Эксперименты, проведенные в 1964-66 гг. по заказу ARPA в MIT показали:
1)связь нескольких ЭВМ возможна;
2)для крупномасштабной и надежной ВС принцип коммутации каналов неприемлем.
Нужна была принципиально новая схема передачи данных, и эта схема нашлась. Она называется коммутацией сообщений (message switching).
71
Принцип коммутации сообщений и пакетов
Узлы сети, в отличие от коммутации каналов, не
«занимаются» простым переключением линий.
Каждый узел - компьютер с процессором и памятью.
Сначала эти коммуникационные компьютеры
назывались Interface Message Processor (IMP), а позже - маршрутизаторы (router).
72
Принцип коммутации сообщений и пакетов – работа маршрутизатора
Когда от абонента приходит сообщение, маршрутизатор запоминает его и определяет, к какому соседнему узлу отправить сообщение дальше, а когда нужный канал освободится, передает сообщение следующему маршрутизатору.
Если соседний узел подтверждает получение сообщения, то оно стирается из памяти; если нет
(ошибка), то передача сообщения повторяется.
Так, переходя от одного маршрутизатора к другому, сообщение за несколько прыжков73 (hops)
дойдет до адресата.
74
Особенности принципа коммутации сообщений
• соединительный канал занят сообщением только на время передачи и сразу же освобождается => высокий коэффициент
использования дефицитных соединительных
каналов;
• передача сообщения между соседними узлами происходит по процедуре с переспросом. Даже если соседний узел или соединительный канал окажутся неработоспособными, маршрутизатор отправит сообщение по обходному пути => при ненадежных каналах связи (и/или разрушении отдельных узлов), обеспечивается 75высокий
уровень надежности всей сети.
Проблемы систем с коммутацией сообщений
•Маршрутизаторы – не простые соединители, как телефонные реле на АТС, а полнофункциональные компьютеры. Поэтому на практике коммутация сообщений стала возможной после появления относительно дешевых миниЭВМ, т.е. в середине 1960-х гг. (1-я массовая машина PDP-8 - 1965 г.).
•Повторные прием и передача приводят к задержкам, достигающим значительных величин, если путь сообщения проходит через длинную цепочку узлов. Это принципиальный недостаток, от него нельзя избавиться совсем, можно только уменьшить задержку, повышая быстродействие76
каналов связи и самих маршрутизаторов.
Проблемы систем с коммутацией сообщений
• Проблема коммутации сообщений «в чистом виде»: если сообщения длинные (несколько МБ), то на каждом узле нужно хранить и повторно передавать большие массивы данных - долго, дорого и блокирует работу сети. Для решения проблемы - идея пакетной коммутации.
Пакет (packet) – сообщение ограниченной длины, обычно до 1500 байт. Длинные сообщения у источника разбиваются на пакеты, которые независимо друг от друга проходят через сеть.
У получателя пакеты опять собираются в
целостные сообщения. Сети по такому принципу -
сети пакетной коммутации (packet77 switching).
Разбиение сообщения на пакеты уменьшает время
задержки за счет водопроводного эффекта. Схема передачи сообщений от абонента А до абонента D через узлы B и C:
Без пакетов |
С пакетами |
Если сообщение передается целиком, то трансляция
его на следующем узле начинается только после окончания приема последнего байта (т.к. проверяется и подтверждается корректность приема). В результате 1-й символ сообщения достигнет
получателя в момент времени t1. Если же сообщение
передается пакетами (пример – 4 пакета), то 1-й пакет при тех же скоростях передачи и обработки
данных дойдет до конечного пункта через время t2 < t1.
80
83