Разделяемая среда передачи данных. Типы коммутации

¢ Разделяемая среда – физическая среда передачи данных, к которой непосредственно подключено несколько передатчиков узлов сети. В каждый момент времени только один передатчик может использовать её для передачи данных приёмнику другого узла.

( Пример общения посредством разделяемой среды - обычный разговор в компании вежливых людей (метафора). Человек начинает говорить лишь тогда, когда все другие молчат. Реплику каждого человека слышат все, никто не перебивает говорящего и не вникает в смысл чужого сообщения. Никто не говорит слишком долго (не монополизирует право на разговор). Если по недоразумению говорить начинают несколько собеседников (коллизия), все умолкают, повторяя попытку через некоторое (случайное) время.)

.

В сетях с разделяемой средой работа выполняется по следующему алгоритму:

1. Если в сети “тишина”, можно начать передачу пакета.

2. Если обнаружена коллизия, нужно прекратить передачу.

3. Через случайную паузу нужно повторить передачу испорченного пакета.

Существуют различные способы решения задачи организации совместного доступа к разделяемым линиям связи:

· Централизованный подход управления доступом к разделяемой среде (доступом к каналу управляет специальное устройство — арбитр);

· децентрализованный подход управления доступом к разделяемой среде (не требуется наличие арбитра в сети).

(Если мы обратимся к организации работы компьютера, то увидим, что доступ к системной шине компьютера, которую совместно используют внутренние блоки компьютера, управляется централизованно — либо процессором, либо специальным арбитром шины.)

Недостатки:

· система с разделяемой средой при увеличении количества подключенных к ней компьютеров будет работать все медленнее, поскольку пропускная способность линии делится между всеми компьютерами.

· ни один из компьютеров не может постоянно использовать линию. В каждый момент времени только один компьютер имеет право передавать данные в линию, так как в случае одновременной передачи несколькими компьютерами сигналы будут смешиваться и искажаться.

Неразделяемая среда (соединение точка-точка):

· Полудуплексный режим работы – передача ведется в обоих направлениях, но с разделением по времени.

· Полнодуплексный режим – передача может производиться одновременно с первым.

Полнодуплексный:

Полудуплексный:

Недостатки: неэкономичность.

Примеры.

Примерами связи компьютеров посредством разделяемой среды являются системы с топологией “общая шина” и “кольцо”. Оптоволоконная среда, радиосреда.

Неразделяемая – системы с топологией “звезда” (каждый компьютер связан с центральным узлом по индивидуальной линии)

Технология Ethernet была первой технологией, которая предложила использовать разделяемую среду для доступа к сети.

Типы коммутации:

· Канальная коммутация

· Пакетная коммутация

Суть коммутации и отличия типов:

Для передачи данных между двумя компьютерами необходимо организовать физическую связь. Различают коммутируемые и некоммутируемые линии связи. Некоммутируемая линия связи соединяет два компьютера, которые владеют этой линией длительное время. Обеспечить такой линией связи любую пару компьютеров практически невозможно.
На практике используются коммутируемые линии, когда линия связи между парой компьютеров образуется только на время сеанса обмена данными между ними. В этом случае линия связи может быть использована многими компьютерами..
Коммутация каналов предполагает образование физической связи между абонентами путем соединения отдельных участков при помощи специальных устройств - коммутаторов.
Коммутация пакетов используется при передаче компьютерных данных. Интенсивность обмена данными изменяется в широких пределах, что делает неэффективным использование коммутации каналов. Данные разбиваются на отдельные порции, обычно называемые пакетами. Каждый пакет является независимым информационным блоком, который передается независимо от других пакетов. Одновременно по сети могут передаваться пакеты многих соединений. Коммутация каналов позволяет наиболее эффективно осуществлять обмен данными между двумя компьютерами. Но коммутация пакетов позволяет более эффективно использовать среду передачи данных. В отличие от коммутации каналов, при невозможности передачи пакета данных происходит его буферизация средствами коммутатора для последующей его передачи в следующий возможный момент. Это основное отличие методов.

2. Сетевой уровень. Реализация сервиса без установления соединения (Л 6/6).

Сетевой уровень уведомляет транспортный уровень об обнаружении неисправимых ошибок, помогая ему поддерживать качество сервиса и избегать перегрузки сети путем прекращения, если это необходимо, передачи пакетов.

Картинка: Процесс P1 хочет послать длинное сообщение для P2. P1 передаёт послание транспортному уровню (код транспортного уровня исполняется на хосте H1, является частью ОС)

Сообщение больше максимального размера пакета, сетевой уровень разбивает его на 4 и посылает на маршрутизатор A. Таблица маршрутизации: два поля в записи: адресат (кто) и выходная линия для адресата (маршрут). Вместе с пакетом следующему маршрутизатору передается ответственность за выбор следующего шага маршрутизации. Одношаговый подход к маршрутизации означает распределенное решение задачи выбора маршрута.

Сетевой сервис без установления соединения предполагает, что контроль ошибок и управление потоком данных осуществляются на транспортном уровне. Адрес пункта назначения необходимо указывать в каждом пакете, а соблюдение очередности пакетов не гарантируется. Основная идея такого сервиса состоит в том, что важнейшим показателем является скорость передачи и пользователи должны полагаться на собственные программы контроля ошибок и управления потоком данных, а не на встроенные стандартные средства модели OSI.

Билет 14 .

Принципы канальной коммутации (общая информация, + к ней - инф-ция билетов 15-17)

В качестве информационных потоков в сетях с коммутацией каналов выступают данные, которыми обмениваются пары абонентов. Соответственно глобальным признаком потока является пара адресов (телефонных номеров) абонентов, связывающихся между собой. Для всех возможных потоков заранее определяются маршруты. Маршруты в сетях с коммутацией каналов задаются либо «вручную» администратором сети, либо находятся автоматически с привлечением специальных программных и аппаратных средств. Маршруты фиксируются и таблицах, в которых признакам потока ставятся в соответствие идентификаторы выходных интерфейсов коммутаторов. На основании этих таблиц происходит продвижение и мультиплексирование данных.

Преимущества канальной коммутации:

1. Высокая стабильность параметров канала во времени.

2. Отсутствие необходимости в передаче служебной информации после установления соединения.

3. Коммутация каналов может использоваться как в аналоговых, так и в цифровых сетях связи, в отличие от коммутации пакетами, которая возможна только в цифровых сетях.

Недостатки канальной коммутации:

1. Сети с коммутацией каналов наиболее эффективно передают пользовательский трафик в том случае, когда скорость его постоянна в течение всего сеанса связи и максимально соответствует фиксированной пропускной способности физических линий связи сети. (Скорость по каналу определяется скоростью самого медленного устройства. «Забирает» каналы, но скорость передачи не высока.)

· Пульсирующий характер работы сети: разговаривая по телефону, люди постоянно меняют темп речи -> соответствующие «голосовые» информационные потоки становятся неравномерными -> снижается эффективность передачи данных

· Пульсирующий компьютерный трафик: когда загружаете из Интернета страницу, скорость трафика резко возрастает, а после окончания загрузки падает практически до нуля -> если для описанного сеанса доступа в Интернет задействовать сеть с коммутацией каналов, большую часть времени составной канал между компьютером и веб-сервером будет простаивать. В то же время часть производительности сети окажется закрепленной за вами и останется недоступной другим пользователям сети.)

2. Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.

3. О тказ сети в обслуживании запроса на установление соединения. Такая ситуация может сложиться из-за того, что на некотором участке сети соединение нужно установить вдоль канала, через который уже проходит максимально возможное количество информационных потоков. Отказ может случиться и на конечном участке составного канала — например, если абонент способен поддерживать только одно соединение, что характерно для многих телефонных сетей. При поступлении второго вызова к уже разговаривающему абоненту сеть передает вызывающему абоненту короткие гудки — сигнал "занято".

Коммутация каналов используется там, где нужно качество (банки, кгб, мчс).

2. Сетевой уровень. Реализация сервиса с установкой соединения (Л 6/7).

Картинка: H1 установил соединение с H2. В таблицах идентификаторы каналов.

Сеть с установлением соединения работает почти так же, как и обычная телефонная система. После установления соединения происходит поэтапный обмен информацией, причем в данном случае «собеседники» не обязаны завершать каждое заявление своим именем, именем вызываемого партнера и его адресом, поскольку предполагается, что связь надежна и противоположная сторона получает сообщение без искажений.

В надежной сети с установлением соединения адрес пункта назначения необходим лишь при установлении соединения, а в самих пакетах он не нужен. В подобной сети сетевой уровень принимает на себя ответственность за контроль ошибок и управление потоком данных. Кроме того, в его функции входит сборка пакетов.

---

Дата добавления: 2015-08-09