Распределение функций по системам
Основными системами сетей ЭВМ являются ГВМ, ТВМ и узлы связи. Кроме того, для возможности объединения сетей используются переходные системы или шлюзы (рис. 17).
Рис. 17
Шлюзы базируются, как правило, на использовании мини ЭВМ, которая называется переходной ЭВМ. Распределение функции, связанных с процессами передачи и обработки данных, производится следующим образом: функции управления каналами, это уровни 1 и 2, реализуются, как правило, отдельными техническими средствами. Функции уровней 3 и 4 реализуются техническими средствами и управляющими программами сетевого ПО, а функции уровней с 5 по 7 реализуются прикладными программами ЭВМ, а также программами, поддерживающих работу терминалов. Переходной узел, или шлюз организует систему портов, через которую осуществляется связь сетей. При этом с одной стороны портов управление сеансами, транспортировкой данных, сетью и каналами производиться с использованием портов одной сети, а с другой стороны портов - с использованием портов другой сети. При этом в
сопрягаемых сетях при использовании сообщений с разной структурой ставятся трансляторы, преобразующие одну структуру в другую.
Способы и средства коммутации и передачи данных
Информационная связь между абонентами сетей ЭВМ может устанавливаться тремя способами: коммутации каналов, коммутацией сообщений и коммутацией пакетов.
Коммутация каналов, сообщений и пакетов
Коммутация каналов обеспечивает образование физической линии для прямой передачи данных между абонентами, даже если при этом задействуется ряд узлов и каналов связи. Такая линия организуется из соединенных последовательно каналов связи. Рассмотрим этот процесс (рис. 18).
25
Рис. 18
Абонент аi инициирует установление связи с абонентом аj Узел связи А реагирует на адрес абонента аj в пакете, полученном от абонента аi, подключает канал связи с узлом связи В и передает на этот узел пакет, содержащий адрес абонента аj. Затем аналогичная процедура повторяется на узлах связи В, С и D. В результате чего между абонентами аi и аj коммутируется прямой канал связи, который мы назвали физической линией. По окончанию указанной коммутации узел D или абонент аj посылает узлу А или абоненту аi сигнал обратной связи типа «Канал установлен», после получения которого абоненту аj начинает передаваться сообщение абонента аi. Рассмотрим все выше указанные способы коммутации с использованием временных диаграмм рис. 19.
Рис. 19
При коммутации каналов реализуется рассмотренный выше алгоритм. Вначале идет формирование физической линии. Затем передается сообщение.
При этом время доведения данных включает в себя время коммутации физической линии, (которое зависит от количества узлов связи и характеристик каналов) и время передачи сообщения (которое зависит от длины сообщения и характеристик канала физической линии).
26
Коммутация сообщений производится путем передачи сообщений содержащих заголовок, концевик и данные, по маршруту, который определяется узлами сети. При этом сообщения передаются как независимые объекты. В заголовке сообщения передается адрес абонента аj – получателя сообщения. Узел А принимает сообщение абонента аi и хранит его в собственной буферной памяти, затем определяет маршрут передачи сообщения на основании которого выбирает канал связи, ведущий к узлу В. После этого сообщение абонента аi передается на узел В. Если узел В принял сообщение без искажений, он сообщает об этом узлу А, используя специальную «квитанцию», на основании которой узел А стирает сообщение из своей памяти канала. Узел В проводит манипуляции, какие проводил узел А и передает сообщение следующему узлу и т.д. пока сообщение не поступит адресату, т.е. абоненту аj.
При этом время передачи данных включает в себя суммарное время передачи сообщения по всем каналам связи (которое зависит от длины сообщения и характеристик каждого канала) и время задержки сообщения в каждом узле (которое зависит от скорости обработки сообщения и очереди в канал передачи).
При коммутации пакетов сообщение разбивается на пакеты (в примере рис. 19 сообщение условно разбито на два пакета). Длина каждого пакета ограничена каким-то количеством бит и фиксирована. При этом каждый пакет снабжается заголовком и концевиком. Передача данных при коммутации пакетов происходит точно также как и при коммутации сообщений, но вместо одного сообщения передается последовательность пакетов (один, два, три и т.д.). Из диаграмм видно что время доставки сообщения при коммутации пакетов оказывается наименьшим, из-за того, что каждый узел начинает
определять и организовывать последующий канал после получения первого пакета, а не всего сообщения и после этого сразу начинает передачу этого пакета. Из-за указанных преимуществ, способ коммутации пакетов в сетях ЭВМ стал основным способом передачи данных. Это объясняется тем, что:
1.Коммутация каналов требует, чтобы все каналы физической линии работали на одной скорости передачи данных, а два последующих способа этого требования не накладывают.
2.Представление данных пакетами создает наилучшее условие для одновременного предоставления канала нескольким абонентам с разделением времени работы канала между их пакетами (рис. 20).
27
Рис. 20
На первых трех осях изображены потоки пакетов, которые генерируют абоненты а1, а2 и а3. Двойная нумерация обозначает номер абонента и номер пакета в потоке. Благодаря такому принципу использования общего канала связи он становиться более эффективным, т.к. более быстро доводит данные до адресатов.
3.Малая длина пакетов, причем фиксированная, позволяет выделять для промежуточного хранения передаваемых данных меньшую емкость памяти, чем потребовалось бы при коммутации сообщений. Это повышает надежностные характеристики и уменьшает стоимость аппаратуры.
4.Помехоустойчивость КС не велика, поэтому чем короче блок данных, тем меньше вероятность того, что он будет искажен помехами. Кроме того, при повторе блока данных в случае искажения, передается не все сообщение, а только искаженные пакеты, что сокращает время передачи сообщения в целом.
Дейтаграммы и виртуальные каналы
В системах передачи данных, работающих по способу коммутации пакетов, используются два способа передачи данных между абонентами:
1.Дейтаграммный способ.
2.Виртуальный канал.
Дейтаграммный способ – это передача данных в виде отдельных не связанных между собой во времени пакетов. Пакеты передаются СПД как независимые объекты. В результате чего каждый пакет может следовать к получателю любым возможным маршрутом, а совокупность пакетов может поступать к нему в любом порядке, т.е. пакет, отправленный первым, может прийти последним. «Сшивать» пакеты по порядку номеров в сообщение должен получатель. При передаче пакеты нумеруются, а количество пакетов в сообщении передается с каждым пакетом.
Виртуальный канал – это передача пакетов сообщения по порядку их нумерования (один, два и т.д.). Основное свойство виртуального канала это сохранение указанного порядка следования пакетов. Канал организуется с помощью специальных процедур установления физической линии, как при коммутации каналов. По окончании сеанса такой канал распадается на составные части.
28