Если топология сети не полносвязная

Если топология сети не полносвязная (каждый узел может общаться с каждым узлом), то обмен данными между

произвольной парой конечных узлов (абонентов) — через транзитные узлы . • Последовательность транзитных узлов (сетевых интерфейсов) на пути от отправителя к получателю — маршрут . • Задача коммутации — соединение конечных узлов через сеть транзитных узлов. Для этого необходимо: • Определить информационные потоки , для которых требуется прокладывать пути. • Определить маршруты для потоков . • Сообщить о найденных маршрутах узлам сети. • Решить задачу продвижения – распознавания потоков и локальной коммутации на каждом транзитном узле. • Мультиплексировать и демультиплексировать потоки .

Коммутация абонентов через сеть транзитных узлов

Определение информационных потоков

Через транзитный узел — несколько маршрутов, поэтому он должен уметь распознавать поступающие на него потоки данных, чтобы обеспечивать их передачу на те свои интерфейсы, которые ведут к нужному узлу. Информационный поток ( data flow , data stream ) — последовательность данных, объединенных набором общих признаков . В потоке можно выделить подпотоки (с разными адресами назначения), в последних – подподпотоки (разные сетевые приложения — электронная почта, копирование файлов, обращения к Web-серверу). Для каждого подпотока – свой маршрут, выбор пути — с учетом характера передаваемых данных (для повышения эффективности передачи). Для каждого потока и подпотоков – идентфицирующие признаки . Признаки потока – глобальные (в пределах сети) или локальные (в пределах одного транзитного узла). Пример локального признака — номер (идентификатор) интерфейса устройства, с которого поступили данные. Определить потоки – задать для них набор отличительных признаков, на основании которых коммутаторы смогут направлять потоки по предназначенным для них маршрутам.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРШРУТОВ

Задача определения маршрутов — в выборе из множества одного или нескольких путей. В качестве критериев выбора : -номинальная пропускная способность; -загруженность каналов связи; — задержки, вносимые каналами; — количество промежуточных транзитных узлов; — надежность каналов и транзитных узлов. Маршрут может определяться администратором сети , который и задает последовательность интерфейсов. Для большой сети со сложной топологией такая задача решается автоматически : узлы сети оснащаются специальными программными средствами, которые организуют взаимный обмен служебными сообщениями, позволяющими каждому узлу составить свое представление о топологии сети. Затем на основе этих представлений и математических алгоритмов определяются наиболее рациональные маршруты. Определить маршрут — однозначно задать последовательность транзитных узлов и их интерфейсов, через которые надо передавать данные, чтобы доставить их адресату.

ОПОВЕЩЕНИЕ СЕТИ О ВЫБРАННОМ МАРШРУТЕ

Сообщение о маршруте должно нести примерно такую информацию: «Если придут данные, относящиеся к потоку n, то нужно передать их на интерфейс F». Сообщение о маршруте обрабатывается транзитным устройством, в результате — новая запись в таблице коммутации , в которой локальному или глобальному признаку (признакам) потока (например, метке, номеру входного интерфейса или адресу назначения) ставится в соответствие номер интерфейса, на который нужно передать данные, относящиеся к этому потоку . Передача информации о выбранных маршрутах — вручную и автоматически. Администратор сети может зафиксировать маршрут, выполнив конфигурацию устройства вручную, например, жестко скоммутировав на длительное время определенные пары входных и выходных интерфейсов, или внеся запись о маршруте в таблицу коммутации. Поскольку топология сети и информационных потоков может меняться (отказ или появление новых промежуточных узлов, изменение адресов или определение новых потоков ), то решение задач определения и назначение маршрутов предполагает постоянный анализ состояния сети и обновление маршрутов и таблиц коммутации, что требует применения средств автоматизации. Оповестить сеть о найденных маршрутах — это значит вручную или автоматически настроить каждый коммутатор таким образом, чтобы он «знал», в каком направлении следует передавать каждый поток .

ПРОДВИЖЕНИЕ

После оповещения о маршрутах сеть может начать соединение или коммутацию абонентов . Для каждой пары абонентов эта операция — совокупность нескольких (по числу транзитных узлов) локальных операций коммутации. Отправитель выставляет данные на тот свой порт, из которого выходит найденный маршрут, а все транзитные узлы должны выполнить «переброску» данных с одного своего порта на другой — выполнить коммутацию . Устройство для коммутации — коммутатор (switch) . Коммутатор производит коммутацию входящих в его порты информационных потоков , направляя их в соответствующие выходные порты. Прежде чем выполнить коммутацию, коммутатор должен распознать поток: поступившие данные проверяются на предмет наличия признаков какого-либо из потоков , заданных в таблице коммутации. После распознавания эти данные направляются на тот интерфейс , который был определен для них в маршруте. Коммутатор — устройство любого типа (специализированное или компьютер со специальным ПО), способное выполнять операции переключения потока данных с одного интерфейса на другой. Некоторые способы коммутации и соответствующие им таблицы и устройства получили специальные названия (например, маршрутизация , таблица маршрутизации , маршрутизатор ). Часто некоторые узлы в сети выделяются специально для выполнения коммутации. Эти узлы образуют коммутационную сеть , к которой подключаются все остальные ( см. слайд «коммутационная сеть» ). Продвижение — распознавание потоков и коммутация на каждом транзитном узле.

Коммутационная сеть

Мультиплексирование и демультиплексирование

Демультиплексирование ( demultiplexing ) — разделение суммарного агрегированного потока , поступающего на один интерфейс, на несколько составляющих потоков . Мультиплексирование ( multiplexing ) — образование из нескольких отдельных потоков общего агрегированного потока , который можно передавать по одному физическому каналу связи. Мультиплексирование — способ обеспечения доступности имеющихся физических каналов одновременно для нескольких сеансов связи между абонентами сети. ( сл. слайд) Существует множество способов мультиплексирования потоков в одном физическом канале, и важнейшим из них является разделение времени . При этом способе каждый поток время от времени (с фиксированным или случайным периодом) получает в свое распоряжение физический канал и передает по нему данные. Распространено частотное разделение канала , когда каждый поток передает данные в выделенном ему частотном диапазоне. Технология мультиплексирования должна позволять получателю такого суммарного потока выполнять обратную операцию — разделение (демультиплексирование) данных на составляющие потоки .

Разные подходы к выполнению коммутации

Среди множества возможных подходов к решению задачи коммутации абонентов в сетях выделяют два основополагающих: • коммутация каналов ( circuit switching ); • коммутация пакетов ( packet switching ) • коммутация сообщений Сети с коммутацией каналов имеют более богатую историю, они произошли 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.

Коммутация каналов

Коммутационная сеть образует между конечными узлами непрерывный составной физический канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных канальных участков. Условие — равенство скоростей передачи данных в каждом из составляющих физических каналов. Перед передачей данных необходимо выполнить процедуру установления соединения , в процессе которой и создается составной канал. Достоинства • Постоянная и известная скорость передачи данных по установленному между конечными узлами каналу. Это дает пользователю возможности на основе заранее произведенной оценки необходимой для качественной передачи данных пропускной способности установить в сети канал нужной скорости. • Низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть. Это позволяет качественно передавать данные, чувствительные к задержкам — голос, видео, различную технологическую информацию. Недостатки • Отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения (занят канал) . • Нерациональное использование пропускной способности физических каналов. • Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения .

Источник