Subiectul 3.3: Aplicații pentru crearea de site-uri web

Tema 3.4: Aplicarea Internetului în economie și protecția informațiilor

Rețele globale

3.2. Tehnologii de rețea. Rețele globale și tehnologii de rețele globale

3.2.1. Rețele WAN cu comutare de circuite și de pachete

Wide Area Networks (WAN), care se referă la rețelele teritoriale de calculatoare, sunt concepute, ca și rețelele locale, pentru a furniza servicii, dar în mod semnificativ Mai mult utilizatorii situati pe o suprafata mare.

Metode de comutare

ÎN rețele globale sunt trei fundamental diverse scheme comutare:

• comutare de circuite;
• schimbarea mesajelor
• comutare de pachete;

Comutarea circuitelor în rețelele globale– un proces care, la cerere, conectează două sau mai multe stații de date și menține utilizarea exclusivă a canalului de date până când are loc deconectarea. Comutarea circuitelor implică formarea unui canal fizic compozit continuu din secțiuni individuale de canal conectate în serie pentru transferul direct de date între noduri. Canalele individuale sunt conectate între ele prin echipamente speciale - comutatoare, care pot stabili conexiuni între orice nod final al rețelei.

Comutarea mesajelor în rețelele globale– procesul de trimitere a datelor, inclusiv recepția, stocarea, selectarea direcției inițiale și transmiterea ulterioară a mesajelor fără a le încălca integritatea. Folosit în cazurile în care nu se așteaptă un răspuns imediat la un mesaj. Mesajele sunt transmise între calculatoarele de tranzit din rețea cu tamponare temporară pe discurile fiecărui computer. Mesajele sunt date care sunt unite prin conținut semantic, au o anumită structură și sunt potrivite pentru prelucrare, trimitere sau utilizare.

Sursele de mesaje pot fi voce, imagini, text, date. Pentru a transmite sunetul, se folosește în mod tradițional telefonul, imagini - televiziune, text - telegraf (teletip), date - rețele de calculatoare. Stabilirea unei conexiuni între expeditor și destinatar cu posibilitatea de a schimba mesaje fără întârzieri notabile caracterizează modul de operare online. Cu întârzieri semnificative în amintirea informațiilor în nodurile intermediare Avem modul offline.

Comutarea de pachete în rețelele extinse– este comutarea mesajelor prezentate sub formă de pachete adresate, când canalul de transmisie a datelor este ocupat numai în timpul transmiterii pachetului și, la finalizarea acestuia, este eliberat pentru transmiterea altor pachete. Switch-urile de rețea, care sunt gateway-uri și routere, primesc pachete de la nodurile terminale și, pe baza informațiilor despre adresă, le transmit unul altuia și, în cele din urmă, la stațiile de destinație.

În rețelele globale, următoarele tipuri de comutare sunt utilizate pentru a transmite informații:

• schimbarea canalului (utilizată la transmiterea informațiilor audio prin linii telefonice obișnuite;
• comutarea mesajelor (utilizată în principal pentru transmitere e-mail, în teleconferințe, știri electronice);
• comutare de pachete (pentru transmisia de date, utilizată în prezent și pentru transmiterea de informații audio și video).

Avantajul rețelelor de comutare de circuit este ușurința de implementare (formarea unui canal fizic continuu compozit), iar dezavantajul este utilizarea scăzută a canalelor, costul ridicat al transmisiei de date și timpul de așteptare crescut pentru alți utilizatori.

La schimbarea mesajelor, datele (mesajul) sunt transmise după ce canalul este eliberat până ajunge la destinatar.

Fiecare server primește, verifică, asambla, direcționează și transmite mesaje. Avantajele includ reducerea costului de transmitere a datelor. Dezavantajul acestei metode este viteza redusa transferul de informații, imposibilitatea dialogului între utilizatori.

Comutarea de pachete presupune schimbul de pachete mici (parte dintr-un mesaj) dintr-o structură fixă, care nu permit formarea de cozi la nodurile de comutare. Avantaje: conexiune rapidă, fiabilitate, utilizare eficientă a rețelei.

Curs 6. Comutarea circuitelor și comutarea de pachete. Partea 1

Sunt luate în considerare și comparate principalele abordări pentru rezolvarea problemei comutării: comutarea pachetelor, canalelor și mesajelor.

Cuvinte cheie: comutare de circuite, comutare de pachete, canal fizic compozit continuu, conexiune, rezervare lățime de bandă, refuzare a serviciului, nivel scăzutîntârzieri, sincronizare transmisie, traficul vocal, pachete, anteturi, adrese, rutare independentă, comutare, tamponare, întârzieri aleatorii, trafic intens, calitatea serviciului.

Diferite abordări pentru efectuarea comutării

ÎN caz general rezolvarea fiecăreia dintre problemele particulare de comutare - determinarea fluxurilor și a rutelor corespunzătoare, fixarea rutelor în parametrii de configurare și tabele dispozitive de rețea, recunoașterea fluxului și transferul de date între interfețele unui dispozitiv, multiplexarea/demultiplexarea fluxului și separarea mediilor de transmisie sunt strâns legate de soluția tuturor celorlalte. Complex solutii tehnice problema de comutație generalizată împreună constituie baza oricărei tehnologie de rețea. Proprietățile sale fundamentale depind de mecanismul de stabilire a rutelor, de transmitere a datelor și de partajare a canalelor de comunicație încorporate într-o anumită tehnologie de rețea.

Printre numeroasele abordări posibile pentru rezolvarea problemei comutării abonaților în rețele, există două fundamentale:

comutare de circuite;

comutare de pachete.

În exterior, ambele scheme corespund celor prezentate în Fig. 6.1 structura de rețea, dar capacitățile și proprietățile lor sunt diferite.

Rețelele cu comutare de circuite au o istorie mai bogată, evoluând de la primele rețele de telefonie. Rețelele de comutare de pachete sunt relativ noi, aparând la sfârșitul anilor 1960 ca urmare a experimentelor cu primele rețele de calculatoare cu arie largă. Fiecare dintre aceste scheme are propriile avantaje și dezavantaje, dar conform previziunilor pe termen lung ale multor experți, viitorul aparține tehnologiei de comutare de pachete, deoarece este mai flexibilă și mai universală.

Orez. 6.1. Structura generală a unei rețele cu comutarea abonaților.

Comutarea circuitelor

La comutarea canalelor, rețeaua de comutare formează un canal fizic compozit continuu între nodurile de capăt din secțiunile de canal intermediare conectate în serie prin comutatoare. Condiția cu care mai multe canale fizice conexiune serială formează un singur canal fizic, ratele de transmisie a datelor în fiecare dintre canalele fizice constitutive sunt egale. Egalitatea vitezelor înseamnă că comutatoarele unei astfel de rețele nu trebuie să tamponeze datele transmise.

Într-o rețea cu comutare de circuite, înainte de a transmite date, este întotdeauna necesar să se efectueze o procedură de stabilire a conexiunii, în timpul căreia se creează un canal compus. Și numai după aceea puteți începe să transferați date.

De exemplu, dacă rețeaua prezentată în Fig. 6.1, funcționează folosind tehnologia de comutare a circuitelor, apoi nodul 1, pentru a transmite date către nodul 7, trebuie mai întâi să transmită o cerere specială pentru a stabili o conexiune la comutatorul A, indicând adresa de destinație 7. Comutatorul A trebuie să selecteze o rută pentru crearea unui canal compozit și apoi transmiteți cererea către următorul comutator, V în acest caz, E. Apoi comutatorul E transmite cererea către comutatorul F, care, la rândul său, transmite cererea către nodul 7. Dacă nodul 7 acceptă cererea de a stabili o conexiune, acesta trimite un răspuns către nodul original prin canalul deja stabilit, după pe care canalul compozit este considerat comutat, iar nodurile 1 și 7 pot face schimb de date peste acesta.

Orez. 6.2. Stabilirea unui canal compozit.

Tehnica de comutare a circuitelor are avantajele și dezavantajele sale.

Avantajele comutării circuitelor

O rată constantă și cunoscută de transfer de date pe un canal stabilit între nodurile terminale. Acest lucru oferă utilizatorului rețelei posibilitatea, pe baza unei evaluări prealabile a lățimii de bandă necesară pentru transmisia de date de înaltă calitate, de a stabili un canal cu viteza necesară în rețea.

Latență scăzută și constantă a transmiterii datelor prin rețea. Acest lucru permite transmiterea de înaltă calitate a datelor sensibile la întârziere (numite și trafic în timp real) - voce, video și diverse informații tehnologice.

Dezavantajele comutării circuitelor

Rețeaua a refuzat să deservească cererea de conectare. Această situație poate apărea din cauza faptului că într-o anumită parte a rețelei conexiunea trebuie stabilită de-a lungul unui canal prin care trece deja numărul maxim posibil de fluxuri de informații. O defecțiune poate apărea și la secțiunea finală a unui canal compus - de exemplu, dacă un abonat este capabil să mențină o singură conexiune, ceea ce este tipic pentru multe rețele de telefonie. Când un al doilea apel ajunge la un abonat care vorbește deja, rețeaua transmite către apelant bipuri scurte– semnal de ocupat.

Utilizarea irațională a capacității canalului fizic. Acea parte a lățimii de bandă care este alocată unui canal compus după stabilirea unei conexiuni este furnizată acestuia pentru tot timpul, de exemplu. până când conexiunea este întreruptă. Cu toate acestea, abonații nu au nevoie întotdeauna de lățime de bandă a canalului în timpul unei conexiuni, de ex. conversatie telefonica Pot exista pauze; interacțiunea computerelor este și mai neuniformă în timp. Incapacitatea de a redistribui dinamic lățimea de bandă este o limitare fundamentală a unei rețele cu comutare de pachete, deoarece unitatea de comutare aici este fluxul de informații în ansamblu.

Întârziere obligatorie înainte de transmiterea datelor din cauza fazei de stabilire a conexiunii.

Avantajele și dezavantajele oricărei tehnologii de rețea sunt relative. În anumite situații, avantajele ies în prim-plan, iar dezavantajele devin nesemnificative. Astfel, tehnica de comutare a circuitelor funcționează bine în cazurile în care trebuie transmis doar traficul telefonic. Aici, putem suporta incapacitatea de a „decupa” pauzele dintr-o conversație și de a folosi mai rațional canalele fizice ale coloanei vertebrale dintre comutatoare. Dar atunci când transmiteți trafic computerizat foarte inegal, această iraționalitate iese deja în prim-plan.

Comutarea de pachete

Această tehnică de comutare a fost concepută special pentru transmiterea eficientă a traficului computerizat. Primii pași către crearea rețelelor de calculatoare bazate pe tehnologia de comutare a circuitelor au arătat că acest tip de comutare nu permite atingerea unui debit mare general al rețelei. Aplicațiile tipice de rețea generează trafic foarte inegal, cu niveluri ridicate de explozie a ratei de date. De exemplu, când accesați o telecomandă server de fișiere utilizatorul răsfoiește mai întâi conținutul directorului respectivului server, ceea ce are ca rezultat transferul unei cantități mici de date. Apoi deschide fișierul necesar în editor de text, iar această operațiune poate crea destul de mult schimb de date, mai ales dacă fișierul conține incluziuni grafice mari. După afișarea mai multor pagini ale unui fișier, utilizatorul lucrează cu ele local pentru o perioadă, ceea ce nu necesită deloc transfer de rețea, apoi returnează copiile modificate ale paginilor către server - creând din nou un transfer intensiv de rețea.

Raportul de explozie a traficului utilizator individual rețeaua, egală cu raportul dintre intensitatea medie a schimbului de date și maximul posibil, poate ajunge la 1:50 sau chiar 1:100. Dacă pentru sesiunea descrisă organizăm schimbarea canalului între computerul utilizatorului și server, atunci de cele mai multe ori canalul va fi inactiv. În același timp, capacitățile de comutare ale rețelei vor fi atribuite acestei perechi de abonați și nu vor fi disponibile pentru alți utilizatori ai rețelei.

Când schimbați pachetele, totul transmise de utilizator mesajele sunt împărțite la nodul sursă în bucăți relativ mici numite pachete. Să ne amintim că un mesaj este o bucată de date completată logic - o solicitare de a transfera un fișier, un răspuns la această solicitare care conține întregul fișier etc. Mesajele pot avea orice lungime, de la câțiva octeți la mulți megaocteți. Dimpotrivă, pachetele pot avea de obicei și lungime variabilă, dar în limite înguste, de exemplu de la 46 la 1500 de octeți. Fiecare pachet este prevăzut cu un antet care specifică informațiile de adresă necesare pentru a livra pachetul către nodul destinație, precum și numărul pachetului care va fi folosit de nodul destinație pentru a asambla mesajul (Figura 6.3). Pachetele sunt transportate prin rețea ca fiind independente blocuri de informații. Switch-urile de rețea primesc pachete de la nodurile terminale și, pe baza informațiilor despre adresă, le transmit unul altuia și, în cele din urmă, la nodul destinație.

Comutatoarele de rețea de pachete diferă de comutatoarele de circuit prin faptul că au memorie tampon internă pentru stocarea temporară a pachetelor dacă portul de ieșire al comutatorului este ocupat cu transmiterea unui alt pachet în momentul primirii pachetului (Fig. 6.3). În acest caz, pachetul rămâne ceva timp în coada de pachete în memoria tampon a portului de ieșire, iar când ajunge la rândul său, este transferat la următorul comutator. Această schemă de transmisie de date vă permite să neteziți pulsația traficului pe legăturile de coloană vertebrală dintre comutatoare și, prin urmare, să le utilizați cel mai eficient pentru a crește capacitatea rețelei în ansamblu.

Într-adevăr, pentru o pereche de abonați, cel mai eficient ar fi să le ofere exclusiv utilizarea unui canal de comunicație comutat, așa cum se face în rețelele cu comutare de circuite. În acest caz, timpul de interacțiune al acestei perechi de abonați ar fi minim, deoarece datele ar fi transmise de la un abonat la altul fără întârziere. Abonații nu sunt interesați de timpul de oprire a canalului în timpul pauzelor de transmisie; este important pentru ei să își rezolve rapid problema. O rețea cu comutare de pachete încetinește procesul de interacțiune între o anumită pereche de abonați, deoarece pachetele acestora pot aștepta în comutatoare, în timp ce alte pachete care au ajuns la comutator mai devreme sunt transmise de-a lungul legăturilor backbone.

Orez. 6.3.Împărțirea unui mesaj în pachete.

Cu toate acestea, cantitatea totală de date computerizate transmise de rețea pe unitatea de timp folosind tehnica de comutare de pachete va fi mai mare decât folosind tehnica de comutare de circuit. Acest lucru se întâmplă din cauza ondulațiilor abonaților individuali, în conformitate cu legea numere mari distribuite în timp astfel încât vârfurile lor să nu coincidă. Prin urmare, comutatoarele sunt încărcate în mod constant și destul de uniform de lucru dacă numărul de abonați pe care îi deservesc este cu adevărat mare. În fig. Figura 6.4 arată că traficul care vine de la nodurile terminale către comutatoare este distribuit foarte neuniform în timp. Cu toate acestea, comutatoarele sunt mai multe nivel înalt ierarhii care gestionează conexiunile între comutatoare nivel inferior, sunt încărcate mai uniform, iar fluxul de pachete în canalele trunchiului care conectează comutatoarele nivel superior, are o rată de utilizare aproape maximă. Bufferingul netezește ondulațiile, astfel încât factorul de ondulare pe canalele trunk este mult mai mic decât pe canalele de acces abonaților - poate fi egal cu 1:10 sau chiar 1:2.

Datele sunt tăiate în părți - pachete, fiecare dintre acestea fiind procesat independent de comutatoare

Fiecare pachet conține o adresă de destinație și o adresă sursă

Nu este necesară nicio procedură preliminară de stabilire a conexiunii

Orez. 6.4. Fluxurile de fluidizare a traficului într-o rețea cu comutare de pachete.

Eficiența mai mare a rețelelor cu comutare de pachete în comparație cu rețelele cu comutare de circuite (cu o capacitate egală a canalului de comunicație) a fost dovedită în anii 60 atât experimental, cât și prin modelare de simulare. O analogie cu multiprogramarea este potrivită aici. sisteme de operare. Fiecare program separatîntr-un astfel de sistem durează mai mult până la execuție decât într-un sistem cu un singur program, unde programului i se alocă tot timpul procesorului până la finalizarea execuției sale. Cu toate acestea, numărul total de programe executate pe unitatea de timp este mai mare într-un sistem cu mai multe programe decât într-un sistem cu un singur program.

O rețea cu comutare de pachete încetinește procesul de interacțiune între o anumită pereche de abonați, dar crește debitului rețeaua în ansamblu.

Întârzieri la sursa de transmisie:

timpul de transmitere a antetelor;

întârzieri cauzate de intervalele dintre transmisia fiecărui pachet ulterior.

Întârzieri la fiecare comutare:

timpul de stocare a pachetelor;

timpul de comutare, care constă în:

timp de așteptare pentru un pachet în coadă (valoare variabilă);

timpul necesar pentru ca un pachet să se mute la portul de ieșire.

Avantajele comutării de pachete

Debit mare de rețea generală la transmiterea traficului în rafală.

Capacitatea de a redistribui dinamic lățimea de bandă a canalelor fizice de comunicare între abonați în conformitate cu nevoile reale ale traficului acestora.

Dezavantajele comutării de pachete

Incertitudinea ratei de transfer de date între abonații rețelei, din cauza faptului că întârzierile în cozile tampon ale comutatoarelor de rețea depind de sarcina totală a rețelei.

O cantitate variabilă de întârziere pentru pachetele de date, care poate fi destul de lungă în momentele de congestie instantanee a rețelei.

Posibilă pierdere de date din cauza depășirii tamponului.

În prezent, metodele sunt dezvoltate și implementate în mod activ pentru a depăși aceste neajunsuri, care sunt deosebit de acute pentru traficul sensibil la întârziere, care necesită o viteză de transmisie constantă. Astfel de metode sunt numite metode de calitate a serviciului (QoS).

Rețelele cu comutare de pachete, care implementează tehnici de calitate a serviciilor, permit transmisia simultană diverse tipuri trafic, inclusiv cele importante precum traficul telefonic și pe computer. Prin urmare, metodele de comutare de pachete de astăzi sunt considerate cele mai promițătoare pentru construirea unei rețele convergente care să ofere cuprinzătoare servicii de calitate pentru abonații de orice tip. Cu toate acestea, metodele de comutare a circuitelor nu pot fi reduse. Astăzi, acestea nu numai că funcționează cu succes în rețelele telefonice tradiționale, ci sunt și utilizate pe scară largă pentru a forma conexiuni permanente de mare viteză în așa-numitele rețele primare (backbone) ale tehnologiilor SDH și DWDM, care sunt utilizate pentru a crea canale fizice de coloană vertebrală între telefon sau comutatoare de rețea de calculatoare. În viitor, este foarte posibil ca noi tehnologii de comutare să apară, într-o formă sau alta combinând principiile comutării de pachete și canale.

Comutarea mesajelor

Comutarea mesajelor este similară, în principiu, cu comutarea de pachete. Comutarea mesajelor înseamnă transferul unui singur bloc de date între calculatoarele de tranzit dintr-o rețea cu tamponarea temporară a acestui bloc pe discul fiecărui computer. Un mesaj, spre deosebire de pachet, are o lungime arbitrară, care este determinată nu de considerente tehnologice, ci de conținutul informațiilor care alcătuiesc mesajul.

Calculatoarele de tranzit pot fi conectate între ele fie printr-o rețea cu comutare de pachete, fie printr-o rețea cu comutare de circuite. Mesaj (acesta ar putea fi, de exemplu, document text, fișier cu codul programului, e-mail) este stocat pe disc într-un computer de tranzit și pentru o perioadă destul de lungă dacă computerul este ocupat cu alte lucrări sau rețeaua este temporar supraîncărcată.

Această schemă este de obicei folosită pentru a transmite mesaje care nu necesită un răspuns imediat, cel mai adesea mesaje de e-mail. Modul de transfer cu stocare intermediară pe disc se numește modul stocare și redirecționare.

Modul de comutare a mesajelor eliberează rețeaua pentru trafic care necesită timpi de răspuns rapid, cum ar fi traficul serviciului WWW sau serviciului de fișiere.

De obicei, ei încearcă să reducă numărul de calculatoare de tranzit. Dacă calculatoarele sunt conectate la o rețea cu comutare de pachete, atunci numărul de calculatoare intermediare se reduce la două. De exemplu, un utilizator trimite un mesaj de e-mail către serverul său de e-mail de ieșire, care încearcă imediat să-l transfere pe serverul de e-mail de intrare al destinatarului. Dar dacă computerele sunt interconectate printr-o rețea telefonică, atunci sunt adesea folosite mai multe servere intermediare, deoarece accesul direct la serverul final poate fi în în acest moment imposibil din cauza suprasarcinii reteaua telefonica(abonatul este ocupat) sau este nerentabil din punct de vedere economic din cauza tarifelor mari pentru comunicațiile telefonice la distanță lungă.

Tehnologia de comutare a mesajelor a apărut în rețele de calculatoare mai devreme decât tehnologia de comutare de pachete, dar apoi a fost înlocuită de cea din urmă, deoarece era mai eficientă în ceea ce privește debitul rețelei. Scrierea unui mesaj pe disc durează mult timp și, în plus, prezența discurilor sugerează utilizarea ca comutatoare calculatoare specializate, ceea ce presupune costuri semnificative pentru organizarea rețelei.

Astăzi, comutarea mesajelor funcționează doar pentru unele servicii neoperaționale, cel mai adesea pe partea superioară a unei rețele cu comutare de pachete ca serviciu de nivel de aplicație.

Opțiunea 1

1. Ce metodă de comutare este cea mai comună în rețelele de calculatoare astăzi?

comutarea circuitelor

comutare de pachete

schimbarea mesajelor

2. Ce proprietăți se referă la rețelele de comutare de pachete?

debit garantat (lățime de bandă) pentru abonații care interacționează

3. Care dintre următoarele tehnologii se bazează pe comutarea de pachete?

retelele telefonice

Opțiunea 2

1. Care dintre următoarele proprietăți ale rețelelor cu comutare de circuite sunt ale acestora

neajunsuri?

întârziere obligatorie înainte de transmiterea datelor din cauza fazei de configurare a conexiunii

rata de transfer de date constantă și cunoscută pe canalul stabilit între nodurile terminale

posibilitatea de refuz al rețelei de a deservi o cerere de conectare

latență scăzută și constantă a transmiterii datelor prin rețea

2. Ce proprietăți sunt tipice pentru rețelele cu comutare de circuite?

adresa este utilizată numai în faza de stabilire a conexiunii

fiecărei date i se oferă o adresă

rețeaua poate refuza stabilirea unei conexiuni cu abonatul

3. Buffering-ul este utilizat în rețelele cu comutare de circuite?

întotdeauna, la fiecare nod intermediar

nu, niciodată

uneori, când rețeaua este puternic încărcată

Opțiunea 3

1. Care dintre următoarele proprietăți ale rețelelor cu comutare de pachete este negativă?

afectează transmiterea informațiilor multimedia?

capacitatea de a redistribui dinamic capacitatea canalelor fizice de comunicare între abonați în conformitate cu nevoile reale ale traficului acestora

incertitudinea ratei de transfer de date între abonații rețelei, din cauza dependenței întârzierilor în cozile tampon ale comutatoarelor de rețea de sarcina totală a rețelei

valoarea de întârziere variabilă a pachetelor de date, care poate fi destul de lungă în momentele de congestie instantanee a rețelei

posibilă pierdere de date din cauza depășirii tamponului

2. Ce proprietăți se referă la rețelele cu comutare de circuite?

rețeaua este întotdeauna pregătită să primească date de la abonat

resursele de rețea sunt utilizate eficient atunci când se transmite trafic în rafală

capacitatea rețelei pentru abonați este necunoscută, întârzierile de transmisie sunt aleatorii

traficul în timp real este transmis fără întârzieri

3. Care element al rețelei cu comutare de circuite poate refuza nodul solicitant

stabilirea unui canal compozit? permis utilizareexclusiv V educativscopuri. Interzisreplicareinformaţiiresurse Cu scop

Pagină 29 din 29 Comutarea de circuite și de pachete

Comutarea de circuite și de pachete

Comutarea circuitelor

Rețelele construite pe principiul comutării circuitelor au o istorie bogată ele sunt încă utilizate pe scară largă în lumea telecomunicațiilor, constituind baza creării canalelor de comunicație backbone de mare viteză. Primele sesiuni de comunicare între calculatoare s-au desfășurat prin intermediul rețelei de telefonie, adică folosind și tehnologia de comutare de circuite, iar utilizatorii care accesează Internetul prin modem continuă să fie deserviți de aceste rețele, deoarece datele lor ajung la echipamentul furnizorului prin intermediul rețelelor locale. reteaua telefonica.

În rețelele cu comutare de circuite, sunt rezolvate toate acele probleme speciale de comutare care au fost formulate mai devreme. Astfel, fluxurile de informații în rețelele cu comutare de circuite sunt datele schimbate între perechi abonati(Termenul „abonat” este adoptat în telefonie pentru a desemna nodul final. Întrucât suntem cu toții utilizatori pe termen lung ai rețelei de telefonie, vom însoți în continuare explicația noastră despre principiul de funcționare a rețelelor cu comutare de circuite cu exemple din domeniu. de telefonie.).În consecință, semnul global al unui flux este o pereche de adrese (numere de telefon) ale abonaților care comunică între ei. Rutele sunt predeterminate pentru toate fluxurile posibile. Rutele în rețelele cu comutare de circuite sunt setate fie „manual” de către administratorul de rețea, fie sunt găsite automat folosind software și hardware special. Rutele sunt înregistrate în tabele în care caracteristicile fluxului sunt asociate cu identificatorii interfețelor de ieșire ale comutatoarelor. Pe baza acestor tabele, datele sunt promovate și multiplexate. Cu toate acestea, după cum sa menționat deja, în rețelele cu comutare de circuite, soluția la toate aceste probleme are propriile sale caracteristici.

Canal elementar

Una dintre caracteristicile rețelelor cu comutare de circuite este conceptul de canal elementar.

Canal elementar (sau simplu canal) – aceasta este o caracteristică tehnică de bază a unei rețele cu comutație de circuit, reprezentând unele fixe în limite de acest tip valoarea lățimii de bandă a rețelelor. Orice linie de comunicație dintr-o rețea cu comutare de circuite are o capacitate care este un multiplu al canalului elementar adoptat pentru acest tip de rețea.

Când vorbim despre rețele cu comutare de circuite, dăm termenului „canal” sensul unei unități de capacitate.

Valoarea canalului elementar, sau cu alte cuvinte, unitatea minimă de capacitate a legăturii, este selectată luând în considerare diverși factori. Este evident, totuși, că un canal elementar nu trebuie selectat mai puțin decât capacitatea minimă necesară pentru a transporta sarcina oferită așteptată. De exemplu, în rețelele telefonice tradiționale, cea mai comună valoare a canalului elementar astăzi este de 64 Kbps - aceasta este viteza minimă suficientă pentru transmisia vocală digitală de înaltă calitate.

Sarcina digitizării vocii este un caz special al unei probleme mai generale - transmiterea informațiilor analogice în formă discretă. S-a rezolvat în anii 60, când vocea a început să fie transmisă prin rețelele telefonice ca o secvență de unu și zero. Această transformare se bazează pe discretizarea proceselor continue atât în ​​amplitudine, cât și în timp (Fig.).

Amplitudinea funcției continue originale este măsurată cu o perioadă dată - datorită acestui fapt, discretizarea are loc în timp. Fiecare măsurătoare este apoi prezentată ca număr binar de o anumită capacitate, ceea ce înseamnă discretizare prin valori - un set continuu de valori posibile de amplitudine este înlocuit cu un set discret al valorilor sale.

Pentru transmisia vocală de înaltă calitate, se utilizează o frecvență de cuantificare a amplitudinii vibrațiilor sonore de 8000 Hz (prelevare de timp cu un interval de 125 μs). Pentru a reprezenta amplitudinea unei măsurători, se folosesc cel mai des 8 biți de cod, ceea ce oferă 256 de gradări ale semnalului audio (eșantionare după valori). În acest caz, este necesară o lățime de bandă de 64 Kbps pentru a transmite un canal de voce: 8000 x 8 = 64.000 bps sau 64 Kbps. Acest canal vocal este numit canal elementar al rețelelor de telefonie digitală.

Liniile de comunicație în rețelele cu comutare de pachete (ca, într-adevăr, în alte tipuri de rețele de calculatoare) au lățime de bandă diferită, unii - mai mari, alții - mai mici. Atunci când aleg linii de comunicație cu calități diferite de viteză, specialiștii în proiectarea rețelelor încearcă să țină cont de intensitatea diferită a fluxurilor de informații care pot apărea în fragmente diferite rețele - cu cât este mai aproape de centrul rețelei, cu atât capacitatea liniei de comunicație este mai mare, deoarece liniile trunchiului agrega traficul cantitate mare linii de comunicare periferice.

O caracteristică a rețelelor cu comutare de circuite este aceea capacitatea fiecărei linii de comunicație trebuie să fie egală cu numărul întreg al canalelor elementare.

Astfel, liniile de comunicație care conectează abonații la rețeaua de telefonie pot conține 2, 24 sau 30 de canale elementare, iar liniile care conectează comutatoarele pot conține 480 sau 1920 de canale.

Să ne uităm la fragmentul de rețea prezentat în Fig.

Să presupunem că această rețea este caracterizată de un canal elementar R bps În rețea există linii de comunicație de diferite capacități, formate din 2, 3, 4 și 5 canale elementare. Figura prezintă doi abonați, A și B, care generează în timpul unei sesiuni de comunicare (convorbire telefonică) fluxul de informații , pentru care a fost asigurată rețeaua traseu , trecând prin patru întrerupătoare S1, S2, S3 și S4. Să presupunem, de asemenea, că intensitatea fluxului de informații între abonați nu depășește 2 R bps Apoi, pentru a face schimb de date, este suficient ca acești doi abonați să aibă la dispoziție o pereche de canale elementare, „alocate” de pe fiecare linie de comunicație situată pe traseul de date de la punctul A la punct. ÎN. În figură, aceste canale elementare solicitate de abonații A Şi ÎN , indicat prin linii groase.

Canal compozit

Comunicarea construită prin comutarea (conectarea) canalelor elementare este numită canal compozit .

În exemplul luat în considerare, pentru a conecta abonații A și ÎN a fost creat un canal compus „gros” din două canale elementare. Dacă ne schimbăm ipoteza și presupunem că sarcina propusă este garantată să nu depășească R bit/s, atunci va fi suficient ca abonații să aibă la dispoziție un canal compus „gros” dintr-un canal elementar. În același timp, abonații care fac schimb de date intens pot prezenta mai multe exigențe mari la debitul unui canal compus. Pentru a face acest lucru, ei trebuie să-și rezerve un număr mai mare (dar cu siguranță identic pentru toate liniile de comunicare) de canale elementare în fiecare linie de comunicare.

Să subliniem următoarele proprietăți ale unui canal compus:

canalul compozit pe toată lungimea sa este format din aceeași numărul de canale elementare;

canalul compozit are capacitate constantă și fixă pe toată lungimea sa;

este creat un canal compus temporar pentru perioada unei sesiuni de comunicare între doi abonați;

pe durata sesiunii de comunicare intră toate canalele elementare incluse în canalul compus excepţional utilizarea abonaților pentru care a fost creat acest canal compus;

pe parcursul întregii sesiuni de comunicare, abonații pot trimite date în rețea cu o viteză care nu depășește debitul canalului compus;

datele primite pe un canal compus sunt garantate a fi livrate abonatului apelat fără întârzieri, pierderi și cu aceeași viteză(viteza sursei) indiferent dacă există sau nu alte conexiuni în rețea la momentul respectiv;

după încheierea sesiunii de comunicare, canalele elementare incluse în canalul compus corespunzător, declarat liberși sunt returnate la pool-ul de resurse distribuite pentru a fi utilizate de către alți abonați.

Mai multe sesiuni de comunicare pot avea loc simultan în rețea (o situație tipică pentru o rețea de telefonie în care se transmit simultan conversații de sute și mii de abonați). Împărțirea rețelei între sesiunile de comunicare are loc la nivelul canalelor elementare. De exemplu (vezi figura de mai sus), putem presupune că după ce au fost alocate două canale în linia de comunicație S2-S3 pentru comunicarea între abonații A și B, restul de trei canale elementare au fost distribuite între alte trei sesiuni de comunicare care au avut loc în același timp și prin aceeași linie de comunicare. Acest multiplexarea permite ca traficul mai multor conexiuni logice sa fie transmis simultan prin fiecare canal fizic.

Mijloace de multiplexare că abonații sunt nevoiți să concureze pentru resurse, în acest caz pentru canalele elementare. Sunt posibile situații când o linie de comunicare intermediară a epuizat deja canalele elementare libere, atunci o nouă sesiune de comunicare, al cărei traseu trece prin această linie de comunicație, nu poate avea loc.

Pentru a recunoaște astfel de situații, comunicarea într-o rețea cu comutare de circuit este precedată de procedura de stabilire a conexiunii.În conformitate cu această procedură, abonatul care este inițiatorul sesiunii de comunicare (de exemplu, abonatul A din rețeaua noastră) trimite o solicitare rețelei de comutare, care este un mesaj care conține adresa abonatului apelat, de exemplu abonatul. ÎN (În rețeaua telefonică, trimiterea unei cereri corespunde cu formarea unui număr de telefon).

Scopul cererii- verificați dacă este posibil să se formeze un canal compus între abonații apelați și apelați. Și aceasta necesită respectarea a două condiții: prezența numărului necesar de canale elementare gratuite în fiecare linie de comunicație situată pe calea de la A la B și inactivitatea abonatului apelat într-o altă conexiune.

Cererea trece traseu, definit pentru fluxul de informații al unei perechi date de abonați. În acest caz, se folosesc tabele de comutare globale, potrivindu-se globală atributul flux (adresa abonatului apelat) este identificatorul interfeței de ieșire a comutatorului (după cum sa menționat deja, astfel de tabele sunt adesea numite și tabele de rutare).

Dacă, ca urmare a unei solicitări din partea abonatului O către abonat ÎN S-a dovedit că nimic nu împiedică stabilirea conexiunii; fixare canal compozit. Pentru a face acest lucru, intrările sunt create în toate comutatoarele de-a lungul căii de la A la B tabele de comutare locale, care indică corespondența dintre semne locale de curgere- numărul de canale elementare rezervate acestei sesiuni de comunicare. Abia după aceasta canalul compus este considerat stabilit, iar abonații A și B își pot începe sesiunea de comunicare.

Astfel, propagarea datelor în rețelele cu comutare de circuite are loc în două etape:

Rețeaua primește un mesaj de serviciu - o solicitare care poartă adresa abonatului apelat și organizează crearea unui canal compus.

Fluxul de date principal este transmis prin canalul compus pregătit, a cărui transmisie nu mai necesită nicio informație auxiliară, inclusiv adresa abonatului apelat.

Comutarea datelor în comutatoare se realizează pe baza caracteristicilor locale - numărul de canale elementare. Solicitările de conectare nu au întotdeauna succes. Dacă nu există canale elementare gratuite pe calea dintre abonații apelați și apelați sau nodul apelat este ocupat, atunci eșecul conexiunii. ÎN De exemplu, dacă în timpul unei sesiuni de comunicare între abonații A și abonat CU va trimite o solicitare rețelei pentru a stabili o conexiune cu abonatul D

, atunci va primi un refuz, deoarece ambele canale elementare de care are nevoie, care alcătuiesc linia de comunicație a comutatoarelor S3 și S4, sunt deja alocate conexiunii abonaților A și B (Fig.). Dacă conexiunea este refuzată, rețeaua informează apelantul cu un mesaj special ( În acest caz, rețeaua telefonică transmite bipuri scurte - un semnal „ocupat”. Unele rețele de telefonie disting între evenimentele „rețea ocupată” și „abonat ocupat” prin transmiterea tonului de apel cu frecvente diferite sau folosind tonuri diferite ). Cum sarcina mai mare la retea, Că

Cu cât acceptă în prezent mai multe conexiuni, cu atât este mai mare probabilitatea de a refuza o solicitare de stabilire a unei noi conexiuni. Am descris procedura de stabilire a conexiunii în, pe baza capacității abonaților de a trimite mesaje de serviciu către rețea - solicitări de stabilire a unei conexiuni și capacitatea nodurilor de rețea de a procesa astfel de mesaje. Un mod similar este folosit de rețelele de telefonie: dispozitivul telefonic generează o solicitare prin trimiterea de impulsuri (sau tonuri) către rețea codând numărul abonatului apelat, iar rețeaua fie stabilește o conexiune, fie raportează un refuz cu semnale de ocupat.

Cu toate acestea, acesta nu este singurul mod de funcționare posibil al unei rețele cu comutare de circuite, există și altul modul manual static stabilirea unei conexiuni. Acest mod este tipic pentru cazurile în care este necesar să se stabilească un canal compus nu pentru durata unei sesiuni de comunicare cu abonatul, ci pentru o perioadă mai lungă. Crearea unui astfel de canal pe termen lung nu poate fi inițiată de abonați, este creată de administratorul rețelei. Este evident că modul manual static este de puțin folos pentru o rețea telefonică tradițională cu sesiuni scurte de comunicare, dar este destul de justificat pentru crearea canalelor de telecomunicații de mare viteză între orașe și țări pe o bază mai mult sau mai puțin constantă.

Tehnologia de comutare a circuitelor este axată pe minimizarea evenimentelor aleatoare din rețea, adică este o tehnologie care tinde spre determinism. Pentru a evita eventualele incertitudini, o parte semnificativă a activității de organizare a schimbului de informații este efectuată în avans, chiar înainte de începerea transferului propriu-zis de date. În primul rând, la o anumită adresă, disponibilitatea canalelor elementare necesare este verificată de-a lungul întregii trasee de la expeditor la destinație. Aceste canale sunt apoi alocate pe durata sesiunii pentru uzul exclusiv al celor doi abonați și sunt comutate într-o „conductă” continuă (canal compus) având „supape de poartă” pe partea fiecărui abonat. După această muncă pregătitoare exhaustivă, rămâne cel mai puțin de făcut: „deschideți porțile” și lăsați fluxul de informații să „curgă” liber și fără interferențe între punctele date ale rețelei (Fig.).

Ineficiență la transmiterea traficului în rafală

Rețelele cu comutare de circuite transmit traficul utilizatorilor cel mai eficient atunci când viteza acestuia este constantă pe toată durata sesiunii de comunicare și se potrivește la maximum fix capacitatea liniilor fizice de comunicaţie ale reţelei Eficienţa reţelei scade atunci când fluxurile de informaţie generate de abonaţi dobândesc trepidant caracter.

Așadar, atunci când vorbesc la telefon, oamenii schimbă constant ritmul vorbirii, intercalând declarații rapide cu pauze. Ca urmare, fluxurile de informații „voce” corespunzătoare devin inegale, ceea ce înseamnă că eficiența transmiterii datelor scade. Adevărat, în cazul convorbirilor telefonice, această reducere se dovedește a fi destul de acceptabilă și permite utilizarea pe scară largă a rețelelor cu comutare de circuite pentru transmiterea traficului vocal.

Ceea ce reduce foarte mult eficiența unei rețele cu comutare de circuite este transmisia așa-numitului traficul informatic , adică traficul generat de aplicațiile cu care lucrează utilizatorul computerului. Acest trafic este aproape întotdeauna exploziv. De exemplu, atunci când descărcați o altă pagină de pe Internet, viteza traficului crește brusc, iar după ce descărcarea este finalizată, scade la aproape zero. Dacă pentru sesiunea de acces la Internet descrisă utilizați o rețea cu comutare de circuite, atunci de cele mai multe ori canalul compus dintre computerul dvs. și serverul web va fi inactiv. În același timp, o parte din performanța rețelei vă va fi atribuită și va rămâne inaccesibilă pentru alți utilizatori ai rețelei. Rețeaua în astfel de perioade este ca o scară rulantă goală de metrou, care se mișcă, dar nu efectuează lucrări utile, cu alte cuvinte, „transportă aer”.

Pentru a transmite eficient traficul inegal pe computer, a fost dezvoltată special tehnologia de comutare de pachete.

Comutarea de pachete

Rețelele cu comutare de pachete, cum ar fi rețelele cu comutare de circuite, constau din comutatoare conectate prin linii de comunicație fizice. Cu toate acestea, transmisia de date în aceste rețele are loc complet diferit. Figurat vorbind, în comparație cu o rețea cu comutare de circuite, o rețea cu comutare de pachete se comportă mai puțin „responsabil”. De exemplu, poate accepta date pentru transmisie fără a-și face griji cu privire la rezervarea liniilor de comunicație de-a lungul traseului acestor date și fără a garanta debitul necesar. O rețea cu comutare de pachete nu creează în prealabil pentru abonații săi canale de comunicare separate dedicate exclusiv acestora. Datele pot fi întârziate și chiar pierdute pe parcurs. Cu un asemenea haos și incertitudine, cum își îndeplinește o rețea de comutare de pachete funcțiile de transfer de date?

Cel mai important principiu al funcționării rețelelor cu comutare de pachete este reprezentarea informațiilor transmise prin rețea sub formă de bucăți de date separate structural numite pachete (Alături de termenul „pachet”, sunt folosiți și termenii „cadru”, „cadru”, „celulă”, etc. În acest context, diferențele de semnificație a acestor termeni nu sunt semnificative. În unele tehnologii de comutare de pachete (de exemplu, canale virtuale) nu este asigurată independența completă a procesării pachetelor).

Fiecare pachet este furnizat titlu(Fig.), care conține adresa de destinație și alte informații auxiliare (lungimea câmpului de date, suma de control etc.) utilizate pentru a livra pachetul către destinatar. Prezența unei adrese în fiecare pachet este una dintre cele mai importante caracteristici ale tehnologiei de comutare de pachete, deoarece fiecare pachet poate fi procesat de un comutator. indiferent din alte pachete care alcătuiesc traficul de rețea. În plus față de antet, un pachet poate avea încă un câmp suplimentar plasat la sfârșitul pachetului și, prin urmare, numit întrerupător de limită. Sfârșitul conține de obicei suma de control, care vă permite să verificați dacă informațiile au fost corupte în timpul transmiterii prin rețea sau nu.

În funcție de implementarea specifică a tehnologiei de comutare de pachete, pachetele pot avea o lungime fixă ​​sau variabilă, iar compoziția informațiilor plasate în antetele pachetelor se poate modifica și ea. De exemplu, în tehnologia ATM, pachetele (numite acolo celule) au o lungime fixă, în timp ce în tehnologia Ethernet sunt setate doar dimensiunile minime și maxime posibile ale pachetelor (cadrelor).

Pachetele ajung în rețea fără rezervare prealabilă a liniilor de comunicaţieŞi nu la o viteză fixă ​​predeterminată, așa cum se face în rețelele cu comutare de circuite, Oîn ritmul în care sursa le generează. Se presupune că o rețea cu comutare de pachete, spre deosebire de o rețea cu comutare de circuite, este întotdeauna gata să primească un pachet de la un nod final.

Ca și în rețelele cu comutare de circuite, în rețelele cu comutație de pachete, o rută este determinată manual sau automat pentru fiecare flux și înregistrată în tabelele de comutare stocate pe comutatoare. Pachetele care intră în comutator sunt procesate Şi sunt direcționate de-a lungul unei rute sau alteia pe baza informațiilor conținute în anteturile lor, precum și în tabelul de comutare (Fig. ).

.

NOTA

Procedura de rezervare a lățimii de bandă poate fi utilizată și în rețelele de pachete. Cu toate acestea, ideea de bază a unei astfel de rezervări este fundamental diferită de ideea rezervării capacității în rețelele cu comutare de circuite. Diferența este că capacitatea de canal a unei rețele cu comutare de pachete poate fi redistribuită dinamic între fluxurile de informații în funcție de nevoile curente ale fiecărui flux, pe care tehnologia de comutare a circuitelor nu le poate oferi.

Pachete aparținând atât aceluiași, cât și diferitelor fluxurile de informații, atunci când se deplasează prin rețea, se pot „amesteca” unul cu celălalt, pot forma cozi și se „încetinesc” reciproc. De-a lungul traseului pachetelor, pot exista linii de comunicație cu capacități diferite. În funcție de momentul zilei, gradul de aglomerație al liniilor de comunicație poate varia foarte mult. În astfel de condiții, este posibil ca pachetele aparținând aceluiași flux să se deplaseze prin rețea cu viteze diferite și chiar să ajungă la destinație într-o ordine diferită de cea în care au fost trimise.

Împărțirea datelor în pachete permite ca traficul de computer să fie transmis mai eficient decât rețelele cu comutare de circuite. Acest lucru se explică prin faptul că pulsațiile de trafic de la computerele individuale sunt de natură aleatorie și sunt distribuite în timp, astfel încât vârfurile lor de cele mai multe ori nu coincid. Prin urmare, atunci când o linie de comunicație transmite trafic de la un număr mare de noduri terminale, ondulațiile din fluxul total sunt netezite, iar capacitatea liniei este utilizată mai eficient, fără perioade lungi de oprire. Acest efect este ilustrat în fig. mai jos, care arată fluxuri inegale de pachete care provin de la nodurile finale 3,4 și 10 V rețeaua prezentată în fig. superior.

Să presupunem că aceste fluxuri sunt transmise în direcția comutatorului 8, și, prin urmare, se suprapun reciproc pe măsură ce linia de comunicație trece între comutatoarele 5 și 8 . Debitul total rezultat este mai uniform decât fiecare dintre fluxurile individuale care îl compun.

Buffering de pachete

Incertitudinea și asincronia mișcării datelor în rețelele cu comutare de pachete impun cerințe speciale pentru funcționarea comutatoarelor în astfel de rețele.

Principala diferență între comutatoarele de pachete ( Pentru simplitate, ne vom referi în continuare la comutatoarele din rețelele cu comutare de pachete ca „comutatoare de pachete”.) de la comutatoarele din rețelele cu comutare de circuite este că au interne memorie tampon pentru depozitarea temporară a pachetelor,

Într-adevăr, un comutator de pachete nu poate lua o decizie cu privire la redirecționarea unui pachet fără a avea întregul pachet în memorie. Comutatorul verifică suma de control, și numai dacă spune că pachetul de date nu este corupt, începe să proceseze pachetul și determină următorul comutator pe baza adresei de destinație. De aceea fiecare Pachetul este plasat secvenţial bit cu bit în tampon de intrare. Având în vedere această proprietate, ei spun, Ce rețelele de comutare de pachete folosesc tehnologia economisind cu promovare(stocare și redirecționare). Rețineți că în acest scop este suficient să aveți un buffer de dimensiunea unui pachet.

Comutatorul are nevoie de tampon pentru a coordona ratele de transfer de date în liniile de comunicație conectat la interfețele sale. Într-adevăr, dacă rata de sosire a pachetelor de la o linie de comunicație pentru o anumită perioadă depășește capacitatea liniei de comunicație către care ar trebui să fie trimise aceste pachete, atunci pentru a evita pierderea pachetelor pe interfața țintă este necesar să se organizeze o ieșire. coadă (fig.).

Buffering-ul este, de asemenea, necesar pentru un comutator de pachete pentru a potrivi rata de sosire a pachetelor cu viteza de comutare a acestora. Dacă unitatea de comutare nu are timp să proceseze pachetele (analiza antete și trimite pachetele către interfața necesară), atunci apar probleme la interfețele comutatorului. cozile de intrare. Evident, Ce Pentru a stoca coada de intrare, dimensiunea bufferului trebuie să depășească dimensiunea unui pachet. Există diferite abordări pentru construirea unei unități de comutare. Metoda tradițională se bazează pe un singur procesor central care deservește toate cozile de intrare ale comutatorului. Această metodă de proiectare poate duce la cozi mari, deoarece performanța procesorului este împărțită între mai multe cozi. Metodele moderne de construire a unei unități de comutare se bazează pe o abordare multiprocesor, când fiecare interfață are propriul procesor încorporat pentru procesarea pachetelor CPU, coordonând activitatea procesoarelor de interfață. Utilizarea procesoarelor de interfață îmbunătățește performanța comutatorului și reduce cozile pe interfețele de intrare. Cu toate acestea, astfel de cozi pot apărea în continuare, deoarece CPU rămâne blocajul.

Deoarece volumul bufferelor din comutatoare este limitat, pierderea de pachete apare uneori din cauza depășirii buffer-ului atunci când o parte a rețelei este supraîncărcată temporar când perioadele de impuls ale mai multor fluxuri de informații coincid. Pierderea pachetelor este obișnuită în rețelele cu comutare de pachete, iar tehnologia rețelei oferă o serie de mecanisme speciale pentru a compensa astfel de pierderi, despre care vom discuta mai târziu.

Comutatorul de pachete poate funcționa pe baza una dintre cele trei metode de promovare a pachetelor:

transmisie de datagrame;

transmisie cu stabilirea conexiunii logice;

transmisie cu stabilirea unui canal virtual.

Transmitere datagramă

Metoda datagramei de transmitere a datelor se bazează pe faptul că toate pachetele transmise sunt transmise (transmise de la un nod de rețea la altul) indiferent unul față de celălalt, pe baza acelorași reguli, procedura de procesare a pachetelor este determinată numai de valorile parametrilor pe care îi poartă și de starea curentă a rețelei (de exemplu, în funcție de încărcarea sa, un pachet poate sta în coadă pentru serviciu pentru mai mult sau mai putin timp). Cu toate acestea, nu există informații despre deja tăiatpachete nu este stocat de rețea și nu este luat în considerare în timpul procesării următorului pachet . Adică, fiecare pachet individual este considerat de rețea ca o unitate de transmisie complet independentă - datagrama.

Toate rețelele de telecomunicații existente în prezent pot folosi două tipuri de comunicații pentru a furniza funcțiile necesare - comutare de circuite și (sau) comutare de pachete. Ce este și prin ce diferă ele unul de celălalt?

Să începem cu modul în care funcționează rețelele cu comutare de circuite. Au apărut mai devreme decât omologii lor dial-up, așa că, nu este surprinzător, sunt mai ușor de implementat. Un exemplu izbitor de rețea care utilizează comutarea circuitelor este linie telefonică comunicatii. Evident, pentru ca doi abonați să înceapă să comunice, este necesar să se stabilească o legătură între ei. Abonatul care inițiază formează un număr, care, de fapt, este o comandă către echipamentul situat între ele pentru a conecta corect două linii - de la inițiator și de la respondent (luăm un exemplu când abonații sunt deserviți de o stație). Anterior, sondele mecanice erau folosite în acest scop pe cel mai simplu apoi, odată cu apariția soluții digitale, implementarea s-a schimbat, deși principiul rămâne același. Comutarea circuitelor oferă abonaților o linie independentă care le rămâne alocată până la sfârșitul sesiunii de comunicare. Avantajele sunt evidente: fiabilitate ridicată, nu este necesară transmiterea pachetelor de control. Cu toate acestea această metodă conexiunile cu creșterea numărului de abonați devin prea risipitoare, deoarece numărul de canale este limitat fizic. Chiar și încercarea de a rezolva această problemă prin utilizarea sigiliilor este doar o măsură temporară, o soluție intermediară definită. În plus, comutarea circuitelor are un dezavantaj semnificativ - linia de comunicație este ocupată tot timpul, chiar dacă nu există un schimb de informații între abonați. De exemplu, în timpul unei conversații telefonice, puteți închide telefonul lângă dispozitiv și vă puteți ocupa de afaceri - canalul le va rămâne rezervat până când se primește un semnal de deconectare a conexiunii.

De aceea, comutarea circuitelor a fost înlocuită ulterior cu comutarea de pachete. Principiul funcționării sale implică codificarea și împărțirea fluxului de date transmis într-un număr de pachete separate, care linie comună conexiunile sunt transmise destinatarului și acolo sunt combinate în fluxul original. Pentru a înțelege diferențele dintre aceste două metode, puteți utiliza o analogie cu o linie de transport: la schimbarea canalelor, linia este reprezentată de o cale ferată, iar fluxul de date este un tren de mai multe vagoane. Este destul de clar că întârzierile de-a lungul traseului sunt extrem de rare, iar fiabilitatea este una dintre cele mai mari. În același timp, mai multe trenuri nu se pot deplasa pe această cale în același timp. Dar liniile cu comutare de pachete sunt o autostradă de mare viteză cu trafic pe mai multe benzi. Marfa transportată (coletele transferate) este împărțită în mai multe vehicule care, manevrând în fluxul altor moduri de transport, ajung la destinație, unde se montează structura inițială. ÎN în acest exemplu drumul este un canal de comunicare, iar mașinile sunt pachete de date. Ei coexistă calm pe același drum, aproape fără a interfera cu mișcările celuilalt. Excepție fac ambuteiajele, semafoarele și situațiile de urgență (acestea sunt întârzieri). Chiar dacă vreun aparat nu ajunge la destinatar, o copie a acestuia poate fi retrimise la cerere. Volumul total de informații transmise pe unitatea de timp în timpul comutării de pachete este semnificativ mai mare decât în ​​cazul canalelor.

În general, schimbarea înseamnă schimbarea ceva, schimbarea stărilor. În tehnologia de rețea, formează o rută pentru trecerea datelor. Particularitatea constă în modul în care este organizat. Comutarea nu trebuie confundată cu rutarea, a cărei sarcină este să găsească calea optimă.