3. 3. Концепція комутації пакетів як технологія передачі інформації в мережі

Будь-якій мережі властивий певний засіб комутації як технологія передачі інформації в ній.

Першими з'явилися мережі комутації каналів, коли ко­ристувачі безпосередньо з'єднувалися між собою. Через вуз­ли мережі за допомогою кабелю створюється транзитний ка­нал, по якому передається інформація. Цей канал утво­рюється на початку сеансу, є фіксованим протягом усієї пе­редачі і роз'єднується після її закінчення, тобто пряме сполу­чення каналів однієї з груп мережі залишається незмінним протягом усього сеансу. Така технологія реалізації передачі інформації є досить зручною, але має низький коефіцієнт ви­користання каналів, високу вартість передачі даних, значні витрати часу на очікування інших клієнтів.

При комутації повідомлень інформація передається порціями (повідомленнями). Пряме сполучення не встанов­люється, а передача повідомлення починається після звільнення першого каналу і так далі, доки повідомлення не дійде до адресата. Кожний сервер здійснює приймання інформації, її складання, перевірку, маршрутизацію та пере­дачу повідомлення. Недоліками комутації повідомлень є низька швидкість передачі даних і неможливість діалогу між клієнтами, хоча вартість передачі зменшується.

Зі створенням модемів електронно-обчислювальна маши­на (ЕОМ) і термінали можуть здійснювати обмін інфор­мацією через телефонні лінії. Проте, телефонні системи не пристосовані для передачі великих обсягів даних. У цьому середовищі через перебої зв'язку втрата інформації може ма­ти серйозні наслідки для ЕОМ. Крім того, телефонні мережі не задовольняють вимоги щодо надійності, цілісності та швидкодії. Однак, вони дешеві й дуже поширені. Тому зараз найпоширенішим способом підключення до мережі є переда­ча інформації по телефонних лініях за допомогою модемів. При цьому модем може сам набрати потрібний телефонний номер і з'єднатися з модемом іншої ЕОМ.

У результаті розвитку мережевої технології з'явилася концепція комутації пакетів. У вузлах мережі розміщують сервери, здатні забезпечити можливість багатьом терміна­лам й ЕОМ спільно використовувати загальну комутаційну лінію, що має велику пропускну здатність. Кожне повідо­млення поділяється на короткі пакети однакового розміру і фіксованої структури. Пакет — частина повідомлення, що задовольняє певний стандарт. У мережі Інтернет — це стан­дарти TCP1 та IP. Протокол TCP розбиває повідомлення на пакети і нумерує їх, щоб при одержанні інформації можна

було правильно скласти повідомлення. Мережа передає па­кети по черзі за допомогою протоколу IP. Оскільки окремі пакети можуть мандрувати мережею Інтернет різними шля­хами, порядок надходження частин (пакетів) може бути по­рушений. Після одержання всіх пакетів TCP розміщує їх у певному порядку і складає в єдине ціле.

Крім того, після пересилання пакету кожний вузол (ко­мутаційний сервер) очікує підтвердження того, що пакет от­риманий належним чином; інакше відбувається повторна пе­редача. Це дає змогу запобігти ситуації, коли повідомлення доводиться передавати повністю знову і знову через єдину по­милку. Унаслідок цього, значно зросла пропускна здатність мереж. Мала довжина пакетів запобігає блокуванню ліній зв'язку, не дає зростати черзі у вузлах комутації. Це забезпе­чує швидке з'єднання, низький рівень помилок, надійність та ефективність використання мережі.

Модеми прискорюють передачу даних завдяки паралель­ному виконанню процедур поділу даних на пакети, перевірці помилок і повторній передачі, процедури стиснення даних.

Концепція комутації пакетів ґрунтується на адресації. До кожної одержаної порції інформації протокол IPдодає служ­бову інформацію, яка містить адреси відправника й одержу­вача інформації.

Термінал визначає мережеву адресу, звертаючись до вуз­ла з вимогою встановити зв'язок з ЕОМ за цією адресою. Зв'язок термінала з вузлом мережі здійснюється викликом через місцеву телефонну мережу. Мережевому вузлу відомо, які зв'язки доступні завдяки каталогу в пам'яті. Завдяки цьому, мережеві вузли створюють можливість передачі да­них із проміжним накопиченням. Ця технологія дала змогу мережі функціонувати при повних і «м'яких» відмовах (шу­ми, зайнятість) на окремих ділянках.

Проблема маршрутизації, при передачі пакета, вирі­шується програмно-апаратними засобами. Найпоширеніши­ми методами є фіксована маршрутизація і маршрутизація методом найкоротшої черги. Фіксована маршрутизація при­пускає наявність таблиці маршрутів, у якій закріплюється маршрут від одного клієнта до іншого, що забезпечує просто­ту реалізації, але, водночас, і нерівномірне завантаження ме­режі. У методі найкоротшої черги використовуються кілька таблиць, у яких канали розставлено за пріоритетами. Пріоритет є функція оберненою відстані до адресата. Переда­ча починається з першого вільного каналу з вищим пріорите­том. За використання цього методу мінімальною є затримка передачі пакета.

Комутація пакетів реалізувала принципи адаптивності та динамічності. Мережа вибирає оптимальний маршрут щора­зу, коли потрібно переслати інформацію. Маршрути інфор­мації можуть змінюватися від пакета до пакета, від вузла до вузла, навіть посеред повідомлення, адаптуючись до відмов, шумів і зайнятості каналів. Коли умови нормалізуються, лінії відновлюються, мережа без втручання людини адаптується до нових умов. Отже, у мережі з комутацією пакетів показники тривалості та доступності практично є абсолютними.