В сетях со сложной топологией при передаче сообщений необходимо предварительно определить канал связи, а эта задача на канальном уровне уже не может быть решена и требует совершенно иных средств решения. Эти средства существуют на следующем – сетевом уровне. Поддержание постоянно действующих каналов связи для передачи данных в составных сетях очень сложно, а при больших расстояниях практически нереально. Обычно связи в телекоммуникационной сети образованы коммутируемыми каналами, ресурсы которых распределяются сетью между поступающими заявками на передачу данных. Содержание процедур при разных способах организации передачи данных на сетевом уровне существенно изменяется. Передача с установлением соединения требует достаточно сложных процедур предварительного выбора и закрепления необходимых каналов связи. А дейтаграммный способ передачи требует решения задач маршрутизации, т.е. выбора маршрутов доставки сообщений, для каждого сообщения в отдельности. И тот, и другой способы передачи данных имеют определенные достоинства и находят применение в современных телекоммуникационных технологиях.
С точки зрения коммутации применительно к сетевому уровню для организации каналов связи в настоящее время применяются три основных способа коммутации: каналов, сообщений, пакетов. Под коммутацией в данном случае понимается выделение необходимых ресурсов в каналах связи для передачи данных. Для управления ресурсами каналов связи и обеспечения доступа к ним необходимы специальные процедуры и алгоритмы и средства их реализации. Эти задачи существенно усложняются из-за распределенного характера как самих управляемых ресурсов, так и средств управления ими. Очень часто задачи управления требуют передачи по тем же каналам связи довольно больших объемов служебной информации и поэтому средства управления тоже потребители сетевых ресурсов. В отличие от средств решения задач канального уровня средства сетевого уровня являются полноправными элементами сети со всеми необходимыми атрибутами, в том числе и самостоятельными сетевыми адресами.
Коммутация каналов. Это самый старый способ коммутации и предполагает создание сетевыми средствами непрерывного физического канала между узлами. До сих пор применяется в телефонных сетях. Этот физический канал монопольно закрепляется за двумя узлами на время сеанса связи, с точки зрения надежности это преимущество, так как обеспечивает повышенную надежность связи. Но этот же факт является и существенным недостатком, так как использование ресурсов каналов связи весьма неэффективно, если канал связи свободен в отдельные интервалы времени, другие элементы сети не могут получить к нему доступ, пока соединение установлено. Коммутация каналов требует выполнения довольно сложной процедуры установления соединения и поэтому, даже при достаточно длительных паузах в использовании канала связи, разрывать соединение нецелесообразно. Второй существенный недостаток этого способа коммутации – пропускная способность канала определяется самым плохим участком канала (в большинстве случаев это линия «последней мили»). Буферизация сигналов и данных не предусматривается, т.е. коммуникационное оборудование выполняет функции «телефонных коммутаторов».
Коммутация сообщений. Этот способ коммутации появился позднее и применялся в службах электронной почты. Каждое сообщение передается целиком, во всех промежуточных узлах принимается в буферное ЗУ и после необходимой обработки направляется в следующий узел, пока не достигнет пункта назначения. Может использоваться передача с установлением соединения или дейтаграммный способ передачи. В настоящее время используется редко, объемы сообщений могут быть весьма различными и требуют избыточно больших объемов буферов.
Коммутация пакетов. В настоящее время самый эффективный способ передачи данных на сетевом уровне. Каждое сообщение разбивается на пакеты относительно небольших стандартных размеров, что существенно облегчает буферизацию и обработку во всех узлах сети. Эта процедура одновременно требует создания дополнительных средств для восстановления сообщений и сохранения их целостности в пункте назначения. Однако простота транспортировки стандартных блоков данных (пакетов), как и в любой транспортной системе, является решающим преимуществом. Также может использоваться дейтаграммный способ передачи или передача с установлением соединения. В связи с более высокой надежностью передачи с установлением соединения используются алгоритмы организации работы с элементами коммутации каналов. В частности, виртуальные каналы с коммутацией пакетов по свойствам во многом аналогичны системам с коммутацией каналов, но одновременно сохраняют многие качества систем с коммутацией пакетов.
Виртуальные каналы с коммутацией пакетов требуют обязательной процедуры установления соединения с решением задачи маршрутизации. После создания виртуального канала все пакеты этого виртуального канала передаются по проложенному маршруту с использованием процедур аналогичных канальным процедурам.
Список литературы
1) Крук Б., Шувало В. Телекоммуникационные системы и сети – Новосибирск, 2008.
2) Уолрэнд Дж. Телекоммуникационные и компьютерные сети. – М.: Постмаркет, 2007.
3) Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: «Питер», 2010.
4) Олифер В.Г., Олифер Н.А. Основы сетей передачи данных. – СПб.: «Питер», 2005.
5) Хамбракен Д. Компьютерные сети: Пер. с англ. – М.: ДМК Пресс, 2004.
6) Нанс Б. Компьютерные сети: Пер. с англ. – М.: «БИНОМ», 2006.