новости
статьи
.технологии

методы передачи данных в сетях

Эта заметка предлагает краткое описание трех базовых концепций коммутации в сетях передачи данных – коммутация каналов, сообщений и пакетов. На базе этих трех китов (первые два, впрочем, скоро перейдут в разряд ископаемых) построены все современные сетевые технологии и протоколы.

коммутация каналов

Метод коммутации каналов требует предварительного установления прямого физического соединения между источником и получателем сообщения на все время передачи сообщения, что является недостатком данного метода. Схема передачи данных показана на рисунке 1.



Рис. 1.

На рисунке представлены четыре узла сети, между которыми передается сообщение. Его источник – узел А, получатель – узел D. Между А и D сообщение проходит узлы В и С.

В отрезки времени (t0 – t1), (t2 – t3), (t4 – t5) служебный сигнал перемещается между соответствующими узлами. Назначение этого сигнала – занять пройденный канал, то есть заблокировать его от других сигналов. В общем случае последующие каналы оказываются занятыми в моменты прихода в узел служебного сигнала, поэтому в отрезки времени (t1 – t2), (t3 – t4) сигнал ожидает освобождения канала.

В момент времени t5 служебный сигнал достигает получателя, а все пройденные каналы являются заблокированными. В этот момент сигнал возвращается к источнику сообщения за отрезок времени (t5 – t6).

В момент времени t6 начинается передача нужного сообщения (передача сообщения показана жирными линиями). В соответствии с объемом сообщения и пропускной способностью канала связи это занимает в источнике отрезок времени (t6 – t7). В момент времени t8 получатель сообщения принял его целиком. Передача закончена, и заблокированные каналы высвобождаются для последующего использования.

коммутация сообщений

Метод коммутации сообщений (рис. 2) требует последовательное физическое соединение лишь между двумя соседними узлами:



Рис. 2.

Чистое время передачи всего сообщения (передача показана жирными линиями) в схеме на рисунке 1 - отрезок (t6 – t8), в схеме на рисунке 2 – сумма отрезков (t0 – t2), (t3 – t5), (t6 – t8). При всех равных прочих условиях значения этих периодов равны между собой. Если предположить, что время занятости канала между соседними узлами в обеих схемах совпадает, то есть отрезки времени (t1 – t2) и (t3 – t4) на рисунке 1 равны, соответственно, отрезкам (t2 – t3) и (t5 – t6) на рисунке 2, то общее время передачи сигнала по схеме рисунка 2 меньше времени передачи сигнала по схеме рисунка 1 на величину (t0 – t1) + (t2 – t3) + (t4 – t6).

коммутация пакетов

Метод коммутации пакетов предполагает разбиение сообщения на части – пакеты – фиксированной длины, снабжаемые адресом получателя. После прихода на место назначения из пакетов формируется сообщение. Достоинством этого метода является то, что разные пакеты могут передаваться между узлами разными каналами связи (если это позволяет топология сети). Это приводит к сокращению общего времени передачи всего сообщения.

Пусть, например, есть многосвязная топология, хосты в которой обозначены символами А, В, С, D (см. рисунок 3).



Рис. 3.

Жирными линиями показаны направления передачи сообщения в соответствии с рисунками 1 и 2. Пусть требуется передать сообщение из узла А в узел D методом коммутации пакетов. При этом исходное сообщение разбивается на три пакета, которые параллельно передаются по следующим направлениям:

а) А – D;
б) А – С – D;
в) А – В – D.

Следует отметить, что выбор направлений – самостоятельная задача в компьютерных сетях, которая получила название маршрутизации.

Тогда имеем схему передачи пакетов между узлами А и D, представленную на рисунке 4. Чтобы показать параллельную передачу пакетов, исходная схема декомпозирована на три схемы, показывающие передачу пакетов по направлениям, перечисленным выше:



Рис. 4.

В моменты времени t0 из пункта А одновременно начинается передача пакетов в направлениях D, С, В. В моменты времени t2 пакеты получены в указанных пунктах назначения (для простоты время передачи во все три пункта одинаково). Если в пунктах С и В последующие каналы заняты (на схеме они заняты одинаковое время), пакет ожидает освобождения канала (отрезок времени от t2 до t3). В течение времени (t4 – t3) пакет передается в пункт назначения, где из полученных пакетов собирается цельное сообщение.



Из учебных материалов Калининградского государственного технического университета
обсудить статью
© сетевые решения
.
.