Коммутация в сетях. Коммутация пакетов. Символьная коммутация

Коммутация пакетов - это техника коммутации абонентов, которая была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. Она сочетает в себе преимущества коммутации каналов и коммутации сообщений.

Её основные цели: 1) обеспечение полной доступности сети и приемлемого времени реакции на запрос, для всех пользователей.

2) сглаживание ассиметричных потоков между многими пользователями.

3) обеспечение мультиплексирования возможностей каналов связи

4) Распределение критических компонентов сети

При коммутации пакетов сообщение перед началом передачи разбивается на короткие пакеты фиксированной длины. Каждый пакет снабжается протокольной информацией: коды, начало и окончание пакета, адреса отправителя и получателя, номер пакета сообщения, контрольная сумма. Пакеты принадлежащие одному и тому же сообщению могут передаваться одновременно по различным маршрутам.

Данная технология позволяет: 1) увеличить число подключаемых станций

2) преодолеть трудности связанные с подключеннымкоммутатром дополнительных линий связи

3) осуществить альтернативную маршрутизацию

4) существенное сохранить время на передачу данных

5) Повышение пропускной способности сети

Одной из концепций коммутации пакетов является мультиплесирование с помощью разделяющегося времени использования.

Коммутация пакетов и мультиплексирование обеспечивает сглаживание ассиметричных потоков в каналах связи. В информационных технологиях и связи, мультиплекси́рование(англ. multiplexing, muxing) — уплотнение канала, т. е. передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу.

В телекоммуникациях мультиплексирование подразумевает передачу данных по нескольким логическим каналам связи в одном физическом канале. Под физическим каналом подразумевается реальный канал со своей пропускной способностью — медный или оптический кабель, радиоканал. В информационных технологиях мультиплексирование подразумевает объединение нескольких потоков данных (виртуальных каналов) в один. Примером может послужить видеофайл, в котором поток (канал) видео объединяется с одним или несколькими каналами аудио. Устройство или программа, осуществляющая мультиплексирование, называется мультиплексором.

Символьная коммутация – субпакетная коммутация, метод общего пакета, представляет собой разновидность пакетной коммутации. Она применяется в случае, когда пакет содержит информационные биты, принадлежащие различным пользователям. При пакетной коммутации приходится находить компромиссное решение, удовлетворяющее 3 требованиям: уменьшение задержки пакета в сети, обеспечивается уменьшением его длины, обеспечение повышения эффективности передачи информации, достигаемая увеличением длины пакета.

В сети с пакетной коммутацией максимально разрешенный размер пакета устанавливается на основе 3 факторов: 1) Распределение длин пакетоа

2) Характеристика среды передачи

3) Стоимость

На основе этих факторов для каждой передающей среды выбирается свой оптимальный размер пакета. При использовании символьной коммутации оптимальный размер пакета для конкретной передающей среды сохраняются с одновременным уменьшением времени задержки пакетов сети. Это достигается засчет приема от нескольких пользователей по небольшому количеству символов и загрузки их в 1 пакет общего доступа.

17Маршрутизация пакетов

Маршрутизация пакетов проводится с помощью IP адресов. Маршрутизация осуществляется в посылающих TCP/IP конечных устройствах и в маршрутезаторах. В обеих случаях на интернет-уровне конечные устройства и в маршрутезаторы длжны принимать решение куда отсылать пакет. Для принятия такого решения интернет-уровень получает информацию из специальных таблиц маршрутеризации. Записи в таблице создаются автоматически при инициализации этого TCP/IP, хотя это может быть сделано и вручную.

При доставке IP пакетов возможны два варианта доставки:

• Прямая доставка (Direct delivery), в случае которой одно IP конечное устройство посылает пакеты другому устройству, принадлежащему одному и тому же сектору, используя MAC адрес принимающего устройства.
• Косвенная доставка (Indirect delivery) производится через промежуточные устойства или маршрутезаторы к цели, которая не относится к тому же сектору локальной сети. В этом случае посылающий компьютер адресует пакет данных, используя MAC адрес маршрутизатора.

Рисунок 3‑17. Различные варианты маршрутизации

Таблица машрутизации имеется у всех IP конечных устройствах. Эти таблицы содержат информацию об IP сетей назначения и каким образом пакеты могут быть доставлены в эти сети и различные оценки, на основании которых на интернет-уровне можно будет принять решение о наиболее целесообразном пути доставки.

Для доставки IP пакетов из таблиц маршрутизации извлекают следующую информацию:

• IP адрес принимающего устройства (Next-hop IP address), который при прямой адресации является IP адресом принимающего компьютера, а в случае косвенной адресации является IP адресом маршрутизатора.
• Интерфейс целевого устройства (Next-hop interface) - информация относительно физической сетевой карты необходимая для передачи

Маршрутизаторы могут между собой взаимодействовать и динамически обновлять таблицы маршрутеризации, используя соответствующие протоколы (например, RIP или OSPF).

Рисунок 3‑18. Маршрутеризация пакетов между устройствами A и B (Источник: Learning Materials for Information Technology Professionals (EUCIP-Mat))

Реально используемые таблицы маршрутеризации можно в конечных устройствах увидеть при помощи утилит route или netstat, используя команды route print или netstat-r.