1. Неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная тем, что задержки в очередях буферов коммутаторов сети зависят от общей загрузки сети.
2. Переменная величина задержки пакетов данных, которая может быть достаточно продолжительной в моменты мгновенных перегрузок сети.
3. Возможные потери данных из-за переполнения буферов.
В настоящее время активно разрабатываются и внедряются методы, позволяющие преодолеть указанные недостатки, которые особенно остро проявляются для чувствительного к задержкам трафика, требующего при этом постоянной скорости передачи. Такие методы называются методами обеспечения качества обслуживания (Quality of Service, QoS).
Сети с коммутацией пакетов, в которых реализованы методы обеспечения качества обслуживания, позволяют одновременно передавать различные виды трафика, в том числе такие важные как телефонный и компьютерный. Поэтому методы коммутации пакетов сегодня считаются наиболее перспективными для построения конвергентной сети, которая обеспечит комплексные качественные услуги для абонентов любого типа. Тем не менее, нельзя сбрасывать со счетов и методы коммутации каналов. Сегодня они не только с успехом работают в традиционных телефонных сетях, но и широко применяются для образования высокоскоростных постоянных соединений в так называемых первичных (опорных) сетях технологий SDH и DWDM, которые используются для создания магистральных физических каналов между коммутаторами телефонных или компьютерных сетей. В будущем вполне возможно появление новых технологий коммутации, в том или ином виде комбинирующих принципы коммутации пакетов и каналов.
Коммутация сообщений
Коммутация сообщений по своим принципам близка к коммутации пакетов. Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Сообщение в отличие от пакета имеет произвольную длину, которая определяется не технологическими соображениями, а содержанием информации, составляющей сообщение.
Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммутацией пакетов, так и сетью с коммутацией каналов. Сообщение (это может быть, например, текстовый документ, файл с кодом программы, электронное письмо) хранится в транзитном компьютере на диске, причем довольно продолжительное время, если компьютер занят другой работой или сеть временно перегружена.
По такой схеме обычно передаются сообщения, не требующие немедленного ответа, чаще всего сообщения электронной почты. Режим передачи с промежуточным хранением на диске называется режимом "хранения-и-передачи" (store-and-forward).
Режим коммутации сообщений разгружает сеть для передачи трафика, требующего быстрого ответа, например трафика службы WWW или файловой службы.
Количество транзитных компьютеров обычно стараются уменьшить. Если компьютеры подключены к сети с коммутацией пакетов, то число промежуточных компьютеров уменьшается до двух. Например, пользователь передает почтовое сообщение своему серверу исходящей почты, а тот сразу старается передать его серверу входящей почты адресата. Но если компьютеры связаны между собой телефонной сетью, то часто используется несколько промежуточных серверов, так как прямой доступ к конечному серверу может быть в данный момент невозможен из-за перегрузки телефонной сети (абонент занят) или экономически невыгоден из-за высоких тарифов на дальнюю телефонную связь.
Техника коммутации сообщений появилась в компьютерных сетях раньше техники коммутации пакетов, но потом была вытеснена последней, как более эффективной по критерию пропускной способности сети. Запись сообщения на диск занимает достаточно много времени, и кроме того, наличие дисков предполагает использование в качестве коммутаторов специализированных компьютеров, что влечет за собой существенные затраты на организацию сети.
Сегодня коммутация сообщений работает только для некоторых не оперативных служб, причем чаще всего поверх сети с коммутацией пакетов, как служба прикладного уровня.
Модель OSI. Понятие об интерфейсах и протоколах.
Рекомендация ITU-T X.200
Организация взаимодействия между элементами сети является сложной задачей, поэтому ее разбивают на несколько более простых задач.
Международной организацией по стандартизации (ISO) был предложен стандарт, который покрывает все аспекты сетевой связи в сетях с коммутацией пакетов, — это модель взаимодействия открытых систем (OSI). Он был введен в конце 1970-х.
Открытая система — это стандартизированный набор протоколов и спецификаций, который гарантирует возможность взаимодействия оборудования различных производителей. Она реализуется набором модулей, каждый из которых решает простую задачу внутри элемента сети. Каждый из модулей связан с одним или несколькими другими модулями. Решение сложной задачи подразумевает определенный порядок следования решения простых задач, при котором образуется многоуровневая иерархическая структура на рис.1.2. Это позволяет любым двум различным системам связываться независимо от их основной архитектуры.
Рис. 1.2. Модель взаимодействия открытых систем OSI
Модель OSI составлена из семи упорядоченных уровней: физического (уровень 1), звена передачи данных (уровень 2), сетевого (уровень 3), транспортного (уровень 4), сеансового (уровень 5), представления (уровень 6) и прикладного (уровень 7).
Обмен информацией между модулями происходит на основе определенных соглашений, которые называются интерфейсом. При передаче сообщения модуль верхнего уровня решает свою часть задачи, а результат, понятный только ему, оформляет в виде дополнительного поля к исходному сообщению (заголовка) и передает измененное сообщение на дообслуживание в нижележащий уровень. Этот процесс называется инкапсуляцией.
Заголовки добавляются к началу передаваемых данных, как это показано на рис.1.2 в уровнях 6, 5, 4, 3 и 2. На уровне 2 кроме заголовков добавляются конечные метки (окончания). На уровне 1 полный комплект преобразуется к форме, которая может быть передана к приемному устройству.
С другой стороны, при приеме сообщения нижележащий уровень после обработки своей части сообщения удаляет его и оставшееся сообщение передает вышележащему уровню. Например, уровень 2 удаляет данные, предназначенные для него, затем передает остальные к уровню 3. Уровень 3 затем удаляет данные, предназначенные для него, и передает остальные к уровню 4, и так далее.
Прохождение данных и сетевой информации вниз через уровни устройства передачи и назад через уровни устройства приема делается возможным с помощью интерфейсов и протоколов между каждой парой смежных уровней.
Рис.1.3. Вложенность сообщений различных уровней.
Некоторые протоколы помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце, в виде так называемого "концевика".
Интерфейс определяет формат, физические и электрические свойства сигналов обмена между модулями различных уровней, а протокол описывает логические процедуры по обработке сообщения удаленному узлу сети равного уровня.
Четкие интерфейсы и протоколы обеспечивают модульность, реализация функций каждого уровня может быть обновлена или удалена, не требуя изменений уровней, находящихся выше или ниже его.
Семь уровней можно рассматривать, исходя из принадлежности их к трем подгруппам. Нижние уровни 1, 2 и 3 — физический, звена данных и сетевой — имеют дело с физическими аспектами данных, перемещающихся от одного устройства до другого (таких как электрические спецификации, физические подключения, физическая адресация и синхронизация передачи и надежность). Верхние уровни 5, 6 и 7 — сеансовый, представления и прикладной — позволяют обеспечивать способность к взаимодействию среди несвязанных программных систем. Уровень 4 — транспортный уровень — связывает эти две подгруппы и гарантирует, что более низкие уровни передачи находятся в формате, который верхние уровни могут использовать. Верхние уровни OSI почти всегда реализовывались в программном обеспечении; более низкие уровни — комбинация аппаратных средств и программного обеспечения, исключая физический уровень, который является главным образом аппаратным.