7.2. Методы передачи сообщений в сети
По методу передачи информации различают сети с коммутацией каналов, сообщений и пакетов.
Коммутация каналов предполагает установление физической связи между источником и приёмником информации на всё время передачи сообщения. Соединительный тракт состоит из ряда участков, которые в процессе соединения включаются последовательно друг за другом, образуя единый канал связи. В сеансе связи различают три фазы: установление соединения, передачу данных и разъединение соединения. Установление связи производится посылкой адресату специального сообщения, о получении которого адресат информирует источник сигналом обратной связи. После этого источник по созданному физическому каналу передает необходимую информацию, блокируя занимаемые соединительные линии на всё время передачи. Разъединение может быть начато любой из связанных между собой установок с помощью сигнала отбоя. ПО этому сигналу все коммутационные узлы, участвующие в образовании соединительного такта, отключают соединения.
В сети с коммутацией сообщений между оконечными установками, обменивающимися информацией, нет сквозного соединения. В коммутационных узлах сообщения заносятся в память и передаются далее по участка сети от узла к узлу.
На компьютере, от которого необходимо передать сообщение, оно снабжается, содержащим адрес получателя и предается по абонентской линии на ближайший коммутационный узел. В нем сообщение запоминается, обрабатывается его заголовок, определяется, в какую из исходящих из узла линий далее его нужно направить, и передается на следующий коммутационный узел. Если линия, по которой нужно передать сообщение занята, то оно помещается в очередь в буферном накопителе узла и находится там до тех пор, пока не будут переданы все находящиеся перед ним сообщения. От конечного узла коммутации сообщение по абонентской линии передается на компьютер получателя. Общее время передачи сообщения может быть различным и зависит от загруженности магистральных каналов связи.
Коммутация пакетов является развитием метода коммутации сообщений. Она позволяет добиться увеличения пропускной способности сети, скорости и надежности передачи данных. В сети с коммутацией пакетов сообщение разделяется на части, называемые пакетами. Каждый пакет имеет фиксированную длину и снабжается заголовком, указывающим адрес пункта отправления, адрес пункта назначения и номер пакета в сообщении. Разложение сообщения на пакеты и восстановление его после передачи осуществляется оконечным оборудованием источника и адресата.
В принимающем коммутационном узле каждый пакет проверяется на наличие ошибок На пакеты, принятые без ошибок, в ответ направляется подтверждение их приёма. Если в пакете обнаружены ошибки, то посылается запрос на его повторную передачу.
Для передачи отдельных пакетов каждого сообщения по сети могут выбираться различные маршруты, что обеспечивает более гибкое и оперативное приспособление к состояниям каналов и узлов коммутации. Поэтому пакеты могут поступать к адресату в различной последовательности. Сборка сообщения из пакетов производится в пункте назначения. Метод коммутации пакетов обеспечивает наименьшую задержку сообщений и наибольшую пропускную способность сети. Поэтому этот метод передачи сообщений является основным в современных сетях.
3.2.5 Размер сообщения Стр. 1:
Представьте себе, каково было бы читать этот курс, если бы он выглядел как одно длинное предложение. В таком случае прочесть и понять его было бы довольно сложно. В процессе разговора люди делят свои высказывания на более мелкие части, или предложения. Размер предложения подобран так, чтобы адресат мог его понять без повторений. В некоторых случаях разговор можно поделить на много более мелких предложений так, чтобы собеседник воспринял и понял каждую часть высказывания.
Аналогичным образом, при передаче длинного сообщения от одного узла к другому по сети необходимо поделить его на части. Размеры этих частей, или кадров, очень строго регулируются. Кроме всего прочего, они зависят от используемого канала. Слишком длинные или короткие кадры не доставляются.
Ограничения по размеру кадров заставляют узел-источник делить длинные сообщения на части, соответствующие требованиям к минимальному и максимальному размеру. Каждая часть инкапсулируется в отдельный кадр с информацией об адресе и передается по сети. Узел-адресат распаковывает сообщения и собирает вместе для обработки и интерпретации.
3.2.6 Синхронизация сообщения Стр. 1:
Одним из факторов, которые влияют на качество приема и понимания сообщения, является синхронизация. Расчет времени позволяет людям определить, когда начать разговор, насколько быстро или медленно говорить и сколько времени ждать ответа. Это правила использования сети.
Метод доступа определяет, когда конкретный человек сможет отправить сообщение. Выбор времени зависит от среды. Например, в некоторых случаях говорить можно в любой момент, когда есть, что сказать. В такой среде нужно дождаться, пока остальные прекратят разговор, а затем говорить. Если два человека начинают говорить одновременно, происходит информационная коллизия и обоим приходится начинать сначала. Правила обеспечивают успех обмена информацией. Компьютерам тоже приходится выбирать метод доступа. Чтобы узнать, когда начать отправку сообщений и как реагировать на ошибки, узлам в сети нужно определить метод доступа.
Синхронизация влияет и на количество отправляемой информации, и на скорость доставки. Если один человек говорит слишком быстро, другому сложно расслышать и понять сообщение. Адресату придется попросить говорить медленнее. При отправке данных по сети узел-отправитель может передавать сообщения быстрее, чем узел назначения их принимает и обрабатывает. Управление потоком позволяет узлу-источнику и узлу назначения согласовать время для успешного обмена данными.
Если человек задает вопрос и не получает ответа за приемлемое время, он предполагает, что ответа не будет, и предпринимает соответствующие действия. Он может повторить вопрос или продолжить разговор. У сетевых узлов также есть правила, определяющие время ожидания ответа и действия, выполняемые по истечении этого времени.
3.2.7 Метод рассылки сообщений Стр. 1:
Бывает, что информацию нужно передать только одному человеку. Напротив, иногда ее нужно одновременно передать группе людей или даже всем жителям определенного района. Разговор между двумя людьми — пример общения один на один. Если одно и то же сообщение нужно передать группе получателей, это метод «один ко многим» или «один ко всем».
Кроме того, в некоторых случаях отправителю нужно убедиться, что сообщение успешно доставлено. Для этого получатель должен отправить подтверждение доставки. Если подтверждение не требуется, метод рассылки сообщения называется неподтвержденной рассылкой.
Сетевые узлы используют для обмена данными сходные методы рассылки сообщений.
Метод рассылки «один к одному» называется одноадресным. Это означает, что у сообщения есть только один адресат.
Если узел рассылает сообщения методом «один ко многим», это многоадресная рассылка. Многоадресная рассылка предусматривает одновременную отправку одного и того же сообщения группе узлов.
Если всем сетевым узлам необходимо получить сообщение в одно и то же время, используется широковещательная рассылка. Это метод рассылки сообщений «один ко всем». Кроме того, для узлов предусмотрены правила рассылки сообщений с подтверждением и без него.
3.2.3 Виды рассылок.
Помимо классов, IP-адреса делятся на категории, предназначенные для одноадресных, широковещательных или многоадресных рассылок. С помощью IP-адресов узлы могут обмениваться данными в режиме «один к одному» (одноадресная пересылка), «один ко многим»; (многоадресная рассылка) или «один ко всем» (широковещательная рассылка).
Одноадресная рассылка — адрес одноадресной рассылки чаще всего встречается в сети IP. Пакет с одноадресным получателем предназначен конкретному узлу. Пример: узел с IP-адресом 192.168.1.5 (источник) запрашивает веб-страницу с сервера с IP-адресом 192.168.1.200 (адресат).
Для отправки и приема одноадресного пакета IP-адрес получателя должен находиться в заголовке IP-пакета. Кроме того, в заголовке кадра Ethernet должен быть MAC-адрес получателя. IP-адрес и MAC-адрес — это данные для доставки пакета одному узлу.
Рисунок 7. Одноадресная рассылка.
Широковещательная рассылка — в пакете широковещательной рассылки содержится IP-адрес получателя, где в отведенной узлу части есть только единицы (1). Это означает, что пакет получат и обработают все узлы в локальной сети (домене широковещательной рассылки). Широковещательные рассылки предусмотрены во многих Интернет-протоколах, например, ARP и DHCP.
В сети класса C 192.168.1.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.255.0 используется адрес широковещательной рассылки 192.168.1.255. В отведенной узлу части стоит 255, или двоичное 11111111 (все единицы).
В сети класса B 172.16.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.255.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 172.16.255.255.
В сети класса A 10.0.0.0 с маской подсети по умолчанию 255.0.0.0 используется адрес широковещательной рассылки 10.255.255.255..
Для сетевого IP-адреса широковещательной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес в кадре Ethernet. В сетях Ethernet используется широковещательный MAC-адрес из 48 единиц, который в шестнадцатеричном формате выглядит как FF-FF-FF-FF-FF-FF.
Рисунок 8. Широковещательная рассылка.
Многоадресная рассылка — адреса многоадресных рассылок позволяют источнику рассылать пакет группе устройств.
Устройства, принадлежащие к многоадресной группе, получают ее IP-адрес. Диапазон таких адресов — от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Поскольку адреса многоадресных рассылок соответствуют группам адресов (которые иногда называются группами узлов), они используются только как адресаты пакета. У отправителя всегда одноадресный адрес.
Адреса многоадресных рассылок используются, например, в дистанционных играх в которых участвует несколько человек из разных мест. Другой пример — это дистанционное обучение в режиме видеоконференции, где несколько учащихся подключаются к одному и тому же курсу.
Как и одноадресным и широковещательным адресам, IP-адресам многоадресной рассылки нужен соответствующий MAC-адрес, позволяющий доставлять кадры в локальной сети. Многоадресный MAC-адрес — это особое значение, которое в шестнадцатеричном формате начинается с 01-00-5E. Нижние 23 бита IP-адреса многоадресной группы преобразуются в остальные 6 шестнадцатеричных символов адреса Ethernet. Пример (см. рисунок) — шестнадцатеричное значение 01-00-5E-0F-64-C5. Каждому шестнадцатеричному символу соответствует 4 двоичных бита.
Рисунок 9. Многоадресная рассылка.