Типи мережевих з'єднань і класів транспортних протоколів

Розглянемо докладніше співвідношення типів мережевих з'єднань і класів транспортних протоколів. Так, тип А визначає мережеве з'єднання з прийнятним рівнем помилок і припу­стимою частотою збоїв, про появу яких повідомляється транспортній службі. Вважається, що пакети не губляться і не порушується порядок їх проходження. У цьому випадку на транспортному рівні відпадає потреба передбачати відновлення збоїв, інформування про втрату даних, відновлення послідовності тощо.

Мережеві з'єднання типу В визначаються як з'єднання з прийнятним рівнем помилок, але неприйнятною частотою сигналізованих ушкоджень. У такому разі транспортний про­токол сам повинен підтримувати режим відновлення при збоях.

Нарешті, мережеві з'єднання класу С — це такі з'єднання, у яких частота збоїв не­прийнятна для користувача транспортної послуги. Відтак транспортний протокол повинен мати можливість виявляти мережні збої і відновляти з'єднання, а також з'ясовувати пору­шення порядку проходження пакетів і відновлювати його.

Вибір класу визначається якістю обслуговування, яке запитує користувач транспортної послуги, а також нижчим мережевим з'єднанням (або з'єднаннями), що надає необхідні по­слуги.

Так, 0 клас (ТРО) визначає найпростіший тип транспортного з'єднання, для якого визна­чений мінімум функцій. Для транспортного протоколу цього класу потрібно лише встано­вити просте транспортне з'єднання. При збоях він не передбачає відновлення транспортних з'єднань. Очікується, що мережеве з'єднання забезпечує прийнятний рівень помилок, а та­кож припустиму частоту мережевих збоїв, про кожний з яких повідомляється на вищі рівні. Такі умови виконуються в рамках мережевого з'єднання типу А, на що і розрахований 0 клас транспортного з'єднання.

Клас 1 (ТР1) — це теж простий клас транспортного з'єднання, але, проти 0 класу він має можливості відновлення при збоях. Збої можуть відбуватися через низку причин, зокрема через роз'єднання або ушкодження мережі, а також у разі прийому блока даних нерозпізна­ного транспортного з'єднання.

Класи 2, 3 і 4 (ТР2, ТРЗ і ТР4) — це складніші класи, що надають послуги з підвищеною надійністю мережевого з'єднання. Ці послуги реалізуються за допомогою спеціальних ке­руючих процедур і примітивів. Примітивами називаються абстрактні уявлення взаємодій через точки доступу послуг, які вказують на те, що між користувачем і постачальником по­слуги передається інформація. Користувач транспортної послуги і транспортний об'єкт зна­ходяться на тому самому рівні і взаємодіють між собою шляхом обміну примітивами транс­портних послуг. У свою чергу, транспортний об'єкт і постачальник мережевої послуги, вза­ємодіють шляхом обміну примітивами мережевих послуг через міжрівневий інтерфейс.

Транспортний протокол не регламентує, як повинні реалізовуватися примітиви, визнача­ється лише їхній склад і виконувані функції. Виділяється чотири типи примітивів: запит, ознака, відповідь і підтвердження.

Необхідний рівень надійності передачі забезпечується низкою транспортних функцій, основними з яких є:

• створення з'єднань між портами процесів (самі порти створюються на сеансовому рівні);

• передача повідомлень через встановлені з'єднання;

• виявлення збоїв і відновлення;

• виявлення дублікатів пакетів;

• упорядкування передачі пакетів (при дейтаграмній передачі);

• фрагментація — розбивка повідомлень на пакети оптимальної довжини;

• керування потоками і буферизація інформації;

• синхронізація передачі інформації (наприклад, при передачі мови);

• організація пріоритетних передач пакетів;

• захист передачі даних;

• ініціалізація і відновлення із стану відмови.

Мабуть, найважливіша проблема, розв'язувана на транспортному рівні, пов'язана з орга­нізацією режиму обміну, який забезпечує надійну передачу повідомлень. Це досягається за­вдяки використанню ефективних процедур виявлення збоїв при передачі даних.

Порівняно з канальним і мережевим рівнем, передача даних між двома транспортними станціями триває більше часу. У зв'язку з цим не можна обмежитися використанням прос­тих механізмів підтвердження, застосовуваних у "старт-стопних" протоколах. Необхідно ввести ще один параметр — "тайм-аут", який визначає допустимий час очікування підтвер­дження відправленого пакета. У цьому випадку при передачі кожного інформаційного паке­та запускається таймер. Якщо до завершення тайм-ауту не отримане позитивне підтвер­дження прийому, то пакет передається повторно. Відповідно до обраного протоколу ця процедура повторюється певне число разів, і у випадку негативного результату транспортне з'єднання може бути перерване з відповідним повідомленням про це користувачів.

Величина тайм-ауту впливає на ефективність функціонування транспортного протоколу, а отже, і мережі в цілому. Справді, короткий інтервал тайм-ауту збільшує імовірність по­вторної передачі інформаційних пакетів, тому що деякі пакети з тих або інших причин за­тримуються в мережі передачі даних. Збільшення ж тайм-ауту призводить до значних за­тримок передачі при втраті пакетів. В ідеальному випадку величина тайм-ауту повинна бу­ти достатньою для одержання підтвердження при нормальних умовах роботи мережі.

Деколи, наприклад при повторній передачі пакетів або при певному способі маршрути­зації (лавинне заповнення пакетів), у мережі можуть виникати дублікати пакетів. Тому по­винні реалізовуватися засоби розпізнавання і вилучення дублікатів пакетів при складанні їх у повідомлення. Ця операція також виконується на транспортному рівні. Приймальна або­нентська система порівнює номер пакета, що надійшов, з номерами раніше прийнятих паке­тів. Якщо номер пакета виявляється новим, то його значення заноситься до списку пакетів, що надійшли, інакше пакет знищується.

Теоретично номери пакетів повинні бути різними упродовж всього часу функціонування мережі, проте це не завжди виправдано. У більшості випадків достатньо циклічно перену­мерувати пакети. Циклічна нумерація вимагає менше, порівняно з довільною, пам'яті для збереження адрес отриманих пакетів і дозволяє контролювати порядок їх надходження. Крім того, у такому разі спрощується реалізація механізму "вікна перемінного розміру" для підтвердження прийнятих пакетів.