Реферат: Технологии создания сетей

[КС 11-1]

               [ Коммутация цепей   ]

               [  сбщ1       сбщ2   ]

               [Рис. на стр.11-2 (в поле рисунка)]

[1]Коммутация цепей

[5]Коммутация цепей является методом, в соответствии с которым передатчик и

приемник информации непосредственно соединяются физическими трактами.

Например, телефонное коммуникационное оборудование осуществляет поиск пути,

который соединяет телефонные аппараты абонентов, устанавливая физическое

соединение между ними. После установления соединения непосредственный

выделенный путь между обоими концами сохраняется до тех пор, пока это

соединение не завершится.

Метод коммутации цепей в сетевом окружении работает во многом также, как

в телефонной системе. Сквозной путь между передатчиком и приемником должен

существовать прежде, чем может начаться собственно передача данных. Поэтому

ЭВМ, имеющая намерение передать информацию, должна прежде инициировать

установление соединения с целевым устройством. Установление соединения

полностью заканчивается, когда коммутационный процесс достигает

устройства назначения и, кроме этого, устройство назначения подтверждает

свою готовность и способность принять участие в передаче.

[5]Достоинства:

[5]- отсутствует перегрузка канала, поскольку коммуникационный тракт (если уж

он установлен) является выделенным;

- отсутствуют задержки доступа к каналу передачи данных.

[КС 11-2]

[5]Недостатки:

- неэффективное использование связного канала. Канал не используется, когда

соединенные им устройства не ведут передачу данных;

- метод может оказаться более дорогим по сравнению с другими методами

коммутации, поскольку для каждого соединения требуется отдельный выделенный

канал;

- возможны длительные задержки установления соединения, в течение которых

не осуществляется передача данных.

[КС 11-3]

              [ Коммутация сообщений ]

              [  сбщ2         сбщ1   ]

       [к рис. на стр.11-4 (в поле рисунка)]

[1]Коммутация сообщений

[5]Метод коммутации сообщений не предполагает предварительного установления

выделенного пути между станциями. Существо метода в следующем. При передаче

сообщения станция добавляет к нему адрес назначения. Сообщение передается по

сети от узла к узлу. Сообщение, передаваемое одним узлом, полностью

принимается другим, кратковременно сохраняется, а затем передается следующему

узлу. Такой тип сети называют "сеть с промежуточным  хранением" (store-and-

forward network).

Узлы сети коммуникации сообщений обычно создаются на базе универсальных ЭВМ.

Необходимыми являются устройства, позволяющие хранить (буферизовывать)

принимаемые сообщения, которые могут быть довольно длинными. Для данного

метода коммутации характерны дополнительные задержки из-за накладных расходов

на поиск следующего узла для передачи, на организацию очередности передачи

сообщений, а также собственно на передачу сообщения.

[КС 11-4]

[5]Преимущества:

[5] - эффективность использования линий сети выше, чем в методе коммутации

цепей, поскольку полоса пропускания сети "одновременно" используется большим

количеством устройств;

- перегруженный сетевой трафик данных может быть снижен, поскольку сообщения

могут временно сохраняться в промежуточных узлах;

- сообщениям могут устанавливаться приоритеты. При этом низко приоритетные

сообщения задерживаются в узлах, "уступая дорогу" сообщениям с более высокими

приоритетами (в этом положительный эффект промежуточного хранения сообщений);

- одно сообщение может быть разослано многим получателям. Сообщение может

сопровождаться широковещательным адресом назначения, указывающим некоторую

область сети, узлам которой необходимо переслать сообщение.

[5]Недостатки:

[5]- метод коммутации сообщений не пригоден для большинства приложений

реального времени. Приложения с высокой степенью интерактивности могут

только пострадать из-за задержек, присущих схеме с промежуточным хранением.

Например, коммутация сообщений не может быть использована для передачи

речевой информации;

- устройства, реализующие схему с промежуточным хранением, довольно дорогие,

поскольку они обязательно должны иметь большие магнитные диски для хранения

потенциально длинных сообщений.

[КС 11-5]

        [ Коммутация пакетов  ]

        [ к рис. на стр. 11-6 (в поле рисунка)]

[1]Коммутация пакетов

[5]Метод коммутации пакетов может рассматриваться, как средство, которое

объединяет в себе достоинства коммутации цепей и коммутации сообщений, и

при этом компенсирует недостатки и того, и другого подхода. Существует

два способа коммутации пакетов: дейтаграммный и виртуальных цепей. В данном

разделе кратко обсуждаются оба способа коммутации пакетов. Более подробная

информация о протоколах, обеспечивающих такого рода услуги, содержится в

последующих разделах.

Оба способа коммутации пакетов предполагают разбиение сообщений на

маленькие части, которые называются пакетами. Каждый пакет отмечается

адресом источника данных и адресом получателя (назначения). Поскольку

пакеты имеют четко определенный максимальный размер, они могут сохраняться

в оперативной памяти ЭВМ в отличие от метода коммутации сообщений, в котором

сообщения хранятся на магнитном диске. Это может привести к экономии средств.

Кроме этого при таком подходе естественно сокращаются задержки доступа к

данным, так как обращение к ОЗУ ЭВМ выполняется значительно быстрее, чем к

магнитному диску.

[1]Дейтаграммы

[5]Дейтаграммная коммутация пакетов подобна коммутации сообщений в том, что

каждое сообщение (пакет) содержит исчерпывающую адресную информацию. Это

позволяет осуществлять передачу дейтаграммы по всевозможным путям, имеющимся

в сети. Однако при этом возникает проблема возможного перемешивания пакетов

в ходе их передачи по сети, проявляющаяся в том, что на приемный конец пакеты

могут поступать не в том порядке, в котором они передавались источником

сообщения. Поэтому наряду с адресами пакеты содержат последовательные номера.

Процедура пакетирования (фрагментации) сообщений и нумерации дейтаграмм

выполняется специальными устройствами PAD (Packet Assembly and Disassembly).

[КС 11-6]

[5]Дейтаграммы передаются по наиболее подходящим маршрутам. Рассмотрим

рисунок. Предположим, что в узле В звено, ведущее к узлу D, занято. Тогда

узел В для передачи первой дейтаграммы будет использовать звено, ведущее к

узлу С. Таким образом, каждое устройство, передавая очередной пакет, может

выбрать лучший маршрут, исходя из сложившейся обстановки. Поскольку отдельные

пакеты в процессе их передачи по сети могут отстать друг от друга, то

целевое устройство PAD должно иметь возможность принимать пакеты в

произвольном порядке, выполняя их реорганизацию в соответствии с

последовательными номерами, восстанавливая таким образом исходное сообщение.

[1]Виртуальные цепи

[5]Метод виртуальных цепей предполагает установление, так называемого,

логического соединения между передатчиком и приемником. Логическое

соединение считается установленным после того, как передатчик и приемник

обменяются специальными сообщениями (осуществят переговоры). Обмен

специальными сообщениями позволяет передатчику и приемнику согласовать такие

параметры передачи, как максимальный размер сообщения, маршрут передачи, и

ряд других параметров, необходимых для установления и поддержания связи. Метод

виртуальных цепей обычно обеспечивает механизмы подтверждения, управления

потоком данных, контроля ошибок, то есть обеспечивает определенный уровень

надежности передачи данных. Кроме этого, предполагается наличие механизмов

оповещения высокоуровневых протокольных объектов о возникающих проблемах

поддержания логического соединения. Логические соединения, устанавливаемые в

соответствии с методом виртуальных цепей могут быть временными или

постоянными.

Основное различие между дейтаграммной коммутацией пакетов и коммутацией

пакетов на основе виртуальных цепей заключается в том, что в последнем случае

требуется предварительное установление логического соединения. Дейтаграммные

услуги передачи данных более гибкие, но менее надежные. Дейтаграммная

коммутация пакетов, кроме этого, является более быстрой, поскольку низки

накладные расходы на обеспечение административной поддержки передачи

данных.

[1]Преимущества и недостатки пакетной коммутации

[5]Преимущества:

[5]- пакетная коммутация наиболее эффективна, поскольку в коммутирующих

устройствах нет необходимости использовать большое количество вторичной памяти;

- пакетная коммутация обеспечивает улучшенные характеристики задержки

передачи данных, поскольку отсутствуют очереди длинных сообщений и при этом

алгоритм коммутации может быть настроен на обеспечение оптимальности доставки

пакетов максимального размера;

- адаптивная маршрутизация пакетов решает такие проблемы, как занятость или

неготовность каналов;

- пакетная коммутация максимизирует использование полосы пропускания каналов.

[КС 11-7]

[5]Недостатки:

- протоколы пакетной коммутации являются более сложными, и их реализация может

повлечь некоторый рост стоимости проекта;

- пакеты данных легко теряются (по причинам, указанным в последующих разделах)

при передаче по невыделенным путям, что вызывает необходимость

повторной передачи некоторых данных.

[1]Итоги

[5]В данном разделе исследованы три наиболее важных метода коммутации данных.

Каждый метод был разработан для соответствующего операционного окружения.

Коммутация цепей предполагает предварительное физическое установление

выделенного соединения между передающим и принимающим оборудованием.

Задержки передачи минимальны из-за выделенности физического соединения,

однако канал используется неэффективно. Коммутация сообщений не требует

установления выделенного физического соединения, а единицами передачи

являются целые сообщения. Сообщения сохраняются и затем передаются

коммутирующими системами. Канал используется более эффективно, однако этому

методу присущи большие задержки доставки сообщений. Метод коммутации пакетов

предполагает разбиение сообщений на более мелкие пакеты. Метод коммутации

пакетов устанавливает баланс между приемлемыми задержками передачи данных и

эффективностью использования канала. Коммутация пакетов наиболее широко

применяется в современных сетях ЭВМ.

[КС 11-8]

[1]Упражнение 11

[5]1. Дайте  сравнительный  анализ  трех  методов  коммутации,

описанных в данном

разделе.

Коммутация цепей

Коммутация сообщений

Коммутация пакетов

[КС 11-9]

[КС 11-10]

                        [Коммутируемые телефонные сети]

[0]Раздел 13.    [2]Коммутируемые телефонные сети

[1]Цели

[5]В результате изучения этого раздела вы сможете:

1. Определять компоненты коммутируемой телефонной сети и их роль в

процессе передачи данных;

2. Определять стандартные сетевые услуги, обеспечиваемые ISDN.

[1]Введение

[5]Коммутируемая телефонная сеть США (PSTN - Public Switched Telephone

Network) является, по-видимому, одной из крупнейших сетей коммутации

цепей на всем земном шаре, позволяя осуществить подключение более трех сотен

миллионов телефонных аппаратов. Начало PSTN было скромным. Первоначально

существующие небольшие коммутируемые сети обьединялись, обеспечивая

исключительно аналоговую телефонную связь. В состав PSTN по мере роста

добавлялись как развитые аналоговые, так и цифровые средства, позволяющие

обрабатывать более мощный трафик данных. Наращивание возможностей

продолжается и в настоящее время, причем характеристики современной сети

значительно превосходят характеристики первоначальных аналоговых каналов

передачи данных.

Данный раздел посвящен рассмотрению основ коммуникации с помощью PSTN.

Обсуждаются возможности и организация PSTN, свойства речевых телефонных

систем и проблемы передачи данных по аналоговым линиям.

В этом разделе также рассматривается применение PSTN для реализации

интегрального сервиса цифровых сетей ISDN (Integrated Services Digital

Network). ISDN - это множество стандартов, разработанных в рамках МККТТ

(ССITT), для преобразования PSTN в общемировую цифровую сеть коммутации цепей,

обеспечивающую цифровую передачу речевой информации и данных.

[КС 13-1]

              [  Локальная цепь                 ]

              [  Ввод  ]   [ Центральная станция (СО)]

              [ Абонент ]  [ Локальная цепь ]  [ тракты  ]

              [ к рис. на стр. 13-2 (в поле рисунка) ]

[1]Структура PSTN

[5]PSTN состоит из следующих компонентов, каждый из которых характеризуется

правом собственности, степенью ответственности и выполняемыми функциями:

- проводки и телефонного оборудования абонента;

- локальных цепей местной телефонной компании и ее центральной станции (central

office - CO);

- трактов передачи и других коммутирующих центров;

- средств дальней телефонной связи.

Ниже рассматриваются перечисленные компоненты структуры PSTN.

[5]Оборудование абонента

[5]Абоненты несут ответственность за телефонное оборудование и внутреннюю

проводку. Внутренняя разводка телефонного провода обычно

заканчивается розетками для разьемов типа RJ11, RJ14 (три витые пары) или

RJ45, к которым могут быть подключены телефонные аппараты или модемы.

Проводная коммутационная система абонента разводится по зданию от одной

защищенной, заземленной точки физического подключения абонента (точки

"ввода"). Эта точка еще называется "демаркационной" точкой, т.е. точкой, в

которой проводка абонента подключается к так называемой локальной цепи -

проводке местной телефонной компании.

[КС 13-2]

[5]Локальные цепи

[5]В радиусе нескольких миль вокруг центральной станции (СО) располагается

большая часть абонентов. СО обладает специальным оборудованием (сигнальным,

коммутирующим, фильтрующим, а также системой энергообеспечения), которое

подсоединяется с помощью ТР-кабелей к месту расположения абонентов, входящих

в область обслуживания СО. Каждый телефонный

аппарат подсоединяется к СО парой проводов, образующих электрическую цепь

(токовую петлю). Локальная петля требует только двух проводов. Обычно для

этих целей используются центральные пары в разъемах типа RJ11 и RJ14. Провода,

образующие пару, имеют красный и зеленый цвет, и называются ring (вход) и

tip (выход) соответственно.

Обычный медный кабель для организации токовых петель марки 22 или 24 имеет

сопротивление 1000 Ом. Кабель либо подвешивается на несущих конструкциях,

либо закапывается в неглубокие траншеи, образуя таким образом самую

незащищенную часть телефонной системы. Телефонные компании несут

ответственность за кабельное хозяйство, соединяющее центральные

станции (CO) и точки ввода абонентов.

[5]Центральные станции, тракты и другие коммутирующие центры

[5]В США насчитывается около 20000 центральных станций. Каждая СО управляется

местной телефонной компанией и уникально идентифицируется кодом области и

первыми тремя цифрами телефонных номеров, которыми СО управляет. Взаимосвязь

между центральными станциями осуществляется с помощью многоканальной

широкополосной среды и промежуточных коммутирующих центров.

Телефонные вызовы, сделанные в области действия СО, реализуются

полнодуплексными связными каналами. Вызовы, выходящие за

пределы зоны действия СО, обслуживаются с помощью мультиплексоров,

реализующих частотное уплотнение. Для ограничения полосы пропускания речевого

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42