Лекция "Коммутация сообщений в глобальных сетях "

тема 4 вопрос 23 способы коммутации сообщений. маршрутизация в глобальных сетях Коммутация сообщений в глобальных сетях – процесс пересылки данных, включающий прием,  хранение, выбор исходного направления и дальнейшую передачу сообщений без нарушения их  целостности. Используются в тех случаях, когда не ожидается немедленной реакции на сообщение.  Сообщения передаются между транзитными  компьютерами сети с временной буферизацией их на  дисках каждого компьютера. Сообщениями называются данные, объединенные смысловым  содержанием, имеющие определенную структуру и пригодные для обработки, пересылки или  использования. Источниками сообщений могут быть голос, изображения, текст, данные. Для передачи звука  традиционно используется телефон, изображений – телевидение, текста – телеграф (телетайп),  данных – вычислительные сети. Установление соединения между отправителем и получателем с  возможностью обмена сообщениями без заметных временных задержек характеризует режим  работы online. При существенных задержках с запоминанием информации в промежуточных узлах  имеем режим offline. коммутация сообщений ­ характеризуется тем, что создание физического канала между  оконечными узлами необязательно и пересылка сообщений происходит без нарушения их  целостности. Вместо физического канала имеется виртуальный канал, состоящий из физических  участков, и между участками возможна буферизация сообщения; Коммутация сообщений. При коммутации сообщений поступающая на узел связи информация  передается в память узла связи, после чего анализируется адрес получателя. В зависимости от  занятости требуемого канала сообщение либо передается в память соседнего узла, либо становится  в очередь для последующей передачи. Таким образом, способ коммутации сообщений обеспечивает поэтапный характер передачи информации. В этом случае сообщения содержат адресный признак  (заголовок), в соответствии с которым осуществляется автоматическая передача информации в  сети от абонента­передатчика к абоненту­приемнику. Все функции согласования работы отдельных участков сети связи, а также управление передачей сообщений и их соответствующую обработку  выполняют центры (узлы) коммутации сообщений. Основное функциональное назначение центра  коммутации сообщений — обеспечить автоматическую передачу информации от абонента к  абоненту в соответствии с адресным признаком сообщения и требованиями к качеству и надежно­ сти связи. Метод коммутации сообщений обеспечивает независимость работы отдельных участков сети, что  значительно повышает эффективность использования каналов связи при передаче одного и того же  объема информации (которая в этом случае может достигать 80 — 90% от максимального  значения). В системе с коммутацией сообщений происходит сглаживание несогласованности в  пропускной способности каналов и более эффективно реализуется передача многоадресных  сообщений (так как не требуется одновременного освобождения всех каналов между узлом­ передатчиком и узлом­приемником). Передача информации может производиться в любое время,  так как прямая связь абонентов друг с другом необязательна. К недостаткам метода следует отнести односторонний характер связи между абонентами сети. Для более полной загрузки каналов и их эффективного использования возможно совместное  применение перечисленных методов коммутации, основой которого служат следующие условия: использование в одном и том же узле связи аппаратуры для коммутации каналов и для коммутации  сообщений (того или иного способа коммутации в узле осуществляется в зависимости от загрузки  каналов связи); организация сети с коммутацией каналов для узлов верхних уровней иерархии и коммутации  сообщений для нижних уровней. Коммутация сообщенийПод  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. Например, сообщением может быть текстовый документ, файл с кодом программы, электронное письмо. Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммутацией пакетов, так и сетью с коммутацией каналов. Сообщение хранится в транзитном компьютере на диске, причем время хранения может быть достаточно большим, если компьютер загружен другими работами 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 «хранение­и­передача» (store­and­forward). Режим   коммутации   сообщений   разгружает   сеть   для   передачи   трафика,   требующего   быстрого ответа, например трафика службы WWW или файловой службы. Количество   транзитных   компьютеров   стараются   по   возможности   уменьшить.   Если   компьютеры подключены   к   сети   с   коммутацией   пакетов,   то   число   промежуточных   компьютеров   обычно уменьшается   до   двух.   Например,   пользователь   передает   почтовое   сообщение   своему   серверу исходящей почты, а тот сразу старается передать сообщение 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 невозможен в данный момент из­за 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, кроме того, наличие   дисков   предполагает   специализированные   компьютеры   в   качестве   коммутаторов,   что удорожает сеть. Сегодня коммутация сообщений работает только для некоторых не оперативных служб, причем чаще всего поверх сети с коммутацией пакетов, как служба прикладного уровня. Типы глобальных сетей Различают три основных типа глобальных сетей: 1. Сети выделенных каналов 2. Коммутации каналов 3. Коммутации пакетов   Выделенные линии арендуют у компаний, которые владеют каналами дальней связи, или у  телефонных компаний в пределах города. Выделенные линии используют двумя способами: 1. При построения территориальной сети определенной технологии выделенные линии служат для  связи коммутаторов. 2. Соединение выделенными линиями конечных абонентов без установки промежуточных  коммутаторов.   Сети с коммутацией каналов разделяют на аналоговые телефонные сети и цифровые сети с  интеграцией услуг ISDN.   Сети с коммутацией пакетов могут исользовать следующие технологии: X.25, Frame Relay, ATM,  SMDS, TCP/IP.Территориальные сети также разделяют на две категории в зависимости от способа использования  при построении корпоративной сети: 1. Магистральные сети 2. Сети доступа   Магистральные сети(backbone networks) используют для образования одноранговых связей между крупными локальными сетями.Магистральные сети должны обеспечивать высокую пропускную  способность и быть постоянно доступны. Сети доступа представляют собой сети, которые используются для связи небольших локальных  сетей или отдельных компьютеров с центральной сетью предприятия. Программные и аппаратные  средства, которые обеспечивают удаленное подключение, называют средствами удаленного  доступа. На стороне клиента это, как правило модем и соответсвующее ПО, на стороне сервера –  сервер удаленного доступа (RAS – Remote Access Service). Internet изначально строилась как сеть, объединяющая большое количество существующих систем.  С самого начала в ее структуре выделяли магистральную сеть (care backbone network), а сети,  присоединенные к магистрали, рассматривались как автономные системы (autonomous systems,  AS). Магистральная сеть и каждая из автономных систем имели свое собственное  административное управление и собственные протоколы маршрутизации. Необходимо подчеркнуть, что автономная система и домен имен Internet — это разные понятия, которые служат разным це­ лям. Автономная система объединяет сети, в которых под общим административным руководством одной организации осуществляется маршрутизация, а домен объединяет компьютеры (возможно,  принадлежащие разным сетям), в которых под общим административным руководством одной  организации осуществляется назначение уникальных символьных имен. Естественно, области  действия автономной системы и домена имен могут в частном случае совпадать, если одна орга­ низация выполняет обе указанные функции. Общая схема архитектуры сети Internet показана на рис. 5.25. Далее маршрутизаторы мы будем  называть шлюзами, чтобы оставаться в русле традиционной терминологии Internet. Шлюзы, которые используются для образования сетей и подсетей внутри автономной системы,  называются внутренними шлюзами (interiorgateways), а шлюзы, с помощью которых автономные  системы присоединяются к магистрали сети, называются внешними шлюзами (exterior gateways).  Магистраль сети также является автономной системой. Все автономные системы имеют  уникальный 16­разрядный номер, который выделяется организацией, учредившей новую  автономную систему, InterNIC. Соответственно протоколы маршрутизации внутри автономных систем называются протоколами  внутренних шлюзов (interior gateway protocol, IGP), а протоколы, определяющие обмен  маршрутной информацией между внешними шлюзами и шлюзами магистральной сети —  протоколами внешних шлюзов (exterior gateway protocol, EGP). Внутри магистральной сети также  допустим любой собственный внутренний протокол IGP. Внутренние шлюзы могут использовать для внутренней маршрутизации достаточно подробные  графы связей между собой, чтобы выбрать наиболее рациональный маршрут. Однако если  информация такой степени детализации будет храниться во всех маршрутизаторах сети, то  топологические базы данных так разрастутся, что потребуют наличия памяти гигантских размеров,  а время принятия решений о маршрутизации станет неприемлемо большим. Поэтому детальная  топологическая информация остается внутри автономной системы, а автономную систему как  единое целое для остальной части Internet представляют внешние шлюзы, которые сообщают о  внутреннем составе автономной системы минимально необходимые сведения — количество IP­ сетей, их адреса и внутреннее расстояние до этих сетей от данного внешнего шлюза.