Типы коммутации

Комплекс технических решений обобщенной задачи коммутации в своей сово­купности составляет основу любой сетевой технологии. Как уже отмечалось, к этим частным задачам относятся:

□ определение потоков и соответствующих маршрутов;

□ фиксация маршрутов в конфигурационных параметрах и таблицах сетевых устройств;

□ распознавание потоков и передача данных между интерфейсами одного уст­ройства;

□ мультиплексирование/демультиплексирование потоков;

□ разделение среды передачи.

Среди множества возможных подходов к решению задачи коммутации абонентов в сетях вы­деляют два основополагающих, к которым относят коммутацию капало» и коммутацию пакетов. -

Сети с коммутацией каналов имеют более богатую историю, они происходят от первых телефонных сетей. Сети с коммутацией пакетов сравнительно молоды, они появились в конце 60-х годов как результат экспериментов с первыми гло­бальными компьютерными сетями. Каждая из этих схем имеет свои достоинства и недостатки, но по долгосрочным прогнозам многих специалистов будущее при­надлежит технологии коммутации пакетов, как более гибкой и универсальной.

Пример

Поясним достаточно абстрактное описание обобщенной модели коммутации на при­мере работы традиционной почтовой службы. Почта также работает с потоками, которые в данном случае составляют почтовые отправления. Основным признаком почтового по­тока является адрес получателя. Для упрощения будем рассматривать в качестве адре­са только страну, например, Индия, Норвегия, Россия, Бразилия и т. д. Дополнитель­ным признаком потока может служить особое требование к надежности или скорости доставки. Например, пометка «Avia» на почтовых отправлениях в Бразилию выделит из общего потока почты в Бразилию подпоток, который будет доставляться самолетом.

Для каждого потока почтовая служба должна определить маршрут, который будет про­ходить через последовательность почтовых отделений, являющихся аналогами комму­таторов. В результате многолетней работы почтовой службы уже определены маршруты для большинства адресов назначения. Иногда возникают новые маршруты, связанные с появлением новых возможностей — политических, транспортных, экономических. После выбора нового маршрута нужно оповестить о нем сеть почтовых отделений. Как видно, эти действия очень напоминают работу телекоммуникационной сети. Ин­формация о выбранных маршрутах следования почты представлена в каждом почто­вом отделении в виде таблицы, в которой задано соответствие между страной назна­чения и следующим почтовым отделением. Например, в почтовом отделении города Саратова все письма, адресованные в Индию, направляются в почтовое отделение Аш­хабада, а письма, адресованные в Норвегию, — в почтовое отделение Санкт-Петербур- га. Такая таблица направлений доставки почты является прямой аналогией таблицы коммутации коммуникационной сети.

Каждое почтовое отделение работает подобно коммутатору. Все поступающие от або­нентов и других почтовых отделений почтовые отправления сортируются, то есть про­исходит распознавание потоков. После этого почтовые отправления, принадлежащие одному «потоку», упаковываются в мешок, для которого в соответствии с таблицей направлений определяется следующее по маршруту почтовое отделение.

Выводы

Для того чтобы пользователь сети получил возможность использовать ресурсы «чужих» компь­ютеров, таких как диски, принтеры, плоттеры, необходимо дополнить все компьютеры сети специальными средствами. В каждом компьютере функции передачи данных в линию связи выполняют совместно аппаратный модуль, называемый сетевым адаптером, или сетевой ин­терфейсной картой, и управляющая программа — драйвер. Задачи более высокого уровня — формирование запросов к ресурсам и их выполнение — решают соответственно клиентские и серверные модули ОС.

Даже в простейшей сети, состоящей из двух компьютеров, возникают проблемы физической передачи сигналов по линиям связи: кодирование и модуляция, синхронизация передающего и принимающего устройств, контроль корректности переданных данных.

Важными характеристиками, связанными с передачей трафика через физические каналы, яв­ляются: предложенная нагрузка, скорость передачи данных, пропускная способность, емкость канала связи, полоса пропускания.

При связывании в сеть более двух компьютеров возникают проблемы выбора топологии (пол­носвязной, звезды, кольца, общей шины, иерархического дерева, произвольной); способа ад­ресации (плоского или иерархического, числового или символьного); способа разделения ли­ний связи и механизма коммутации.

В неполносвязных сетях соединение пользователей осуществляется путем коммутации через сеть транзитных узлов. При этом должны быть решены следующие задачи: определение пото­ков данных и маршрутов для них, продвижение данных в каждом транзитном узле, мультиплек­сирование и демультиплексирование потоков.

Среди множества возможных подходов к решению задачи коммутации выделяют два осново­полагающих — коммутацию каналов и пакетов.

Вопросы и задания

1. Какая информация передается по каналу, связывающему внешние интерфей­сы компьютера и периферийного устройства?

2. Какие компоненты включает интерфейс устройства?

3. Какие задачи решает ОС при обмене с периферийным устройством?

4. Какие функции возлагаются на драйвер периферийного устройства?

5. Дайте определение понятия «топология».

6. К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную тремя свя­занными друг с другом узлами (в виде треугольника)?

7. К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную четырьмя связанными друг с другом узлами (в виде квадрата)?

8. К какому типу топологии можно отнести структуру, образованную тремя по­следовательно соединенными друг с другом узлами (последний не связан с первым)?

9. Частным случаем какой топологии является общая шина: О полносвязная;

О кольцо; О звезда.

10. Какая из известных топологий обладает повышенной надежностью? И. Какой тип топологии наиболее распространен сегодня в локальных сетях?

12. Какие требования предъявляются к системе адресации?

13. К какому типу можно отнести следующие адреса: О www.olifer.net;

О 20-34-а2-00-с2-27; О 128.145.23.170.

14. Чем неравномерный поток данных отличается от равномерного?

15. Какие параметры передаваемых данных могут служить признаком потока?

16. Какие из утверждений о маршруте, на ваш взгляд, не всегда верны:

О маршрут — это последовательность промежуточных узлов (интерфейсов),

которые проходят данные по пути от отправителя к получателю; О при определении маршрута всегда выбирается один из нескольких воз­можных путей;

О каждый маршрут назначается для определенного потока данных; О из нескольких возможных маршрутов всегда выбирается оптимальный.

17. Опишите основные подходы и критерии, используемые при выборе маршрута.

18. Какие из этих утверждений могут быть в некоторых случаях верными:

О маршруты фиксируются в коммутаторах путем жесткого соединения пар интерфейсов;

О маршруты определяются администратором и заносятся вручную в специ­альную таблицу;

О таблица маршрутов строится автоматически сетевым программно-аппарат­ным обеспечением;

О для каждого коммутатора строится своя таблица маршрутов, которая на нем и хранится.

19. Какое из этих устройств можно назвать коммутатором: О электрический выключатель;

О автоматическая телефонная станция; О маршрутизатор; О мост;

О мультиплексор; О ни одно из названных.

20. Какие методы используются при мультиплексировании?

21. Объясните различия между разделением среды передачи и мультиплексиро­ванием.

22. Опишите, какие основные задачи нужно решить, чтобы обеспечить инфор­мационное взаимодействие любой пары абонентов в коммуникационной сети любого типа.

23. Как представление общего городского трафика в виде нескольких различных потоков позволяет рационализировать управление городским транспортом?

24. Пусть в сети существует несколько маршрутов между двумя конечными узла­ми А и В. Перечислите достоинства и недостатки следующих вариантов пере­дачи данных между этими узлами:

О использовать все имеющиеся маршруты для параллельной передачи данных; О передавать все данные по одному оптимальному по некоторому критерию маршруту;

О использовать несколько маршрутов из набора всех возможных маршрутов

и разделять между ними передаваемые данные. Какое правило можно применить для определения маршрута передачи оче­редного пакета в последнем из перечисленных случаев?