Вычислительные сети с коммутацией пакетов. Принципы функционирования, области применения.

Техника коммутации пакетов была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. Эксперименты по созданию первых компью­терных сетей на основе техники коммутации каналов показали, что этот вид коммутации не позволяет достичь высокой общей пропускной способности сети. Типичные сетевые приложения генерируют трафик очень неравномерно, с высо­ким уровнем пульсации скорости передачи данных.

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения раз­
биваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые па­
кетами. Напомним, что сообщением называется логически завершенная порция
данных — запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл
и т. п. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до мно­
гих мегабайт. Пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в узких
пределах, например от 46 до 1500 байт, Каждый пакет снабжается заголовком,
в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета
узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом на­
значения для сборки сообщения (рис. 2.16). Пакеты транспортируются в сети
как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают паке­
ты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг
другу, а в конечном итоге — узлу назначения.

	Источник			Сеть передачи данных			Узел назначения
	Заголовок пакета
	Заголовок сообщения		Заголовок сообщения		Заголовок сообщения
Пакет 1
Заголовок пакета
	Пакет 2
	Заголовок пакета
			Пакет 3

Рис.2.16. Разбиение сообщения на пакеты

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что име­ют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, когда вы­ходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого па­кета.

Ниже перечислены достоинства сетей с коммутацией пакетов:

- высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика;

- возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами в соответствии с реальными потребностями их трафика;

К недостаткам сетей с коммутацией пакетов относится следующие:

- неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная зависимостью задержек в очередях буферов коммутаторов сети от общей загрузки сети;

- переменная величина задержки пакетов данных, которые могут достигать значительных величин в моменты мгновенных перегрузок сети;

- возможные потери данных из-за переполнения буферов.

3. 7-уровневая эталонная модель взаимодействия открытых систем. Назначение уровней.

Для упрощения структуры большинство сетей организуются в наборы уровней или слоев. Количество уровней, их названия и содержание зависят от конкретной сети. Цель каждого уровня – предоставление некоторых служб для более высоких уровней, скрывая от них детали реализации предоставляемого сервиса. Ниже первого уровня находиться только физическая среда. Одинаковые уровни на разных машинах в своем взаимодействии используют соглашения, называемые протоколами. Между парой соседних уровней находиться интерфейс, определяющий набор примитивных операция, предоставляемых нижним уровнем верхнему. Набор уровней и протоколов называется архитектурой сети. Детали реализации уровней и спецификации интерфейсов не являются частями архитектуры. Список протоколов, используемых системой по одному протоколу на уровень, называется стеком протоколов.

Программное обеспечение вычислительных сетей – это представление вычислительной сети в виде взаимосвязанных уровней программ. Может быть, от 4 до 7 уровней.

Три основных элемента: 1) Программа пользователей.

2) Программа управления представлениями.

3) Программа управления сеансом.

Совокупность этих тёх программ называется процессом. Задача сети осуществлять взаимодействие процессов реализуемых отдельными абонентскими машинами. Взаимодействие этих процессов производится за счёт массивов информации, существуют эталонные модели: МОС (ISO). МОС – предложила 7 уровневую, иерархическую систему.

Эта модель имеет определённый вид:

Область действия ОС 7. Прикладной уровень.

6. Представительский уровень.

Порт 5. Сеансовый уровень.

4. Транспортный уровень.

Транспортная сеть. 3. Сетевой уровень.

2. Канальный уровень.

1. Физический уровень.

Физический канал.

Информационный канал.

Транспортный канал.

физический канал Информационный канал.

физический канал Транспортный канал.

Информационный канал – это логическая система, состоящая из двух модулей, которые связаны физическим каналом.

Транспортная сеть обеспечивает передачу информации от одной ЭВМ к другой ЭВМ.

Совокупность программной структуры обеспечивает относительную независимость программ друг от друга. Можно совершенствовать один уровень не затрагивая другие. В разных сетях разное количество уровней, от 4 до 7.