Способы и средства коммутации и передачи данных в ИВС

Способы и средства коммутации и передачи данных в ИВС.

Дейтаграммы и виртуальные  каналы

В СПД с коммутацией пакетов  используются два способа передачи данных между абонентами: дейтаграммный  и виртуальный канал.

В дейтаграммном режиме сообщение делится на дейтаграммы (пакеты). Дейтаграмма — это часть информации, передаваемая независимо от других частей одного и того же сообщения в вычислительных сетях с коммутацией пакетов.  При дейтаграммном способе не гарантируется ни очередность поступления пакетов получателю, ни надежность доставки пакетов. На внутренних участках маршрута контроль правильности передачи не предусмотрен, и надежность связи обеспечивается лишь контролем на оконечном узле. Дейтаграммный способ позволяет передавать данные без предварительных процедур установки соединений.  Дейтаграммы одного и того же сообщения могут передаваться в сети по разным маршрутам и поступать к адресату в произвольной последовательности, что может послужить причиной блокировок сети.

Блокировкой сети в дейтаграммном режиме называется такая ситуация, когда в буферную память узла вычислительной сети поступило столько пакетов разных сообщений, что эта память оказалась полностью занятой. Следовательно, она не может принимать другие пакеты и освободиться от уже принятых, так как это возможно только после поступления всех дейтаграмм сообщения.

В режиме виртуальных каналов пакеты одного сообщения передаются в естественном порядке по устанавливаемому маршруту. Основное свойство виртуального канала - сохранение порядка поступления пакетов. При этом в отличие от коммутации каналов линии связи могут разделяться многими сообщениями, когда попеременно по каналу передаются пакеты разных сообщений (так называемый режим временного мультиплексирования). Эти пакеты могут задерживаться в промежуточных буферах. Предусматривается контроль правильности передачи данных путем посылки от получателя к отправителю подтверждающего сообщения. Этот контроль возможен как во всех промежуточных узлах маршрута, так и только в конечном узле. Он может осуществляться стартстопным способом, при котором отправитель не передает следующий пакет до тех пор, пока не получит подтверждения о правильной передаче предыдущего пакета, или способом передачи в окне. Окно может включать несколько пакетов, при этом возможны задержки в получении подтверждений на протяжении окна. Так, если произошла ошибка при передаче, т.е. отправитель получает сигнал об ошибке в передаче пакета с номером К, то нужна повторная передача, которая начинается с пакета К.

Организация виртуального канала между двумя процессами равносильна выделению им дуплексного канала связи, по которому данные передаются в их естественной последовательности. Виртуальный канал сохраняет все вышеописанные преимущества коммутации пакетов в отношении скорости передачи и мультиплексирования, но добавляет к ним еще одно - основное свойство реального канала - сохранять естественную последовательность данных.

Виртуальные каналы организованы таким  образом, что для каждого посылаемого  пакета не нужно выбирать маршрут  заново. Этот маршрут используется для всех данных, передаваемых за время соединения. При разрыве соединения или выходе из строя маршрутизатора виртуальный канал перестает существовать. Таким образом, передаваемые пакеты всегда перемещаются по одному и тому же маршруту. При передаче пакетов указывается номер виртуального канала. Каждый маршрутизатор при такой организации сетевого уровня должен помнить, куда направлять пакеты для каждого из открытых в данный момент виртуальных каналов, для чего, кроме системной информации, маршрутизаторы хранят таблицу виртуальных каналов, проходящих через них.

Виртуальный канал организуется с помощью специальных процедур установления соединения, аналогичных по цели набору номера телефона в системе телефонной связи. При этом в системе телефонной связи коммутируется соединение между абонентами, которое по окончании разговора распадается на составные части, в дальнейшем используемое для установления других соединений. Таким же образом создается виртуальный канал, который после организации используется для передачи данных между другими абонентами - процессами, обеспечивающими связь в других направлениях. По окончании сеанса связи канал ликвидируется и используемые им ресурсы возвращаются для установки новых виртуальных соединений.

 Поскольку передача данных через виртуальный канал требует слежения за номерами пакетов в строгом порядке, сложность алгоритмов управления в узлах связи, реализуемых коммутационными компьютерами, возрастает по сравнению с дейтаграммным способом передачи пакетов. Но в то же время функция сборки сообщений из отдельных пакетов, передаваемых в форме дейтаграмм, возлагается на транспортный уровень управления главных и терминальных компьютеров, в результате чего сложность транспортировки при дейтаграммном способе возрастает по сравнению с транспортировкой данных в СПД по виртуальному каналу.

Передача данных через виртуальный  канал обходится дороже, чем при  дейтаграммном способе. Однако большое  число пользователей вычислительных сетей считают необходимым сохранить  последовательность пакетов для упрощения прикладных программ. Поэтому виртуальные каналы рассматриваются как эффективное средство при распределенной обработке данных и способ передачи данных на основе виртуального канала реализуется в большинстве ИВС.

Дейтаграммный способ позволяет эффективно реализовать информационный обмен между пользователями. Кроме того, при значительном числе процессов обработки данных обмен данными можно представлять в виде однопакетных сообщений, передача которых дейтаграммным способом снижает расходы на передачу данных и оказывается эффективной в ряде применений. Поэтому дейтаграммный способ передачи также используется в ИВС. Реализация дейтаграммного способа в дополнение к виртуальным каналам лишь незначительно увеличивает сложность ИВС. Поэтому во многих сетях передача данных организуется на основе и виртуального канала, и дейтаграмм.