11. Передача данных по сети. Коммутируемые сети передачи данных. Методы коммутации с частотным и временным разделением каналов. Коммутация пакетов. Функции пакетов. Структура пакетов. Формирование пакетов.

Сеть передачи данных — совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.

Существуют следующие виды сетей передачи данных:

• Телефонные сети — сети, в которых оконечными устройствами являются простые преобразователи сигнала между электрическим и видимым/слышимым.

• Компьютерные сети — сети, оконечными устройствами которых являются компьютеры.

По принципу коммутации сети делятся на:

• Сети с коммутацией каналов — для передачи между оконечными устройствами выделяется физический или логический канал, по которому возможна непрерывная передача информации. Сетью с коммутацией каналов является, например, телефонная сеть. В таких сетях возможно использование узлов весьма простой организации, вплоть до ручной коммутации, однако недостатком такой организации является неэффективное использование каналов связи, если поток информации непостоянный и малопредсказуемый.

• Сети с коммутацией пакетов — данные между оконечными устройствами в такой сети передаются короткими посылками — пакетами, которые коммутируются независимо. По такой схеме построено подавляющее большинствокомпьютерных сетей. Этот тип организации весьма эффективно использует каналы передачи данных, но требует более сложного оборудования узлов, что и определило использование почти исключительно в компьютерной среде.

Коммутируемые сети

В сети ATM все устройства, такие как рабочие станции, серверы, маршрутизаторы и мосты, подсоединены непосредственно к коммутатору. Когда одно устройство запрашивает соединение с другим, коммутаторы, к которым они подключены, устанавливают соединение. При установлении соединения коммутаторы определяют оптимальный маршрут для передачи данных - традиционно эта функция выполняется маршрутизаторами.

Когда соединение установлено, коммутаторы начинают функционировать как мосты, просто пересылая пакеты. Однако такие коммутаторы отличаются от мостов одним важным аспектом: если мосты отправляют пакеты по всем достижимым адресам, то коммутаторы пересылают ячейки только следующему узлу заранее выбранного маршрута.

Коммутация в сети Ethernet может быть сконфигурирована таким образом, что все рабочие станции окажутся подключенными непосредственно к коммутатору. В такой конфигурации коммутация в Ethernet похожа на коммутацию в сети ATM: каждое устройство осуществляет прямой монопольный доступ к порту коммутатора, который не является устройством совместного доступа

Однако коммутация ATM имеет ряд важных отличий от коммутации Ethernet. Поскольку каждому устройству ATM предоставляется непосредственный монопольный доступ к порту коммутатора, то нет необходимости в сложных схемах арбитража для определения того, какое из этих устройств имеет доступ к коммутатору. В противоположность этому, рабочие станции, соединенные с коммутатором Ethernet, должны участвовать в схемах арбитража даже несмотря на их непосредственный монопольный доступ к порту коммутатора. Сетевые интерфейсные платы Ethernet рассчитаны на использование арбитражного протокола для определения того, имеет ли рабочая станция доступ к устройству.

ATM-коммутация также отличается от коммутации Ethernet тем, что коммутаторы ATM устанавливают соединение между отправителем и получателем, а коммутаторы Ethernet - нет. Кроме того, коммутаторы ATM обычно являются неблокирующими; это означает, что они минимизируют "заторы", передавая ячейки немедленно после их получения. Чтобы получить возможность немедленной пересылки всех поступающих ячеек, неблокирующий коммутатор должен быть оснащен чрезвычайно быстрым механизмом коммутации и иметь достаточно большую пропускную способность выходных портов. Теоретически если у коммутатора есть 10 входных портов на 10 Мбит/с, у него должен также быть один выходной порт на 100 Мбит/с. На практике выходной порт может иметь немного меньшую пропускную способность, не утрачивая при этом способности немедленной пересылки всех поступающих ячеек.

 Коммутация  каналов (circuit (line) switching) - это способ организации прямой связи между  двумя или несколькими абонентами для обмена информацией в реальном времени. Установление соединения при  коммутации каналов осуществляется путем набора номера абонентом, который вызывает.

    Коммутация  пакетов (packet switching) - это способ организации  связи между двумя конечным пунктами с помощью логических (виртуальных) каналов без установления прямой связи, передача данных в этом случае осуществляется с помощью пакетов. Виртуальные каналы могут быть двух видов: некоммутируемые и коммутируемые. Виртуальные каналы, которые не коммутируются, организовываются вручную (кроссированием) на заданный период времени. Виртуальные каналы, которые коммутируются, организовываются на каждый вызов абонента. В виртуальном канале на каждый такой вызов устанавливается определенный маршрут, и все пакеты данного вызова проходят по нему через сеть.  

Давайте взглянем на рисунок, отображающий стандартную структуру пакета:

Теперь давайте пройдемся по каждой составляющей в структуре пкаета:

1. преамбула

служит настройкой для сетевой карты (обработка пакетов и их прием)

2. идентификатор приемника

идентификатор, который есть у каждого абонента в сети (сетевой адрес).

3. идентификатор передатчика

тот же сетевой адрес, но принимающей стороны

4. данные для управления обработкой

в этом поле содержатся основные ведения, касающиеся передаваемого пакета:

1. размер

2. формат

3. маршрут

4. тип

5. номер

5. данные

основная информация, ради которой и используются пакеты, т.е. передаваемые данные

6. контрольная сумма

специальное число, служащее проверкой целостности пакета

7. стоповая комбинация

фиксирует окончание передачи пакета