Дестелік коммутациясы технолологияларының принциптері. Ашық желілер әрекеттестігінің үлгілік моделі.
Коммутация тәсілдері Жадылары жоқ Дестелер Арналар коммутациясы Кеңістік бойынша Жадылары бар коммутациясы Уақыт бойынша Жиілік коммутациясы Хабарламалар виртуалды арналар Теле и радио желісінде. дейтаграммалық тарату
Арналар коммутациясы кезінде: - алдымен хабар тарататын байланыс арнасы құрастырылады; - сонан соң осы байланыс арнасы бойынша шынайы масштабты уақытта ақпарат алмасу жүреді; - алмасу аяқталған соң байланыс арнасы жойылады. Арналар коммутациясы кезінде жүйелік ресурстар, негізінен қосылуды орнатуда қолданылады.
Қосылуды қолдау үшін жүйелік ресурстардың тек аз ғана бөлігі қолданылады. Шынайы уақыт масштабындағы алмасу арналар коммутациясының негізгі қолданылу аясын – сөздік хабарламаларды таратуды анықтайды. Арналар коммутациясының кемшілігі – байланыс арнасын қолданудың төмен тиімділігі. Яғни байланыс арнасын қолданудың жоғары құны.
Хабарламалар коммутациясы: - мәліметтер алмасу шынайы масштаб емес уақытта өткізіледі; - жүйенің кірісі мен шығысы арасында тура қосылу міндет етілмейді; таратылған хабарламалар жоғалмайды, сақталады да, кідіріспен таратылады.
Хабарламалар коммутациясының кемшіліктері: - хабарламаны жеткізудің ұзақ уақыты; - сөздік хабарламаларға жарамсыздығы. - Негізгі қолданылу аясы – электрбайланыс (телеграфия, факсимильді байланыс).
Дестелік коммутациясы - кезінде хабар белгілі бір өлшемді блоктарға – дестелерге бөлінеді. Әрбір десте байланыс арнасы босаған соң, жіберіледі. Қабылдау жағында әр түрлі уақытта, мүмкін болған әр түрлі жолмен келген дестелерден хабарды қалыпқа келтіру жүргізіледі. Дестелер коммутациясы таратудың асинхронды әдісін қолданады. Байланыс арнасы керек кезінде ғана пайдалануға беріледі.
Бүгінгі күні дестелер коммутациясы жүйелерінде дестені таратудың екі механикалық класы қолданылады: - дейтаграммалық тарату; - виртуалды арналар. Дейтаграммалық тарату әдісі мәлімет таратылатын дестелер бір-бірінен тәуелсіз десте-дестелеп өңделген соң таратылу негізінде құрылған. Дестенің екі ақырғы түйін және екі қосымша арасында белгілі бір ағынға жатуы есепке алынбайды.
Келесі түйінді таңдау, мысалы, Ethernet коммутарын немесе IP/IPX маршрутизаторын таңдау тек қана десте басында орналасқан белгіленген түйін адресі негізінде ғана жүреді. Маршрутизация кестесінде тура сол адреске келесі маршрузитордың неше түрлі адрестерін көрсететін бірнеше жазу болуы мүмкін. Бұндай жол желінің өнімділігі мен сенімділігін көтеру үшін қолданылады. 1. 1 сурет мысалында N 2, А 2 адресі бар түйінге арналған R 1 маршрузиторына түсетін дестелер жүктеменің балансы мақсатында келесі екі маршрузитор - R 2 және R 3 арасында таралады, бұл әрқайсысы үшін жүктемені төмендетеді, демек кезекті азайтады және жеткізуді тездетеді.
Дестелердің желі арқылы бір ғана адреске жүру жолдарының кейбір «бұлыңғырлығы» дейтаграммалық протолға сәйкес әр дестенің тәуелсіз өңделуі принципі тура нәтижесіннде пайда болады. Бір ғана белгіленген адреске әр түрлі жолмен жете алады, сондықтан желінің жағдайының өзгеруі, мысалы, аралық маршрутизаторлардың тоқтап қалуынан болуы мүмкін.
Дейтаграммалық механизнің бұлыңғырлық сияқты ерекшелігі желі арқылы трафиктің жүру жолдарында кейбір жағдайларда кемшілік болып табылады. Мысалы, белгілі сессияның дестелеріне желінің екі ақырғы түйіні арасында берілген қызмет көрсету сапасын орнату керек болса.
Виртуалды арналар механизмі (virtual circuit немесе virtual channel) дестелер коммутациясы бар желі арқылы жүрудің тұрақты жолдарын орнатады. Бұл механизм желіде мәлімет ағынының бар екенін есепке алады. Егер мақсат болып желі арқылы жалғыз жол ағынының дестелері үшін төсем табылса, онда керекті (бірақ әрқашан жалғыз емес) белгісі болып желіден кіріс және шығыстың ортақ нүктелері үшін барлық пакеттің болуы табылады.
1. 2 суретінде екі виртуалды арна орнатылған желі бөлігі көрсетілеген. Біріншісі N 1, A 1 адресті соңғы түйіннен N 2, A 2 адресті соңғы түйінге желінің R 1, R 3, R 7 және R 4 аралық коммутаторлары арқылы өтеді. Екіншісі N 3, A 3 — R 5 — R 7 — R 4 — N 2, A 2 жолымен мәліметтердің жылжуын қамтамасыз етеді. Екі ақырғы түйіннің арасында сәйкес және ерекшеленетін жүру жолында транзитты түйін арқылы бірнеше виртуалды арна жатуы мүмкін.
Виртулды арналары бар желілердің маңызды ерекшелігі болып тарату жайлы шешім қабылдағанда локалды адрестерді қолдану болып табылады. Белгіленген түйіннің жеткілікті ұзын адресінің орнына локалды, яғни белгілі виртулды арна бойынша араластырылған барлық дестелер белгіленетін, түйіннен түйінге өзгеріп отыратын белгі қолданылады.
Бұл белгі әр түрлі технологияда әр түрлі аталады: Х. 25 технологиясында – логикалық арна нөмірі – (Logical Channel Number, LCN) frame relay технологиясында - мәліметтер арнасының деңгейінің қосылу идентификаторы - (Data Link Connection Identifier, DLCI) АТМ технологиясында – виртулды арна идентификаторы- (Virual Channel Identifier, VCI).
Виртуальды арналардың екі түрі бар — коммутацияланатын виртуальды арна (Switched Virtual Circuit, SVC) және тұрақты виртуальды арна (Permanent Virtual Circuit, PVC). БҰЛ СӨЖ
• При создании коммутируемого виртуального канала коммутаторы сети настраиваются на передачу пакетов автоматически, по запросу конечного (иногда и промежуточного) узла сети. Организация постоянного виртуального канала осуществляется заранее, причем коммутаторы настраиваются вручную администратором сети, возможно, с привлечением централизованной системы управления сетью и некоторого служебного протокола. • Создание коммутируемого виртуального канала по-прежнему требует наличия на коммутаторах таблиц маршрутизации, аналогичных тем, что используются в дейтаграммных сетях, например IP. Пример такой таблицы приведен на Рисунке 3, иллюстрирующем процесс прокладки виртуального канала между узлами N 1, A 1 и N 2, A 2 через сеть АТМ, представленную здесь двумя коммутаторами R 1 и R 2. В таблице маршрутизации указывается адрес сети назначения (в примере для краткости записи используются адреса подсетей АТМ длиной 3 байт и адреса конечных узлов длиной 2 байт, на практике подобные адреса тоже допускаются, считая, что старшая часть 20 -ти байтового адреса является нулевой).
Установление коммутируемого виртуального канала выполняется служебным протоколом, который оперирует с пакетами специального типа и формата. В сетях АТМ такой протокол носит название Q. 2931, FR – Q. 933, а в X. 25 он считается одним из режимов работы основного протокола X. 25. Создание виртуального канала начинается с того, что узел-инициатор N 1, A 1 генерирует специальный пакет – запрос на установление логического соединения с узлом N 2, A 2. В технологии АТМ этот запрос носит название Call Setup. Он содержит многоразрядный адрес узла назначения (в данном примере – это 132456. 8112, где старшая часть – номер подсети АТМ, а младшая – номер узла), а также начальное значение идентификатора виртуального канала – 102. Присвоенный виртуальному каналу номер 102 имеет локальное значение для порта компьютера, через который устанавливается соединение. Так как через порт уже проходит виртуальный канал с номером 101, то работающее на конечном узле программное обеспечение протокола Q. 2931 просто выбрало первый свободный (не используемый в данный момент на данном порту) номер из разрешенного диапазона. Такой подход гарантирует уникальную идентификацию виртуальных каналов в пределах каждого порта.
После поступления в буфер порта 1 коммутатора R 1, пакет Call Setup обрабатывается в соответствии со своим адресом назначения и значениями таблицы маршрутизации. Запись с адресом 132456 говорит, что пакет нужно передать на порт 3. Заметим, что в приведенной таблице маршрутизации нет информации об адресе следующего коммутатора – в отличие от таблиц сетей IP. Это связано с тем, что в АТМ, как и в технологиях X. 25 и Frame Relay, коммутаторы всегда соединяются физическими каналами «точка-точка» и не поддерживают типичное для технологий локальных сетей множественное подключение, поэтому номер выходного порта однозначно определяет следующий коммутатор. Определив выходной порт, коммутатор R 1 генерирует новое значение номера виртуального канала, а именно 106. Это связано с тем, что на участке сети от порта 3 коммутатора R 1 до порта 1 коммутатора R 2 номер 102 уже используется другим виртуальным каналом, проходящим через указанные порты. Первым свободным номером оказался 106, в пределах локального участка сети он однозначно идентифицирует устанавливаемый виртуальный канал. После изменения значения идентификатора пакет Call Setup передается через выходной порт 3 в коммутатор R 2. (Особенность АТМ, состоящая в том, что пакет Call Setup при передаче разбивается на несколько ячеек, каждая из которых снабжается одним и тем же значением идентификатора, в данном случае, при рассмотрении процедуры установления виртуального канала не существенна. )
Одновременно с продвижением пакета коммутатор создает таблицу коммутации. Эта таблица будет использоваться впоследствии, когда виртуальный канал будет установлен и по нему начнут передаваться пользовательские данные, причем уже без адресов и узлов назначения. Каждая запись таблицы коммутации состоит из четырех основных полей: номера входного порта, входной метки (идентификатора виртуального канала в поступающих на входной порт пакетах), номера выходного порта и выходной метки (идентификатора виртуального канала в передаваемых через выходной порт пакетах). Запись в таблице коммутации « 1 -102 -3 -106» означает, что все поступающие на порт 1 пакеты с идентификатором виртуального канала 102 будут передаваться на порт 3, а в поле идентификатора виртуального канала будет помещено новое значение – 106.
Виртуальные каналы могут быть однонаправленными и двунаправленными. В рассматриваемом примере организуется двунаправленный канал, поэтому коммутатор создает еще одну запись в таблице коммутации – для продвижения пакетов в обратном направлении, от узла N 2, A 2 к узлу N 1, A 1. Эта запись зеркальна по отношению к первой, так что пакет, идущий в обратном направлении, получит при выходе из порта 1 первоначальное значение метки, а именно 102. В результате узел N 1, A 1 правильно распознает принадлежность пришедшего пакета к конкретному виртуальному каналу, несмотря на постоянную смену номеров в процессе путешествия пакета по сети. Для однонаправленных каналов запись создается только для одного направления. Процедуру установления виртуального канала продолжает коммутатор R 2: на основании указанного в запросе адреса назначения и своей таблицы маршрутизации (на рисунке она не показана) он определяет выходной порт и передает ему запрос, попутно обновляя поле идентификатора виртуального канала, а также формирует записи таблицы коммутации. В результате конечный узел получает запрос Call Setup со значением номера виртуального канала 108. Получив запрос, конечный узел или принимает его, или отвергает (по своим внутренним причинам), используя служебный пакет Connect для уведомления о своем решении. Указанный пакет проходит по сети в обратном направлении, подтверждая коммутаторам и узлу-инициатору факт установления виртуального канала.
После получения подтверждения Connect конечные узлы могут начать пользоваться проложенным виртуальным каналом, посылая по нему пользовательские данные. Отправляемые узлом N 1, A 1 ячейки продвигаются в соответствии со значением идентификатора виртуального канала, который умещается в коротком заголовке длиной 5 байт, оставляя 48 байт из 53 для переноса данных. Применение дейтаграммной техники потребовало бы резервирования 20 байт для адреса узла назначения, что снизило бы коэффициент использования ячейки до неприемлемого уровня. Постоянные виртуальные каналы, т. е. PVC, в отличие от SVC, не могут автоматически создаваться по инициативе пользователя сети. Вместо этого администратор сети заранее составляет таблицы коммутации вручную.
Техника коммутируемых виртуальных каналов использует два различных режима работы сети. При организации канала запрос на установление соединения передается с помощью стандартного режима маршрутизации с использованием глобальных (для всей сети) адресов назначения и информации о полной топологии сети. Иными словами, протоколы установления виртуальных каналов работают на сетевом уровне модели OSI. После установления соединения сеть работает только с локальными адресами и локальными таблицами продвижения, что позволяет отнести такой режим к канальному уровню модели OSI, а коммуникационные устройства — к классу коммутаторов Логическое соединение (называемое также сеансом) устанавливается между двумя (или более) узлами сети в результате проведения процедуры переговоров. Оно существует до тех пор, пока одна из сторон не инициирует процедуру его разрыва. После установления соединения процедура обработки определяется не для отдельного пакета, а для всего множества пакетов, передаваемых между узлами в рамках данного соединения. Процесс обслуживания вновь поступившего пакета напрямую зависит от предыстории: например, при потере нескольких предыдущих пакетов скорость отправки последующих может быть автоматически снижена.
В отличие от дейтаграммных, протоколы с поддержкой коммутируемых виртуальных каналов, т. е. SVC, предусматривают предварительное установление соединения, что вносит дополнительную задержку передачей данных. Эта задержка особенно заметна при передаче небольшого объема данных, когда продолжительность установления виртуального канала может быть соизмерима со временем передачи данных. Кроме того, дейтаграммный метод быстрее адаптируется к изменениям в сети. При отказе коммутатора или участка маршрута виртуального канала соединение разрывается, и виртуальный канал нужно прокладывать заново, естественно, в обход отказавшего участка сети. Однако, сравнивая эти два принципиально различных подхода, следует учесть, что время, затраченное на установление виртуального канала, компенсируется последующей быстрой передачей всего потока пакетов, поэтому для долговременных потоков режим SVC достаточно эффективен.
Применение режима постоянных виртуальных каналов, т. е. PVC, позволяет избежать задержки на установление канала. Но у этого режима свой недостаток – большой объем ручной работы при прокладке каналов, что приводит к плохой масштабируемости сети. Количество каналов PVC для организации полносвязной топологии при наличии N подключенных к сети конечных узлов равно N(N-1)/2, так что объем работ по конфигурированию крупной сети на основе PVC возрастает как квадратичная функция. В случае применения дейтаграммных протоколов, подобных IP, сложность конфигурирования сети прямо пропорциональна N, что говорит об отличной масштабируемости этого класса технологий. А можно ли взять от каждого подхода только хорошее? Такую попытку предприняли разработчики технологии MPLS, где используется для продвижения пакетов техника пути коммутации меток (Label Switching Path), родственная технике виртуальных каналов.
Ашық жүйелердің әрекеттестігінің үлгі моделі. 1984 ж. ISO (Халықаралық стандарттау ұйымы) «Ашық жүйелердің әрекеттестігінің үлгі моделі» (Open Systems Interconnection reference model) атты стандартты шығарды Модель взаимодействия открытых систем (МВОС)
OSI моделінде әрекеттестік құралдары жеті деңгейге бөлінеді: қолданбалы, өкілетті, сеанстық, транспорттық, желілік, арналық және физикалық
Деңгейлер міндеттері. Қолданбалы деңгей – пайдаланушы терминалдары мен соңғы элементтерінде қолданбалы процесстердің әрекеттестігін басқару. Өкілеттік деңгей – берілген желіде қолданылатын мәліметтер форматына жетінші деңгейден келетін хабарды қайта кодерлеу. Мәліметті сығу және шифрлеу операциясын жүргізу.
Сеанстық деңгей – пайдаланушылардың қашықтатылған процесстері арасында байланыс сеансын ашу. Ақпаратты енгізу-шығару нүктелеріне шартты адрестерді беру (шеткі жүйелердің әрекеттестігінің порттары). Транспортты деңгей – жіберушіден қабылдап алушыға жіберілген мәліметтерді тасымалдау. Хабарды адрестік және қызметтік тақырыптары бар дестелерге бөлу, желіге дестелерді беру.
Желілік деңгей – хабарлама дестелері жүретін маршрутты таңдауды қамтамасыз ету. Арналық деңгей – таңдалған маршруттың көршілес пунктімен байланысқан физикалық қосылу сұранысын қамтамасыз ету және дестелерді тарату тізбегін ұйымдастыру. Дестелерді кадрларға топтау. Қателерден қорғау (бөгетке тұрақты кодалау). Керек болса – қайта таратуға сұраныс.
Физикалық деңгей – интерфейстің тарату ортасымен әрекеттестігін қамтамасыз ету, байланыс сызығымен кадрларды биттік түрде тарату.
Скачать презентацию Дестелік коммутациясы технолологияларының принциптері Ашық желілер әрекеттестігінің үлгілік
1_d_1241_ris.ppt