Методы пакетной коммутации

Метод коммутации сообщений в настоящее время нашел свое развитие в технике коммутации пакетов, которая используется в двух Модификациях: в режиме дейтаграм и в режиме виртуальных каналов.

Режим дейтаграм является прямым развитием коммутации со­общений, где сообщения предварительно разбиваются на небольшие, фиксированного размера порции (пакеты). Каждый пакет при пере­даче по коммуникационной сети является полностью независимой единицей. Для этого он снабжается своим заголовком, где указыва­ются сетевые адреса отправителя и получателя сообщения, а также порядковый номер отдельного пакета во всем сообщении.

Уменьшение размера передающихся порций информации и воз­можность одновременной передачи нескольких пакетов одного со­общения по альтернативным путям при данном подходе существен­но уменьшает сетевые задержки при передаче данных. Кроме того, коммутационные узлы могут иметь не столь большие, как при ком­мутации сообщений, размеры буферов для временного размещения транзитных пакетов, поэтому скорость обработки информации в этих узлах может быть повышена. На уменьшение задержек существенно влияет и то, что при обнаружении ошибок передачи в режиме ком­мутации пакетов повторно передаются лишь отдельные пакеты, а не целые сообщения.

Пакетная коммутация, однако, имеет и негативные явления. С одной стороны, при ее использовании увеличивается объем допол­нительной, служебной информации, передающейся по сети (заго­ловки отдельных пакетов). С другой стороны, в режиме дейтаграм существует проблема организации сборки переданного сообщения в узле назначения. Эта проблема связана с тем, что отдельные пакеты, проходя различными маршрутами по подсети связи, будут прихо­дить в конечный узел назначения в неупорядоченной последователь­ности.

Режим виртуальных каналов является попыткой соединить во­едино преимущества как метода коммутации каналов, так и метода коммутации сообщений. При этом подходе еще до посылки по сети первого информационного пакета между двумя конечными точками организуется логическое соединение, связанное с реализацией трех фаз, присущих методу коммутации каналов (фазы начального установле­ния соединения, фазы двунаправленной передачи данных и фазы разъединения соединения).

Вызывающая станция сначала посылает по сети служебный па­кет запроса на установление виртуального канала, связывающего станцию-инициатор с вызываемой станцией. Подсеть связи маршрутизирует этот пакет как обычную дейтаграму, содержащую в заголовке сетевые адреса двух конечных станций. Передвигаясь по сети этот пакет закрепляет за пройденным маршрутом номер устанавливаемого виртуального канала. Номер логического канала, запомина­емый в транзитных узлах, закрепляется за двунаправленным марш­рутом для каждого конкретного вызова обмена данными.

После установления логического соединения, т.е. после получе­ния вызывающей станцией пакета-ответа на запрос, по установлен­ному виртуальному каналу начинается пересылка информационных пакетов сообщения. Последовательная передача пакетов по установ­ленному логическому каналу полностью обеспечивает их получение в правильной последовательности. Поэтому заголовок каждого ин­формационного пакета уже не нуждается в порядковом номере, а также и в указании сетевых адресов обеих станций-абонентов (до­статочно лишь указание номера логического канала). Следователь­но, при коммутации виртуальных каналов не только уменьшается объем передачи дополнительной служебной информации, но и обес­печивается интерактивный режим взаимодействия двух станций-або­нентов.

Заметим, что весь путь целиком между двумя станциями-або­нентами в данном случае не резервируется. Пакеты передаются от узла к узлу с промежуточным хранением и ожидают в общих очере­дях к каналам, связывающих эти транзитные узлы. Однако для каж­дого соединения между станциями-абонентами маршрутизация осуществляется только один раз при установлении соединения.

Конечно, если отдельной станции необходимо передать по сети всего несколько пакетов, то режим дейтаграм будет более быстрым и предпочтительным. Однако, если между станциями необходим об­мен данными на протяжении значительного периода времени, пред­почтение следует отдать виртуальным соединениям. Поэтому в вы­числительных сетях на практике применяются сочетания различных методов коммутации в зависимости от требований приложений, ко­личественных и качественных характеристик узлов, линий связи и трафика.