией пакетов замедляет процесс взаимодействия каждой конкретной пары узлов, поскольку их пакеты могут ожидать в коммутаторах, пока передадутся другие пакеты. Однако общая эффективность (объем передаваемых данных в единицу времени) при коммутации пакетов будет выше, чем при коммутации каналов. Это связано с тем, что трафик каждого отдельного абонента носит пульсирующий характер, а пульсации разных абонентов, в соответствии с законом больших чисел распределяются во времени, увеличивая равномерность нагрузки.

Дейтаграммная передача

В отличие от виртуальных каналов дейтаграммная передача носит хаотический характер. Т.е. каждый пакет передается по сети независимо от остальных. А узел решает судьбу дальнейшей транспортировки пакета на основе существующего в пакете адреса назначения. На узле так же существует таблица со всеми адресами и маршрутами следования. Но для каждого адреса может существовать сразу несколько путей доставки пакетов, поэтому и доставка к конечному узлу всегда происходит по различных маршрутам. Нам осталось обобщить основные недостатки каждой из рассматриваемых технологий передачи пакетов в сетях с коммутацией пакетов. Главным недостатком дейтаграммной передачи является ее надежность. Т.е. нет никакой гарантии, что отправленный пакет дойдет до пункта назначения. А главным недостатком виртуальных каналов служит время, которого требуется в разы больше, и ресурсы, которые несут приличные вычислительные затраты.

Виртуальные каналы в сетях с коммутацией пакетов

Описанный выше режим передачи пакетов между двумя конечными узлами сети предполагает независимую маршрутизацию каждого пакета. Такой режим работы сети называется дейтаграммным, и при его использовании коммутатор может изменить маршрут какого-либо пакета в зависимости от состояния сети - работоспособности каналов и других коммутаторов, длины очередей пакетов в соседних коммутаторах и т. п.

Существует и другой режим работы сети - передача пакетов по виртуальному каналу (virtual circuit или virtual channel). В этом случае перед тем, как начать передачу данных между двумя конечными узлами, должен быть установлен виртуальный канал, который представляет собой единственный маршрут, соединяющий эти конечные узлы. Виртуальный канал может быть динамическим или постоянным. Динамический виртуальный канал устанавливается при передаче в сеть специального пакета - запроса на установление соединения. Этот пакет проходит через коммутаторы и «прокладывает» виртуальный канал. Это означает, что коммутаторы запоминают маршрут для данного соединения и при поступлении последующих пакетов данного соединения отправляют их всегда по проложенному маршруту. Постоянные виртуальные каналы создаются администраторами сети путем ручной настройки коммутаторов. www.studotvet.com

При отказе коммутатора или канала на пути виртуального канала соединение разрывается, и виртуальный канал нужно прокладывать заново. При этом он, естественно, обойдет отказавшие участки сети.

Каждый режим передачи пакетов имеет свои преимущества и недостатки. Дейтаграммный метод не требует предварительного установления соединения и поэтому работает без задержки перед передачей данных. Это особенно выгодно для передачи небольшого объема данных, когда время установления соединения может быть соизмеримым со временем передачи данных. Кроме того, дейтаграммный метод быстрее адаптируется к изменениям в сети.

При использовании метода виртуальных каналов время, затраченное на установление виртуального канала, компенсируется последующей быстрой передачей всего потока пакетов. Коммутаторы распознают принадлежность пакета к виртуальному каналу по специальной метке - номеру виртуального канала, а не анализируют адреса конечных узлов, как это делается при дейтаграммном методе. Рабочие станции (PC) – это, как правило, персональные ЭВМ, которые являются рабочими местами пользователей сети. Требования, предъявляемые к составу PC, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой ОС и некоторыми другими факторами. Иногда в PC, непосредственно подключенной к сетевому кабелю, могут отсутствовать накопители на магнитных дисках. Такие PC называют бездисковыми рабочими станциями.