22
пересылки 가 данных. 가 Процессор, 가 которому 가 направлено 가 сообщение, 가 в 가 первую 가
очередь 가 осуществляет 가 прием 가 полностью 가 всех 가 пересылаемых 가 данных 가 и 가 только 가
затем 가 приступает 가 к 가 пересылке 가 принятого 가 сообщения 가 далее 가 по 가 маршруту[16]. 가
Второй 가 способ 가 коммуникации 가 основывается 가 на 가 представлении 가
пересылаемых 가 сообщений 가 в 가 виде 가 блоков 가 информации 가 меньшего 가 размера 가
(пакетов), 가 благодаря 가 чему 가 передача 가 данных 가 должна 가 быть 가 сведена 가 к 가 передаче 가
пакетов 가 (МПП). 가 При 가 таком 가 методе 가 коммуникации 가 (cut-through 가 routing 가 or 가
CTR) 가 принимающий 가 процессор 가 может 가 осуществлять 가 пересылку 가 данных 가 по 가
дальнейшему 가 маршруту 가 непосредственно 가 сразу 가 после 가 приема 가 очередного 가
пакета 가 не 가 дожидаясь 가 завершения 가 приема 가 данных 가 всего 가 сообщения. 가
Основными 가 характеристиками 가 быстродействия 가 сети 가 являются 가
латентность 가 (latency) 가 и 가 пропускная 가 способность 가 (bandwidth).
Под 가 пропускной 가 способностью 가 R 가 сети 가 будем 가 понимать 가 количество 가
информации, 가 передаваемой 가 между 가 узлами 가 сети 가 в 가 единицу 가 времени 가 (байт 가 в 가
секунду). 가 Очевидно, 가 что 가 реальная 가 пропускная 가 способность 가 снижается 가
программным 가 обеспечением 가 за 가 счёт 가 передачи 가 разного 가 рода 가 служебной 가
информации.
Латентностью 가 (задержкой) 가 принято 가 называть 가 время, 가 затрачиваемое 가
программным 가 обеспечением 가 и 가 устройствами 가 сети 가 на 가 подготовку 가 к 가 передаче 가
информации 가 по 가 данному 가 каналу. 가 Полная 가 латентность 가 складывается 가 из 가
программной 가 и 가 аппаратной 가 составляющих.
Различают 가 следующие 가 виды 가 пропускной 가 способности 가 сети:
пропускная 가 способность 가 однонаправленных 가 пересылок 가 («точка-
точка», 가 uni-directional 가 bandwidth), 가 равная 가 максимальной 가 скорости, 가 с 가 которой 가
процесс 가 на 가 одном 가 узле 가 может 가 передавать 가 данные 가 другому 가 процессу 가 на 가 другом 가
узле;
пропускная 가 способность 가 двунаправленных 가 пересылок 가 (bi-directional 가
bandwidth), 가 равная 가 максимальной 가 скорости, 가 с 가 которой 가 два 가 процесса 가 могут 가
одновременно 가 обмениваться 가 данными 가 по 가 сети.
23
Коммутация 가 каналов 가 и 가 пакетов 가 – 가 это 가 методы 가 решения 가 обобщенной 가
задачи 가 коммутации 가 данных 가 в 가 любой 가 сетевой 가 технологии. 가 Комплекс 가
технических 가 решений 가 обобщенной 가 задачи 가 коммутации 가 в 가 своей 가
совокупности 가 состоит 가 из 가 частных 가 задач 가 сетей 가 передачи 가 данных.
К 가 частным 가 задачам 가 сетей 가 передачи 가 данных 가 относятся:
определение 가 потоков 가 и 가 соответствующих 가 маршрутов;
фиксация 가 маршрутов 가 в 가 конфигурационных 가 параметрах 가 и 가 таблицах 가
сетевых 가 устройств;
распознавание 가 потоков 가 и 가 передача 가 данных 가 между 가 интерфейсами 가
одного 가 устройства;
мультиплексирование/демультиплексирование 가 потоков;
разделение 가 среды 가 передачи.
Среди 가 множества 가 возможных 가 подходов 가 к 가 решению 가 обобщенной 가 задачи 가
коммутации 가 абонентов 가 в 가 сетях 가 выделяют 가 два 가 основополагающих, 가 к 가 которым 가
относят 가 коммутацию 가 каналов 가 и 가 коммутацию 가 пакетов. 가 При 가 этом 가 существуют 가
традиционные 가 области 가 применения 가 каждой 가 из 가 техник 가 коммутации, 가 например, 가
телефонные 가 сети 가 строились 가 и 가 продолжают 가 строиться 가 с 가 использованием 가
техники 가 коммутации 가 каналов, 가 а 가 компьютерные 가 сети 가 в 가 подавляющем 가
большинстве 가 основаны 가 на 가 технике 가 коммутации 가 пакетов[11].
Так 가 в 가 качестве 가 информационных 가 потоков 가 в 가 сетях 가 с 가 коммутацией 가
каналов 가 выступают 가 данные, 가 которыми 가 обмениваются 가 пары 가 абонентов. 가
Соответственно 가 глобальным 가 признаком 가 потока 가 является 가 пара 가 адресов 가
(телефонных 가 номеров) 가 абонентов, 가 связывающихся 가 между 가 собой. 가 Одной 가 из 가
особенностей 가 сетей 가 с 가 коммутацией 가 каналов 가 является 가 понятие 가 элементарного 가
канала.
Элементарный 가 канал 가 (или 가 просто 가 канал) 가 – 가 это 가 базовая 가 техническая 가
характеристика 가 сети 가 с 가 коммутацией 가 каналов, 가 представляющая 가 собой 가
некоторое 가 фиксированное 가 в 가 пределах 가 данного 가 типа 가 сетей 가 значение 가
пропускной 가 способности. 가 Любая 가 линия 가 связи 가 в 가 сети 가 с 가 коммутацией 가 каналов 가
24
имеет 가 пропускную 가 способность, 가 кратную 가 элементарному 가 каналу, 가 принятому 가
для 가 данного 가 типа 가 сети.
Связь, 가 построенную 가 путем 가 коммутации 가 (соединения) 가 элементарных 가
каналов, 가 называют 가 составным 가 каналом 가 (см. 가 рис. 가 4).
Рисунок 가 4 가 – 가 Составной 가 канал
Свойства 가 составного 가 канала:
составной 가 канал 가 на 가 всем 가 своем 가 протяжении 가 состоит 가 из 가 одинакового 가
количества 가 элементарных 가 каналов;
составной 가 канал 가 имеет 가 постоянную 가 и 가 фиксированную 가 пропускную 가
способность 가 на 가 всем 가 своем 가 протяжении;
составной 가 канал 가 создается 가 временно 가 на 가 период 가 сеанса 가 связи 가 двух 가
абонентов;
на 가 время 가 сеанса 가 связи 가 все 가 элементарные 가 каналы, 가 входящие 가 в 가
составной 가 канал, 가 поступают 가 в 가 исключительное 가 пользование 가 абонентов, 가 для 가
которых 가 был 가 создан 가 этот 가 составной 가 канал;
в 가 течение 가 всего 가 сеанса 가 связи 가 абоненты 가 могут 가 посылать 가 в 가 сеть 가
данные 가 со 가 скоростью, 가 не 가 превышающей 가 пропускную 가 способность 가
составного 가 канала;
данные, 가 поступившие 가 в 가 составной 가 канал, 가 гарантированно 가
доставляются 가 вызываемому 가 абоненту 가 без 가 задержек, 가 потерь 가 и 가 с 가 той 가 же 가
25
скоростью 가 (скоростью 가 источника) 가 вне 가 зависимости 가 от 가 того, 가 существуют 가 ли 가
в 가 это 가 время 가 в 가 сети 가 другие 가 соединения 가 или 가 нет;
после 가 окончания 가 сеанса 가 связи 가 элементарные 가 каналы, 가 входившие 가 в 가
соответствующий 가 составной 가 канал, 가 объявляются 가 свободными 가 и 가
возвращаются 가 в 가 пул 가 распределяемых 가 ресурсов 가 для 가 использования 가 другими 가
абонентами.
가
Рисунок 가 5 가 – 가 Отказ 가 в 가 соединении
На 가 рисунке 가 5 가 продемонстрировано, 가 что 가 запросы 가 на 가 установление 가
соединения 가 не 가 всегда 가 завершаются 가 успешно.
Если 가 на 가 пути 가 между 가 вызывающим 가 и 가 вызываемым 가 абонентами 가
отсутствуют 가 свободные 가 элементарные 가 каналы 가 или 가 вызываемый 가 узел 가 занят, 가 то 가
происходит 가 отказ 가 в 가 установлении 가 соединения.
Технология 가 коммутации 가 каналов 가 ориентирована 가 на 가 минимизацию 가
случайных 가 событий 가 в 가 сети, 가 то 가 есть 가 это 가 технология. 가 Во 가 избежание 가 всяких 가
возможных 가 неопределенностей 가 значительная 가 часть 가 работы 가 по 가 организации 가
информационного 가 обмена 가 выполняется 가 заранее, 가 еще 가 до 가 того, 가 как 가 начнется 가
собственно 가 передача 가 данных. 가 Сначала 가 по 가 заданному 가 адресу 가 проверяется 가
доступность 가 необходимых 가 элементарных 가 каналов 가 на 가 всем 가 пути 가 от 가
отправителя 가 до 가 адресата. 가 Но 가 в 가 случае 가 с 가 пульсирующим 가 трафиком, 가 данный 가
подход 가 является 가 неэффективным, 가 так 가 как 가 до 가 80% 가 времени 가 канал 가 может 가
простаивать.
26
Важнейшим 가 принципом 가 функционирования 가 сетей 가 с 가 коммутацией 가
пакетов 가 является 가 представление 가 информации, 가 передаваемой 가 по 가 сети, 가 в 가 виде 가
структурно 가 отделенных 가 друг 가 от 가 друга 가 порций 가 данных, 가 называемых 가 пакетами.
가 Каждый 가 пакет 가 снабжен 가 заголовком, 가 в 가 котором 가 содержится 가 адрес 가 назначения 가
и 가 другая 가 вспомогательная 가 информация 가 (длина 가 поля 가 данных, 가 контрольная 가
сумма 가 и 가 др.), 가 используемая 가 для 가 доставки 가 пакета 가 адресату[11].
Наличие 가 адреса 가 в 가 каждом 가 пакете 가 является 가 одной 가 из 가 важнейших 가
особенностей 가 техники 가 коммутации 가 пакетов, 가 так 가 как 가 каждый 가 пакет 가 может 가
быть 가 обработан 가 коммутатором 가 независимо 가 от 가 других 가 пакетов, 가 составляющих 가
сетевой 가 трафик. 가 Помимо 가 заголовка 가 у 가 пакета 가 может 가 иметься 가 еще 가 одно 가
дополнительное 가 поле, 가 размещаемое 가 в 가 конце 가 пакета 가 и 가 поэтому 가 называемое 가
концевиком. 가 В 가 концевике 가 обычно 가 помещается 가 контрольная 가 сумма, 가 которая 가
позволяет 가 проверить, 가 была 가 ли 가 искажена 가 информация 가 при 가 передаче 가 через 가 сеть 가
или 가 нет.
Разбиение 가 данных 가 на 가 пакеты 가 проходит 가 в 가 несколько 가 этапов. 가 Узел 가
отправитель 가 формирует 가 цепочку 가 передаваемых 가 данных, 가 которая 가 разбивается 가
на 가 равные 가 части. 가 После 가 чего 가 происходит 가 образование 가 пакетов 가 путем 가
добавления 가 заголовочной 가 служебной 가 информации. 가 И 가 последним 가 этапом 가
происходит 가 сборка 가 пакетов 가 в 가 исходное 가 сообщение 가 в 가 узле 가 назначения 가 (см. 가 рис. 가
6).
Рисунок 가 6 가 – 가 Разбиение 가 данных 가 на 가 пакеты
27
Рисунок 가 7 가 – 가 Передача 가 данных 가 по 가 сети 가 в 가 виде 가 пакетов
Как 가 и 가 в 가 сетях 가 с 가 коммутацией 가 каналов, 가 в 가 сетях 가 с 가 коммутацией 가 пакетов 가
(см. 가 рис. 가 7) 가 для 가 каждого 가 из 가 потоков 가 вручную 가 или 가 автоматически 가 определяется 가
маршрут, 가 фиксируемый 가 в 가 хранящихся 가 на 가 коммутаторах 가 таблицах 가
коммутации. 가 Пакеты, 가 попадая 가 на 가 коммутатор, 가 обрабатываются 가 и 가
направляются 가 по 가 тому 가 или 가 иному 가 маршруту.
Неопределенность 가 и 가 асинхронность 가 перемещения 가 данных 가 в 가 сетях 가 с 가
коммутацией 가 пакетов 가 предъявляет 가 особые 가 требования 가 к 가 работе 가 коммутаторов 가
в 가 таких 가 сетях.
Главное 가 отличие 가 пакетных 가 коммутаторов 가 от 가 коммутаторов 가 в 가 сетях 가 с 가
коммутацией 가 каналов 가 состоит 가 в 가 том, 가 что 가 они 가 имеют 가 внутреннюю 가 буферную 가
память 가 для 가 временного 가 хранения 가 пакетов. 가 Коммутатору 가 нужны 가 буферы 가 для 가
согласования 가 скоростей 가 передачи 가 данных 가 в 가 линиях 가 связи, 가 подключенных 가 к 가
его 가 интерфейсам, 가 а 가 также 가 для 가 согласования 가 скорости 가 поступления 가 пакетов 가 со 가
скоростью 가 их 가 коммутации.
Пакетный 가 коммутатор 가 может 가 работать 가 на 가 основании 가 одного 가 из 가 трех 가
методов 가 продвижения 가 пакетов:
дейтаграммная 가 передача;
передача 가 с 가 установлением 가 логического 가 соединения;
передача 가 с 가 установлением 가 виртуального 가 канала.
Дейтаграммный 가 способ 가 передачи 가 данных 가 основан 가 на 가 независимом 가
продвижении 가 пакетов 가 друг 가 относительно 가 друга. 가 Процедура 가 обработки 가 пакета 가
28
определяется 가 только 가 значениями 가 параметров, 가 которые 가 он 가 несет 가 в 가 себе, 가 и 가
текущим 가 состоянием 가 сети. 가 И 가 каждый 가 отдельный 가 пакет 가 рассматривается 가
сетью 가 как 가 совершенно 가 независимая 가 единица 가 передачи 가 – 가 дейтаграмма 가 (см. 가
рис. 가 8).
Рисунок 가 8 가 – 가 Иллюстрация 가 дейтаграммного 가 принципа 가 передачи 가 пакетов
Рисунок 가 9 가 – 가 Передача 가 с 가 установлением 가 логического 가 соединения
Процедура 가 согласования 가 двумя 가 конечными 가 узлами 가 сети 가 некоторых 가
параметров 가 процесса 가 обмена 가 пакетами 가 называется 가 установлением 가
логического 가 соединения 가 (см. 가 рис. 가 9). 가 Параметры, 가 о 가 которых 가 договариваются 가
29
два 가 взаимодействующих 가 узла, 가 называются 가 параметрами 가 логического 가
соединения.
Рисунок 가 10 가 – 가 Виртуальный 가 канал
Изображенный 가 на 가 рисунке 가 10, 가 виртуальный 가 канал 가 (virtual 가 circuit 가 или
가 virtual 가 channel) 가 – 가 единственный 가 заранее 가 проложенный 가 фиксированный 가
маршрут, 가 соединяющий 가 конечные 가 узлы 가 в 가 сети 가 с 가 коммутацией 가 пакетов. 가
Виртуальные 가 каналы 가 прокладываются 가 для 가 устойчивых 가 информационных 가
потоков. 가 С 가 целью 가 выделения 가 потока 가 данных 가 из 가 общего 가 трафика 가 каждый 가
пакет 가 этого 가 потока 가 помечается 가 специальным 가 видом 가 признака 가 – 가 меткой. 가 Так 가
же 가 как 가 в 가 сетях 가 с 가 установлением 가 логических 가 соединений, 가 прокладка 가
виртуального 가 канала 가 начинается 가 с 가 отправки 가 из 가 узла-источника 가 специального 가
пакета 가 – 가 запроса 가 на 가 установление 가 соединения.
Таблица 가 коммутации 가 в 가 сетях, 가 использующих 가 виртуальные 가 каналы, 가
отличается 가 от 가 таблицы 가 коммутации 가 в 가 дейтаграммных 가 сетях. 가 Она 가 содержит 가
записи 가 только 가 о 가 проходящих 가 через 가 коммутатор 가 виртуальных 가 каналах, 가 а 가 не 가
обо 가 всех 가 возможных 가 адресах 가 назначения, 가 как 가 это 가 имеет 가 место 가 в 가 сетях 가 с 가
дейтаграммным 가 алгоритмом 가 продвижения
1.5. 가 Технология 가 клиент 가 / 가 сервер
Модели 가 клиент-сервер 가 – 가 это 가 технология 가 взаимодействия 가 в 가
информационной 가 сети. 가 Сервер 가 обладает 가 правом 가 управления 가 тем 가 или 가 иным 가
ресурсом, 가 а 가 клиент 가 – 가 пользования 가 им. 가 Каждый 가 конкретный 가 сервер 가
30
определяется 가 видом 가 того 가 ресурса, 가 которым 가 он 가 владеет. 가 Например, 가
назначением 가 сервера 가 баз 가 данных 가 является 가 обслуживание 가 запросов 가 клиентов, 가
связанных 가 с 가 обработкой 가 данных; 가 файловый 가 сервер, 가 или 가 файл-сервер, 가
распоряжается 가 файловой 가 системой[8].
Этот 가 принцип 가 распространяется 가 и 가 на 가 взаимодействие 가 программ. 가
Программа, 가 выполняющая 가 предоставление 가 соответствующего 가 набора 가 услуг, 가
рассматривается 가 в 가 качестве 가 сервера, 가 а 가 программы, 가 пользующиеся 가 этими 가
услугами, 가 принято 가 называть 가 клиентами. 가 Программы 가 имеют 가 распределенный 가
характер, 가 т.е. 가 одна 가 часть 가 функций 가 прикладной 가 программы 가 реализуется 가 в 가
программе-клиенте, 가 а 가 другая 가 – 가 в 가 программе-сервере, 가 а 가 для 가 их 가
взаимодействия 가 определяется 가 некоторый 가 протокол.
Рассмотрим 가 эти 가 функции. 가 Один 가 из 가 основных 가 принципов 가 технологии 가
клиент-сервер 가 заключается 가 в 가 разделении 가 функций 가 стандартного 가
интерактивного 가 приложения 가 на 가 четыре 가 группы, 가 имеющие 가 различную 가
природу:
функции 가 ввода 가 и 가 отображения 가 данных;
прикладные 가 функции, 가 характерные 가 для 가 данной 가 предметной 가 области 가
(для 가 банковской 가 системы 가 – 가 открытие 가 счета, 가 перевод 가 денег 가 и 가 т.д.);
функции 가 хранения 가 и 가 управления 가 информационно-вычислительными 가
ресурсами 가 (базами 가 данных, 가 файловыми 가 системами 가 и 가 т.д.);
служебные 가 функции, 가 осуществляющие 가 связь 가 между 가 функциями 가
первых 가 трех 가 групп.
В 가 соответствии 가 с 가 этим 가 в 가 любом 가 приложении 가 выделяются 가 следующие 가
логические 가 компоненты: 가 компонент 가 представления 가 (presentation), 가
реализующий 가 функции 가 первой 가 группы; 가 прикладной 가 компонент 가 (business 가
application), 가 поддерживающий 가 функции 가 второй 가 группы; 가 компонент 가 доступа 가 к 가
информационным 가 ресурсам 가 (resource 가 manager), 가 поддерживающий 가 функции 가
третьей 가 группы, 가 а 가 также 가 вводятся 가 и 가 уточняются 가 соглашения 가 о 가 способах 가 их 가
взаимодействия 가 (протокол 가 взаимодействия)[10].
31
Различия 가 в 가 реализации 가 технологии 가 клиент-сервер 가 определяются 가
следующими 가 факторами: 가 видами 가 программного 가 обеспечения, 가 в 가 которые 가
интегрирован 가 каждый 가 из 가 этих 가 компонентов; 가 механизмами 가 программного 가
обеспечения, 가 используемыми 가 для 가 реализации 가 функций 가 всех 가 трех 가 групп; 가
способом 가 распределения 가 логических 가 компонентов 가 между 가 компьютерами 가 в 가
сети; 가 механизмами, 가 используемыми 가 для 가 связи 가 компонентов 가 между 가 собой.
Выделяются 가 четыре 가 подхода, 가 реализованные 가 в 가 следующих 가 моделях:
модель 가 файлового 가 сервера 가 (File 가 Server 가 – 가 FS);
модель 가 доступа 가 к 가 удаленным 가 данным 가 (Remote 가 Data 가 Access 가 – 가 RDA);
модель 가 сервера 가 баз 가 данных 가 (Data 가 Base 가 Server 가 – 가 DBS);
модель 가 сервера 가 приложений 가 (Application 가 Server 가 – 가 AS).
В 가 первой 가 главе 가 данной 가 работы 가 рассмотрены 가 основные 가 принципы 가
построения 가 вычислительных 가 сетей, 가 их 가 физические 가 и 가 логические 가 топологии, 가 а 가
также 가 принципы 가 построения 가 и 가 способы 가 передачи 가 данных. 가