46.Управление потоком данных в сети
Управление потоком передачи данных (англ.Flow Control) — в компьютерных сетях, механизм, который притормаживает передатчик данных при неготовности приёмника.
Различают три основных способа:
- аппаратный, при котором сигналы «готов/занят» передаются по отдельным физическим линиям связи. Наиболее известна такая реализация в интерфейсе RS-232.
- программный, при котором программный флажок «готов/занят» взводится и сбрасывается вставкой в поток данных специальной уникальной последовательности (XOn/XOff). Применяется в программных драйверах интерфейса RS-232 как альтернатива аппаратному контролю потока в случаях неполного соединительного кабеля.
- протокольный, при котором программный флажок «готов/занят» взводится и сбрасывается специальными соглашениями в рамках протокола обмена данными. На сегодня является практически единственным применяемым способом контроля потока. Наиболее известный пример — реализация контроля потока в протоколеTCPметодом скользящего окна.
47.Протокол маршрутной информации rip
Протокол маршрутной информации (англ. Routing Information Protocol) — один из самых простых протоколов маршрутизации. Применяется в небольшихкомпьютерных сетях, позволяет маршрутизаторам динамически обновлять маршрутную информацию (направление и дальность в хопах), получая ее от соседних маршрутизаторов. Характеристики: – является дистанционно-векторным протоколом маршрутизации; – в качестве метрики при выборе маршрута используется количество переходов (хопов); – если количество переходов становится дольше 15 – пакет отбрасывается; – по умолчанию обновления маршрутизации (routing updates) рассылаются широковещательно каждые 30 секунд. Протокол RIP предотвращает появление петель в маршрутизации, по которым пакеты могли бы циркулировать неопределенно долго, устанавливая максимально допустимое количество переходов на маршруте от отправителя к получателю.Стандартное максимальное значение количества переходов равно 15.При получении маршрутизатором обновление маршрутов, содержащего новую или измененную запись, он увеличивает значение метрики на единицу. Если при этом значение метрики превышает 15, то считается бесконечно большим, и сеть-получатель считается недостижимой.Протокол RIP обладает рядом функций, которые являются общими для него и других протоколов маршрутизации.Например, он позволяет использовать механизмы расщепления горизонта и таймеры удержания информации для предотвращения распространения некорректных сведений о маршрутах, но об этом я напишу в следующих статьях.
48.Стек протоколов tcp/ip
- прикладной уровень(application layer),
- транспортный уровень(transport layer),
- сетевой уровень(network layer),
- канальный уровень(link layer).
Адресация, маршрутизация пакетов и управление потоками данных.
Для организации связи между процессами необходима общесетевая система адресации. По адресам в заголовке пакета СПД ( система передачи данных) определяет маршрут. Кроме того, в сети должен использоваться механизм управления сетью, обеспечивающий на низших уровнях согласование скорости передачи пакетов с пропускной способностью каналов и скорость приема, а на высшем уровне – согласование нагрузки с пропускной способностью сети. Система адресации, алгоритмы маршрутизаций и управления сетью в целом определяют организацию процессов передачи данных и являются частью протоколов информационного канала, сетевого и транспортного уровней.
Для вычислительной сети необходима единая схема присвоения имен объектам, взаимодействующим с помощью общесетевых средств. Общесетевые (глобальные) имена используются в качестве адресов получателей и источников данных: на основе адресов реализуется транспортировка пакетов в СПД, выбор их маршрутов, доставка и т.п. Общесетевая адресация может выполняться с помощью различных схем построения и присвоения имен. Схемы эти базируются на следующих способах адресации: иерархическом кодировании, распределении адресов и отображении адресов.
Иерархическое кодирование – способ построения имен (адресов) путем присоединения к локальным именам имен систем, которым принадлежит объект. Имя (адрес) имеет следующий вид: A, B, … , Q, R, где А – имя системы, В – имя подсистемы системы А, R – имя объекта в подсистеме Q, входящей в ранее указанную подсистему. По такому способу строится почтовая адресация: имя страны, имя города, улицы, дома и т.д.
Распределение адресов – состоит в присвоении постоянных имен (адресов) лишь отдельным процессам, которым выдают разрешение на доступ к системе, выделяя для доступа временные адреса. Пусть, например, системе А выделены адреса с 0001 до 0999, а системе В – с 1000 до 1999. Для доступа к этим системам выделяются постоянные адреса, например, 0001 для системы А и 1000 для системы В. Когда в системе А инициируется процесс Х, ему присваивается общесетевой адрес, например, 0125. Процесс из системы А обратится к процессу с локальным именем Y в системе В по адресу 1000. Система В с помощью процесса 1000 выделяет процессу Y временный адрес, например, 1021 (общесетевой). По окончании взаимодействия эти адреса становятся свободными.
Отображение адресов – присвоение любому объекту общесетевого адреса. Адреса преобразуются (отображаются) любой системой в локальные имена. Например, обращаясь по сетевому адресу 1256, преобразуется в локальное имя Y адресуемого объекта.
Иерархическое кодирование упрощает преобразование адресов, так как сетевые и локальные имена представляются в явной форме. Однако, на практике, иерархическое кодирование приводит к многообразию форматов имен, что затрудняет представление имен в протоколах доступа к сети и разделение имен на сетевую и локальную составляющие части.
Способ распределения адресов хорошо согласуется с логикой построения вычислительных систем, так как в типичных случаях системы имеют единственный логический вход, по которому поступают задания. Именно этот вход и идентифицируется постоянным адресом, а связь с остальными функциями системы обеспечивается присвоением объектам временных адресов. Однако, поскольку адреса динамически изменяются, возникают специфические проблемы защиты от ошибок при случайном освобождении адресов.
Способ отображения упрощает протоколы, поскольку адреса однозначно связаны с представляемыми ими объектами, но одновременно приводит к необходимости использования больших таблиц адресов.
В существующих сетях используются разнообразные способы адресации. В настоящее время отсутствуют подробные стандарты на способы адресации абонентов СПД и процессов и их портов, связанных с СПД транспортно-сеансовыми службами систем.
Маршрутизация пакетов.
Используются следующие основные способы маршрутизации:
Маршрутизация по предыдущему опыту – передача пакета в направлении, выбираемом на основе анализа потока, проходящего через узел. Пакеты снабжаются счетчиком числа пройденных узлов. Пакет со значением 1 – определяет соседний узел; пакет со значением счетчика 2 определяет узел, находящийся на расстоянии 2 шагов и т.д. Эти данные позволяют установить топологию сети и на ее основе построить таблицу для выбора маршрутов. Постоянно анализируя число пройденных узлов, можно изменить таблицу маршрутов, если появился пакет с числом пройденных узлов меньше ранее зарегистрированного. Этот способ позволяет узлам приспособиться к изменениям топологий сети, однако процесс адаптации протекает медленно и неэффективно.
Фиксированная маршрутизация – путь устанавливается однозначно по адресам источника и приемника. Выбор направления – по таблице маршрутов, которые определяют кратчайшие пути от источника к приемнику. Для слабозагруженных сетей способ дает хорошие результаты. При отказе узла или линии связи необходимо менять таблицу маршрутизации. Для этого можно, например, размещать в любом узле набор таблиц маршрутизаций, подготовленных на случай отказа одной из линий (на все случаи жизни). При возникновении отказа по узлам сети рассылается управляющий пакет, содержащий сведения об отказе, реагируя на который, узлы меняют таблицу. Фиксированные процедуры могут допускать альтернативы. Примеры фиксированных процедур маршрутизации – алгоритмы отклонения потока.
Адаптивная маршрутизация – учитывает состояние СПД. Узлы обмениваются таблицами, в которых записаны все задержки от данного узла до любого другого. Обмен – периодически, что снижает эффективность сети.
Управление потоками.
Управление потоками в канале должно обеспечивать эффективное использование пропускных способностей канала и предотвращать переполнение буферов, приводящих к блокировке передачи в канале. Основной принцип управления – квитирование и тайм-ауты. Тайм-ауты спасают от потерь самих квитанций.
Управление потоком в сети – ограничение входного потока в сеть с целью недопущения перегрузки.
QoS: управление потоками данных в компьютерных сетях
QoS (англ. Quality of Service — «качество обслуживания») — это технология, используемая в информатике для резервирования и управления потоками данных в телекоммуникационных и компьютерных сетях , использующих коммутацию пакетов . Протоколы QoS обеспечивают резервирование и выделение доступной полосы пропускания, чтобы перегрузка сети не снижала качество сетевых услуг.
Характеристики
Используя QoS, можно, например, установить максимальную или минимальную полосу передачи для определенных данных, объявить некоторый трафик в качестве приоритета или разделить трафик на категории в соответствии с заданными параметрами. Таким образом, QoS стремится предоставить пользователям услугу с заранее гарантированным качеством, чтобы избежать задержки, потери или растраты доступной полосы пропускания.
В локальных сетях трафик является более или менее плавным, поскольку они обладают достаточной емкостью, которая обычно выше, чем способность компьютеров генерировать или обрабатывать входящий сетевой трафик (см. Сравнение скорости обработки данных с жесткого диска Gigabit Ethernet ). Поэтому развертывание QoS для обеспечения качества услуг обычно происходит за пределами локальной сети LAN, где соединение продолжается с Интернетом, обычно через линию с более низкой пропускной способностью данных.
Причина развертывания QoS
Обычные компьютерные сети используют конкурентный подход к среде передачи (например, сети Ethernet , но также и беспроводные сети Wi-Fi ) и так называемые услуги наилучшего качества (см. Ниже), где данные просто передаются по мере их поступления, что обычно он работает хорошо, потому что требования к передаче ниже, чем доступная мощность. Однако, если полная пропускная способность, начните выполнять буферизацию (буферизацию) для активных элементов в компьютерной сети, чтобы преодолеть мгновенную перегрузку среды передачи. Это увеличивает задержку (задержку), потому что человек дейтаграммыв очередях, ожидающих обработки. Например, пропускная способность может быть исчерпана, когда пользователь начинает загружать большие объемы данных из Интернета, которые в полной мере используют пропускную способность его линии к провайдеру ( провайдеру подключения к Интернету ) в течение более длительного периода времени .
Некоторые сетевые службы, которые работают с данными в реальном времени (например, VoIP или передача мультимедийных данных, например IPTV , а также компьютерные игры ), плохо работают с более высокими задержками. Возможны задержки, перебои в работе, колебания скорости передачи ( джиттер ) и общее ухудшение качества предоставляемых услуг. На этом этапе наступает момент, когда можно решить ситуацию, развернув QoS. С помощью QoS сетевой администратор может установить более высокий приоритет для некоторого сетевого трафика, чтобы он передавался даже в случае перегрузки, без потерь и без увеличения задержки.
QoS также обычно используется провайдером , который обычно использует так называемую агрегацию, что означает, что он «обещает» более высокую пропускную способность своим клиентам, чем она есть на самом деле. В обычных условиях это может не иметь значения, потому что не все клиенты компании используют свое интернет-соединение в полной мере и одновременно. Таким образом, соединение провайдера обычно перегружено только в часы пик, например, перед обедом или, скорее, перед вечерними новостями. Провайдер может использовать дифференцированные услуги, чтобы гарантировать, что клиенты испытают определенное замедление, но не делает почти невозможным использование его услуг.
QoS активность
Если используется QoS, необходимо ограничить работу одних компьютеров (пользователей, служб) в пользу других. Ограничение обычно осуществляется отбрасыванием пакетов (Packet droping ), потому что оно обязано реагировать на перегрузку сети сетевого приложения немедленным снижением скорости ( congestion control ). Например, для протокола TCP он должен содержать этот элемент управления непосредственно внутри себя и, следовательно, реализован на обычных компьютерах как часть стека TCP / IP (часть ядра операционной системы ). Поэтому QoS обычно реализуется для сетевых узлов ( маршрутизаторов) путем отбрасывания дейтаграмм, превышающих установленные параметры потоков данных.