ЛЛГ

Начала

Задержка

пра

соединении

Время распрост- ранена*

I ,пипиц

Рис. 16.6. Фрагмент сети передачи данных и процедуры передачи данных с коммутацией каналов (а), сообщений (б) и пакетов (в)

Задержка сета лри коммутации пакетов[

Время

передачи <

данных

канал) состоит из физических каналов, имеющих одну и ту же скорость передачи данных. Об установлении физического соеди­нения из пункта назначения в источник посылается сигнал обратной связи. Затем из источника передается сообщение по установленному пути с одновременным использованием всех образующих его каналов, которые оказываются -недоступными для других передач, пока источник их не освободит.

При коммутации сообщений и пакетов информация переда­ется с запоминанием в промежуточных узлах сети передачи данных без установления физического соединения между пун­ктами отправления и назначения. Между ними устанавливается виртуальное или логическое соединение.

Коммутация сообщений. При этом методе физическое^ соеди­нение устанавливается только между соседними узлами сети (называемыми центрами или узлами коммутации сообщений) и только на время передачи сообщения. Каждое сообщение снаб­жается заголовком и транспортируется по сети как единое целое. Поступившее в узел сообщение запоминается в его буферном ЗУ и в подходящий момент, когда освободится соответствующий канал связи, передается в следующий, соседний узел. Сообщение как бы прыгает от одного узла к другому, занимая в каждый момент передачи только канал между соседними узлами, при этом виртуальный канал между источником и адресатом может состоять из физических каналов с разной скоростью передачи данных. Коммутация сообщений по сравнению с коммутацией каналов позволяет ценой усложнения аппаратуры узла коммута­ции уменьшить задержку при передаче данных и повысить об­щую пропускную способность сети передачи данных.

Коммутация пакетов является развитием метода коммутации сообщений. Она позволяет добиться дальнейшего увеличения пропускной способности сети, скорости и надежности передачи данных.

Поступающее от абонента сообщение подвергается в интер­фейсных процессорах пакетированию — разбивается на пакеты, имеющие фиксированную длину, например 1 Кбит (рис. 16.7). Пакеты метятся служебной информацией — заголовком, указы­вающим адрес пункта отправления, адрес пункта назначения и номер пакета в сообщении. Пакеты транспортируются в сети как независимые сообщения и поступают в узел коммутации пакетов, где накапливаются в буферах каналов связи. Затем они передаются в выходной буфер, где вперемежку накапливаются пакеты различных сообщений, которые выдаются на скоростной канал связи для передачи в соседний УК. В пункте назначения интерфейсный процессор формирует из пакетов исходное со­общение.

Источник I Сеть передачи I Адресат

I

■ данных I

даго/годок

Пакет И97 к—^

i/iwiii

да голобок

Пакет Я* 1

Сообщение <

> Сообщение

Заголовок

Пакет Я93

м.

Рис. 16.7. Пакетирование сообщений

Важным достоинством коммутации пакетов является воз­можность одновременной передачи пакетов одного и того же сообщения разными маршрутами, что уменьшает время и увели­чивает надежность передачи сообщения.

При передаче короткими пакетами уменьшаются вероятность появления ошибок и время занятости каналов повторными пере­дачами.

Как видно из рис. 16.6, при коммутации каналов имеется наибольшая задержка в передаче информации, что определяется сравнительно большим временем установления связи из-за ожи­дания освобождения промежуточных каналов. Монополизация источником на все время связи каналов, образующих путь от него к адресату, снижает общую пропускную способность сети передачи данных. Однако коммутация каналов обладает важной особенностью: если связь источник — адресат установлена, то при передаче сохраняются неизменными временные соотноше­ния между элементами передаваемой информации (временная прозрачность), что имеет значение для систем, работающих в реальном масштабе времени. Если в таких системах недо­пустимы задержки с установлением связи, jo используют срав­нительно дорогие некоммутируемые (постоянно выделенные) каналы связи.

Метод коммутации пакетов по сравнению с другими метода­ми обеспечивает наименьшую задержку при передаче данных

и наибольшую пропускную способность сети передачи данных, особенно заметную при передаче коротких сообщений, характер­ных для диалогового режима. Использование коммутации паке­тов способствует повышению надежности и живучести сети вследствие того, что облегчается адаптация управления переда­чей данных к отказам и перегрузкам отдельных участков. Поэто­му в настоящее время коммутация пакетов является основным методом передачи данных в ВСт, но во многих случаях этот метод оказывается непригодным для систем, работающих в ре­альном времени.

В ВСт используют два характерных режима передачи паке­тов: режим виртуальных каналов и режим дейтаграмм.

Режим виртуальных каналов предполагает, что передаче сообщения предшествует прокладка (организация) виртуально­го канала (логического соединения), по которому затем строго в порядке номеров передаются пакеты сообщения. Такой режим облегчает сборку пакетов в сообщение на приемном конце.

Режим дейтаграмм допускает независимое перемещение по сети пакетов сообщения (называемых в этом случае дейтаграм­мами) и не требует предварительного установления логического соединения. Этот режим более сложен в реализации, так как усложняется сборка пакетов в сообщение у адресата, однако позволяет достигнуть большей надежности и живучести сети передачи данных.

Для выбора маршрута пакета в сети могут использоваться статические процедуры, основанные на наличии таблиц предпо­чтительных маршрутов в УК, и различные варианты адаптивной процедуры. В отказоустойчивых сетях часто используется лавин­ный метод, согласно которому пакет посылается из каждого исходного узла во все соседние. Если пакет попадает в узел, где он уже был, то пакет уничтожается.

4. Эталонная логическая модель вычислительной сети и иерархия протоколов

Сложность и разнообразие реальных физических структур вычислительных сетей, разнотипность используемых в вычисли­тельных сетях ЭВМ и другой аппаратуры, необходимость упоря­дочения разработки программных и аппаратурных средств сете­вого комплексирования вычислительных установок делают целе­сообразным введение обобщенной логической структуры вы­числительной сети, с которой могут быть соотнесены физические структуры конкретных сетей.

Такая обобщенная логическая структура предложена Меж­дународной организацией по стандартизации (ИСО) в виде эта­лонной семиуровневой логической модели открытых систем [71]. Системы называются открытыми друг для друга в том смысле, что, несмотря на их технические и логические различия, они могут взаимодействовать с помощью определенных процедур.

В вычислительной сети связь в действительности устанавли­вается не между отдельными машинами, а между прикладными программами, или, более точно, между прикладными вычисли­тельными процессами, протекающими в машинах. Под приклад­ным процессом следует понимать прикладную программу вместе с ее наборами данных и выделенными ей ресурсам^ машины.

Процесс можно рассматривать как логический (виртуаль­ный) процессор. Он получает сообщения от других процессов, выполняемых в этой же или в других ЭВМ, и выдает сообщения другим процессам через свои программно-реализуемые логиче­ские входные и выходные порты.

Связь между процессами реализуется с помощью целого ряда специальных процессов и обслуживающих их аппаратур­ных и программных средств, например процессов установления маршрута передачи сообщения, управления передачей, установ­ления соединения, интерпретации принятого сообщения и др. Это обстоятельство закономерно приводит к рассмотрению иерархии функций, реализуемых в оборудовании сети.

В рассматриваемой модели под системой понимается иерар­хически упорядоченная совокупность функций, обеспечивающая выполнение некоторым аппаратурным комплексом, включающим в себя одну или несколько ЭВМ, приписанного ему в сети фун­кционального назначения.

По функциональному назначению различают абонентские системы (ГВМ, терминальные комплексы, ЭВМ — администра­торы сети) и коммутационные системы, участвующие в управле­нии передачей информации в сети.

Связи между системами в логической модели называются физическими соединениями. Для упорядочения функций системы вводятся функциональные уровни (рис. 16.8).

В общем случае абонентская система имеет следующие семь функциональных уровней, перечисленных ниже в порядке воз­растания уровня иерархии:

1. Обеспечение электрических, механических и функциональ­ных характеристик подключения к физическим каналам связи, преобразование сигналов — физический уровень или уровень управления физическим каналом.

2. Управление каналом передачи данных, установление, под­держание и разъединение каналов (соединений), защита от ошибок при передаче данных — канальный уровень или уровень управления информационным каналом.

Абонентская система	г-
	17
1	1
!	15
£•	I5
	L.
1И I	Гг 1* 1
	1*
	1

Сеансовый уровень __L , I sTl -т if Сеансовый уровень ~ х IJ Транспортный ' уровень Сетевой метод достдпа Транспортный уровень Г Kommi нам система / _ j Сетевой протокол h--■-м Канальный . . протокол Канальный j* Сетевой I* I* §.1 ill v*> Сетевой уровень Сетевой уровень \* Канальный уровень Канальный уровень \Г Физический ировень		протокол , 1 t 1 прптпкп я l . i . прптпкп/г * П Физический р" “Л Физический П *	Физический ировень
		j i_4-i iip J L

— — Канальный U I I Физический т Физический' Физический Г Передающая среда Рис. 16.8. Эталонная семиуровневая логическая модель вычислительной сети. Иерархия протоколов сети Прикладной уровень	| Прикладной протокол Г| jl	Прикладной уровень
1		r_- 1
Уровень представления данных	1 Протокол представления данных 1 *1 Г	Уровень представления данных