По способу передачи информации вычислительные сети делятся на сети коммутации каналов, сети коммутации сообщений, сети коммутации пакетов и интегральные сети.
Важнейшей характеристикой сети служит вид коммутации в ней. Сеть с коммутацией каналов хорошо известна всем (это общепринятая телефонная сеть). При наборе номера вызываемого абонента коммутационная станция предоставляет линию, которая занимается (абонируется) на время связи. Коммутируемая линия используется нерационально, т.к. более 1/2 времени приходится на паузы.
Более экономичным методом передачи информации является метод, предоставляющий линию только в моменты, когда генерируется сообщение, т.е. соединение между передатчиком и приемником устанавливается только в момент передачи информации. Это метод коммутации сообщений.
Но наиболее полно использовать линию связи можно при пакетной коммутации. Она возможна только при цифровой передаче сообщений, которые можно разбивать на отдельные информационные блоки фиксированной длины. К каждому блоку добавляется служебный блок, обеспечивающий адрес доставки и несколько служебных символов (сигналы контроля вызова, сигналы для исправления ошибок и др.). Пакеты накапливаются (запоминаются) и отправляются при наличии в сети пути прохождения. По стандарту МККТТ, элементарный пакет - это группа двоичных знаков, сообщающая данные и служебные символы, которые коммутируются как единое целое. Служебные символы располагаются в пакете в строго установленной последовательности. Главное преимущество пакетной передачи состоит в том, что между отправителем и получателем не устанавливается физическое соединение, а пакеты от различных пользователей мультиплексируются и по свободным в данный момент путям передаются в направлении адресата. На приемной стороне из пакетов собирается сообщение. Недостаток метода состоит в том, что в каждом пакете присутствует адрес получателя и если сообщение состоит из множества пакетов, то в линию поступает значительная избыточная информация в виде повторяющегося адреса.
В связи с этим напрашивается вывод, что для передачи длинных сообщений более выгодна коммутация каналов, а для коротких - коммутация пакетов. Тем не менее, пакетная коммутация получила большее распространение из-за хорошей сочетаемости метода с возможностями компьютера.
Первыми появились сети коммутации каналов. Например, чтобы передать сообщение между клиентами В и Е (рис. 16), образуется прямое соединение, включающее каналы одной из групп: 3, 5, 7; 1, 2, 4, 6; 1, 2, 5, 7; 3, 4, 6. Это соединение должно оставаться неизменным в течение всего сеанса. Легкость реализации такого способа передачи информации влечет за собой и его недостатки: низкий коэффициент использования каналов, высокую стоимость передачи данных, увеличение времени ожидания других клиентов.
Рис.16. Пример сети ЭВМ:
А, В, С, D, Е, F - абонентские пункты; KM - коммуникационные машины; 1 -7 - магистральные каналы
При коммутации сообщений информация передается порциями, называемыми сообщениями. Прямое соединение обычно не устанавливается, а передача сообщения начинается после освобождения первого канала и так далее, пока сообщение не дойдет до адресата. Каждым сервером осуществляются прием информации, ее сборка, проверка, маршрутизация и передача сообщения. Недостатками коммутации сообщений являются низкая скорость передачи данных и невозможность проведения диалога между клиентами, хотя стоимость передачи и уменьшается.
При коммутации пакетов обмен производится короткими пакетами фиксированной структуры. Пакет - часть сообщения, удовлетворяющая некоторому стандарту. Малая длина пакетов предотвращает блокировку линий связи, не дает расти очереди в узлах коммутации. Это обеспечивает быстрое соединение, низкий уровень ошибок, надежность и эффективность использования сети. Но при передаче пакета возникает проблема маршрутизации, которая решается программно-аппаратными методами. Наиболее распространенными способами являются фиксированная маршрутизация и маршрутизация способом кратчайшей очереди. Фиксированная маршрутизация предполагает наличие таблицы маршрутов, в которой закрепляется маршрут от одного клиента к другому, что обеспечивает простоту реализации, но одновременно и неравномерную загрузку сети. В методе кратчайшей очереди используется несколько таблиц, в которых каналы расставлены по приоритетам. Приоритет - функция, обратная расстоянию до адресата. Передача начинается по первому свободному каналу с высшим приоритетом. При использовании этого метода задержка передачи пакета минимальная.
В настоящее время разработаны программно-аппаратные средства маршрутизации. Повторитель (repeater) - самый простой тип устройства для соединения однотипных ЛВС, он ретранслирует все принимаемые пакеты из одной ЛВС в другую. Устройство связи, позволяющее соединять ЛВС с одинаковыми и разными системами сигналов, называется мостом. Устройство связи, аналогичное мосту (маршрутизатор), выполняет передачу пакетов в соответствии с определенными протоколами, обеспечивает соединение ЛВС на сетевом уровне. Шлюз - устройство соединения ЛВС с глобальной сетью.
Сети, обеспечивающие коммутацию каналов, сообщений и пакетов, называются интегральными. Они объединяют несколько коммутационных сетей. Часть интегральных каналов используется монопольно, т.е. для прямого соединения. Прямые каналы создаются на время проведения сеанса связи между различными коммутационными сетями. По окончании сеанса прямой канал распадается на независимые магистральные каналы. Интегральная сеть эффективна, если объем информации, передаваемой по прямым каналам, не превышает 10-15%.
6. Организация вычислительного процесса (администрирование) в сетях.
Компьютерная сеть представляет собой сложную структуру, в состав которой входит большое количество разнообразных технических устройств. Поэтому управление всей этой системой для обеспечения ее нормальной работы требует выполнения ряда административных и управленческих функций, которые осуществляются частично человеком, а частично в автоматическом режиме. Человек при этом называется администратором сети. И в том и в другом случае эти функции должны быть заранее регламентированы: для администратора – в виде инструкций, а для автоматического выполнения – в виде специального ПО.
Важнейшими административно-управленческими функциями, определяющими эффективное использование ЛВС, являются:
- установление сеансов обмена информацией между пользователями;
- маршрутизация сообщений;
- управление трафиком, т.е. потоками информации, которое включает:
1) выбор стратегии пересылки сообщений
2) прием ответов с учетом числа сообщений и их объем в битах
3) осуществление прерываний связи и операций разъединения
Определение.