Протокол сетевого уровня с установлением соединения

Связь с установлением соединения

Связь с установлением соединения — это режим сетевой связи в телекоммуникациях и компьютерных сетях, где сеанс связи или полупостоянное соединение устанавливается до того, как какие-либо полезные данные могут быть переданы, что позволяет гарантировать, что данные доставляются в правильном порядке на верхний уровень связи. Альтернативой передаче с установлением соединения является связь без установления соединения, например, связь в режиме дейтаграммы ,, используемая протоколами IP и UDP, где данные могут доставляться не по порядку, поскольку разные сетевые пакеты маршрутизируются независимо и могут доставляться по разным путям.

Связь, ориентированная на соединение, может быть соединением с коммутацией каналов или соединением виртуального канала в пакетном режиме. В последнем случае он может использовать протокол виртуальной цепи транспортного уровня, такой как протокол TCP, позволяющий доставлять данные по порядку, хотя коммутация нижнего уровня не требует установления соединения, или это может быть уровень канала данных или сетевой уровень режим коммутации, при котором все пакеты данных, принадлежащие одному потоку трафика, доставляются по одному и тому же пути, а потоки трафика идентифицируются некоторым идентификатором соединения, а не полной информацией маршрутизации, что обеспечивает быстрое переключение на аппаратном уровне.

Протокол с установлением соединения часто, но не всегда, представляет собой надежные сетевые службы, которые обеспечивают подтверждение после успешной доставки, и автоматический повторный запрос функции в случае отсутствия данные или обнаруженные битовые ошибки. ATM, Frame Relay и MPLS являются примерами ненадежного протокола, ориентированного на соединение.

Коммутация каналов

Коммутация каналов связь, например, телефонная сеть общего пользования, ISDN, SONET / SDH и оптические ячеистые сети, изначально ориентированы на установление соединения системы связи. Связь в коммутационном режиме гарантирует, что данные будут поступать с постоянной полосой пропускания и с постоянной задержкой, и обеспечивается доставка в порядке битового потока или байтового потока. Переключатели меняют конфигурацию на этапе установления цепи.

Переключение виртуальных каналов

Обмен данными с коммутацией пакетов также может быть ориентированным на соединение, что называется связью в режиме виртуального канала. Из-за коммутации пакетов обмен данными может страдать от переменной скорости передачи данных и задержки из-за различной нагрузки трафика и длины очереди пакетов. Связь с установлением соединения не обязательно является надежными протоколами.

Поскольку они могут отслеживать диалог, протоколы с установлением соединения иногда описываются как протоколы с отслеживанием состояния.

Связь в режиме соединения на транспортном уровне

Протоколы с установлением соединения транспортного уровня обеспечивают связь с установлением соединения через системы связи без установления соединения. Протокол транспортного уровня с установлением соединения, такой как TCP, может быть основан на протоколе сетевого уровня без установления соединения (например, IP ), но все же обеспечивает доставку байтового поток, посредством нумерации последовательности сегментов на стороне отправителя, буферизации пакетов и переупорядочения пакетов данных на стороне получателя. Последовательная нумерация требует двусторонней синхронизации счетчиков сегментов во время трехэтапной фазы установления соединения.

Коммутация виртуальных каналов на уровне передачи данных и на сетевом уровне

В протоколе с коммутацией пакетов уровня канала данных или сетевого уровня с коммутацией пакетов все данные отправляются по тому же пути во время сеанса связи. Протокол идентифицирует потоки трафика только по номеру канала / потока данных, часто обозначаемому идентификатором виртуального канала (VCI), а не по полной маршрутной информации для каждого пакета (адреса источника и назначения), используемого при коммутации дейтаграмм без установления соединения, например как обычные IP-маршрутизаторы. В связи с установлением соединения информация о маршрутизации может предоставляться узлам сети на этапе установления соединения, где VCI определяется в таблицах в каждом узле. Таким образом, фактическая коммутация пакетов и передача данных могут выполняться с помощью быстрого оборудования, в отличие от медленной программной маршрутизации. Обычно этот идентификатор соединения представляет собой небольшое целое число (например, 10 бит для Frame Relay, 24 бита для ATM). Это значительно ускоряет работу сетевых коммутаторов (поскольку таблицы маршрутизации представляют собой простые справочные таблицы, которые легко реализовать на оборудовании). Фактически, влияние настолько велико, что даже типичные протоколы без установления соединения, такие как IP-трафик, помечаются префиксами заголовков, ориентированными на установление соединения (например, как с MPLS или IPv6 встроенное поле Flow ID).

ATM и Frame Relay, например, оба являются примерами ориентированных на соединение, ненадежных протоколов канального уровня. Также существуют надежные протоколы без установления соединения, такие как протокол сетевого уровня AX.25, когда данные передаются в I-кадрах. Но такая комбинация встречается редко, а надежное соединение без установления соединения — редкость в современных сетях.

Протоколы с установлением соединения обрабатывают трафик в реальном времени значительно более эффективно, чем протоколы без установления соединения, особенно с короткими пакетами постоянной длины, поэтому ATM до сих пор не заменен на Ethernet для передачи изохронных потоков трафика в реальном времени. особенно в сильно агрегированных сетях, таких как магистральные сети, где девиз «полоса пропускания дешевая» не оправдывает своих ожиданий. Опыт также показал, что избыточное выделение полосы пропускания не решает всех проблем с качеством обслуживания. Следовательно, в настоящее время не ожидается, что (10-) гигабитный Ethernet заменит ATM.

Некоторые ориентированные на соединение протоколы были разработаны или изменены для поддержки данных как с установлением соединения, так и без установления соединения.

Примеры

Примеры связи в пакетном режиме с установлением соединения, т.е. связь в режиме виртуального канала:

• Асинхронный режим передачи
• Ethernet с установлением соединения
• DCCP
• Frame Relay
• Пакетное радио общего назначения Сервис
• IPX / SPX
• Многопротокольная коммутация по меткам
• Протокол передачи управления потоком
• Протокол управления передачей
• Прозрачное межпроцессное взаимодействие
• X.25

См. Также

Источник

Протоколы с установлением соединения и без установления соединения

Выделяются два типа протоколов, функционирующих на Сетевом и Транспортном уровнях: с установлением соединения и без установления соединения. Тип используемого протокола помогает определить остальные функции, выполняемые на каждом уровне. В случае использования протокола с установлением соединения (connection-oriented), прежде чем будут переданы данные вышележащего уровня, должна быть установлена логическая связь между системой-отправителем и системой-получателем. После того как соединение установлено, система-отправитель передает данные, а система-получатель подтверждает их прием. Отсутствие соответствующего подтверждения приема рассматривается системой-отправителем как сигнал для повторной передачи пакетов. Когда передача данных успешно завершена, системы разрывают соединение. Использование данного типа протокола дает системе, отправляющей данные, уверенность в том, что данные успешно доставлены в место их назначения. Ценой этого гарантированного сервиса является дополнительный сетевой трафик, вызванный установкой соединения, посылкой подтверждений и сообщениями о разрыве соединения.

Протокол без установления соединения (connectionless protocol) просто упаковывает данные и посылает их по адресу назначения без проверки того, что система-получатель доступна, и ожидания подтверждения приема данных. В большинстве случаев протоколы без установления соединения используются, когда гарантия доставки и другие сервисы, присущие протоколу с установлением соединения, обеспечиваются другим уровнем стека. Эти дополнительные сервисы могут включать управление потоком данных, выявление и коррекцию ошибок.

Транспортный уровень

Начиная с Транспортного уровня, процесс доставки пакетов от источника до получателя отходит на задний план. Протоколы Транспортного уровня и всех уровней, расположенных выше, полностью оставляют решение задач адресации и доставки Сетевому и Канальному уровням. Как обсуждалось ранее, пакеты, при их обработке промежуточными системами, не поднимаются выше Сетевого уровня стека протоколов. Таким образом, протоколы Транспортного уровня функционируют только на двух конечных системах. Протокольный блок данных (PDU, protocol data unit) Транспортного уровня состоит из заголовка и данных, полученных от Прикладного уровня, в дальнейшем он инкапсулируется протоколом Сетевого уровня в дейтаграмму.

Одна из основных функций протокола Транспортного уровня заключается в идентификации процессов вышележащего уровня, которые выработали сообщение в системе-отправителе и должны принять его в системе-получателе. Транспортные протоколы в пакете TCP/IP, например, используют в своих заголовках номера портов, чтобы идентифицировать сервисы верхних уровней. Другие функции, которые должны быть выполнены на Транспортном уровне, включают в себя выявление и коррекцию ошибок, управление потоком данных, подтверждение приема пакета, и другие средства, присущие протоколам с установлением соединения.

Комбинации сервисов, предоставляемых протоколами

Протоколы Канального и Сетевого уровней взаимодействуют вместе и на своих уровнях взаимозаменяемы. Это означает, что допустимо использовать практически любой протокол Канального уровня совместно с любым протоколом Сетевого уровня. Однако протоколы Транспортного уровня тесно привязаны к определенному протоколу Сетевого уровня и не могут быть замещены. Комбинация из протоколов Транспортного и Сетевого уровней предоставляет полный набор услуг, соответствующий конкретному приложению. Так же, как и на Сетевом уровне, среди протоколов Транспортного уровня могут быть выделены протоколы с установлением соединения и без установления соединения. Документ модели OSI описывает четыре возможные на этом уровне комбинации протоколов с установлением соединения и без него. Какую из комбинаций следует использовать, зависит от требуемых сервисов. Процесс выбора комбинации протоколов для выполнения определенной задачи называется отображением (mapping) службы Транспортного уровня на службу Сетевого уровня.

Выбор протокола Транспортного уровня основывается на требованиях приложения, создавшего сообщение, и сервисов, уже предоставленных протоколами нижних уровней. Руководство OSI описывает пять теоретических классов протокола Транспортного уровня.

• ТР0. Протокол без дополнительной функциональности. Предполагает, что протоколы нижних уровней уже предоставляют приложению все необходимые услуги.
• ТР1. Протокол с исправлением обнаруженных ошибок. Дает возможность исправить ошибки, обнаруженные протоколами, функционирующими на нижних уровнях.
• ТР2. Протокол с мультиплексированием. Включает коды, идентифицирующие процесс, создавший пакет, и процесс, который должен обработать пакет на принимающей стороне. Это позволяет переносить трафик, создаваемый несколькими приложениями, через одну сетевую среду.
• ТРЗ. Протокол с исправлением обнаруженных ошибок и мультиплексированием. Сочетает услуги, предоставляемые ТР1 и ТР2.
• ТР4. Предлагает полный набор ориентированных на подключение услуг. Включает обнаружение и исправление ошибок, управление потоком данных и другие сервисы. Предполагает использование на нижних уровнях протоколов без установления соединения, которые не оказывают перечисленных услуг.

Источник