Эталонная модель ВОС. Особенности частных сетевых архитектур

Способы коммутации данных

Коммутация данных – это передача данных, при которой канал передачи данных может попеременно использоваться для передачи разных сообщений в разном направлении. Некоммутируемые каналы обычно закрепляются за определенными абонентами. Коммутация данных бывает трех типов.

Коммутация каналов


Коммутация каналов подразумевает формирование сквозного физического канала связи от отправителя до получателя до момента начала связи (рис. 1.4, а). При такой коммутации сообщение передается полностью и без буферизации в транзитных узлах. При таком способе самое маленькое время передачи сообщения, но и самая маленькая пропускная способность всей сети, т.к. остальным сообщениям приходится ждать освобождения канала, занятого другим сообщением (может быть очень большим).

Коммутация каналов может быть временной и пространственной и зависит от того, как устроен коммутатор внутри транзитных узлов (коммутаторов и маршрутизаторов).

Пространственный коммутатор размера N х M – это матрица, в которой N входов подключены к горизонтальным шинам, а M входов – к вертикальным (рис. 1.6). В узлах сетки – коммутирующие элементы, причем в каждом столбце сетки может быть открыто не более чем по одному элементу. Основной недостаток такой схемы – большое число коммутирующих элементов, вследствие чего – большая стоимость коммутаторов. Для его устранения применяются многоступенчатые коммутаторы (рис. 1.7). Все пространственные коммутаторы настроены на определенное число портов и их очень сложно нарастить. Пространственные коммутаторы используются в устройствах фирмы Cisco.

Временной коммутатор построен на основе буферной памяти. Запись производится в ее ячейки последовательным опросом входов, а коммутация осуществляется благодаря считыванию данных на выходы из нужных ячеек памяти. При этом происходит задержка на время одного цикла “запись-чтение”. Время срабатывания таких коммутаторов (даже с многовходовой памятью или организованной по модульному принципу) безусловно, больше по сравнению с пространственными, но зато они отличаются более низкой стоимостью. В настоящее время преимущественно используется временная или смешенная коммутация.

Коммутация сообщений

При коммутации сообщений создается один виртуальный (логический) канал между отправителем и получателем до начала передачи и много физических каналов между каждой парой соседних (транзитных) узлов, входящих в выбранный оптимальный маршрут (рис. 1.4, б). Логический канал устанавливает протокол транспорт­ного уровня (например, TCP), а физические – протокол канального уровня (например, IEEE 802.2 – УЛК, LLC). Сообщение передается полностьюс буферизации в транзитных узлах и возможным временным мультиплексирование каналов связи между другими сообщения. Поэтому в транзитных узлах требуется ОЗУ большого размера. По сравнению с коммутацией каналов время передачи одного сообщения уменьшается, но зато пропускная способность всей сети возрастает (за счет мультипрексирования каналов связи).

Коммутация пакетов

Коммутация пакетов происходит также как и коммутация сообщений (рис. 1.4, б), но в узле-отправителе сообщение разбивается на более мелкие части – пакеты, которые нумеруются для правильной сборки в узле-получателе. При этом канал занят только на время передачи пакета и по ее завершении освобождается для передачи других пакетов.

В сетях с коммутацией пакетов различают два режима работы: режим виртуальных каналов и дейтаграммный режим.

В режиме виртуальных каналов пакеты одного сообщения передаются в естественном порядкепо одному установленному маршруту с возможным временным мультиплексированием канала для передачи пакетов других сообщений. Предусматривается контроль правильности передачи данных путем посылки от получателя к отправителю подтверждающего сообщения. Этот контроль может осуществляться как во всех узлах, так и только в конечных по двум способам: “старт-стаповым”, когда следующий пакет передается только в случае получения подтверждения о правильности приема предыдущего, и способом передачи “в окне”. Окно может включать несколько пакетов, и проверка идет сразу всего окна. Можно использовать переменный размер окна.

В дейтаграммном режиме сообщение также делится на части (дейтаграммы). В узле-отправителе дейтаграммы передаются в естественном порядке, а в транзитных узлах они могут передаваться независимо от других дейтаграмм одного сообщения. Дейтаграммы могут передаваться по разным маршрутам, по нескольким маршрутам одновременно и поступать получателю в произвольной последовательности. Контроль правильности передачи предусмотрен только в конечном узле. В дейтаграммном режиме работают протоколы TCP и IP.

Этот способ коммутации во многих случаях оказывается эффективным. Во-первых, в сетях сложной конфигурации ускоряется передача данных за счет того, что возможна параллельная передача различных пакетов одного сообщения на разных участках сети. Во-вторых, при появлении ошибки требуется повторная передача короткого пакета, а не всего сообщения. По сравнению с другими способами коммутации при коммутации пакетов уменьшается время передачи сообщения и возрастает пропускная способность сети.


Эталонная модель ВОС. Особенности частных сетевых архитектур.

Сетевая модель OSI

Сетевая модель OSI (ЭМВОС) (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) - абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к компьютерной сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI.