Адресация, маршрутизация пакетов и управление потоками данных.

Для организации связи между процессами необходима общесетевая система адресации. По адресам в заголовке пакета СПД ( система передачи данных) определяет маршрут. Кроме того, в сети должен использоваться механизм управления сетью, обеспечивающий на низших уровнях согласование скорости передачи пакетов с пропускной способностью каналов и скорость приема, а на высшем уровне – согласование нагрузки с пропускной способностью сети. Система адресации, алгоритмы маршрутизаций и управления сетью в целом определяют организацию процессов передачи данных и являются частью протоколов информационного канала, сетевого и транспортного уровней.

Для вычислительной сети необходима единая схема присвоения имен объектам, взаимодействующим с помощью общесетевых средств. Общесетевые (глобальные) имена используются в качестве адресов получателей и источников данных: на основе адресов реализуется транспортировка пакетов в СПД, выбор их маршрутов, доставка и т.п. Общесетевая адресация может выполняться с помощью различных схем построения и присвоения имен. Схемы эти базируются на следующих способах адресации: иерархическом кодировании, распределении адресов и отображении адресов.

Иерархическое кодирование – способ построения имен (адресов) путем присоединения к локальным именам имен систем, которым принадлежит объект. Имя (адрес) имеет следующий вид: A, B, … , Q, R, где А – имя системы, В – имя подсистемы системы А, R – имя объекта в подсистеме Q, входящей в ранее указанную подсистему. По такому способу строится почтовая адресация: имя страны, имя города, улицы, дома и т.д.

Распределение адресов – состоит в присвоении постоянных имен (адресов) лишь отдельным процессам, которым выдают разрешение на доступ к системе, выделяя для доступа временные адреса. Пусть, например, системе А выделены адреса с 0001 до 0999, а системе В – с 1000 до 1999. Для доступа к этим системам выделяются постоянные адреса, например, 0001 для системы А и 1000 для системы В. Когда в системе А инициируется процесс Х, ему присваивается общесетевой адрес, например, 0125. Процесс из системы А обратится к процессу с локальным именем Y в системе В по адресу 1000. Система В с помощью процесса 1000 выделяет процессу Y временный адрес, например, 1021 (общесетевой). По окончании взаимодействия эти адреса становятся свободными.

Отображение адресов – присвоение любому объекту общесетевого адреса. Адреса преобразуются (отображаются) любой системой в локальные имена. Например, обращаясь по сетевому адресу 1256, преобразуется в локальное имя Y адресуемого объекта.

Иерархическое кодирование упрощает преобразование адресов, так как сетевые и локальные имена представляются в явной форме. Однако, на практике, иерархическое кодирование приводит к многообразию форматов имен, что затрудняет представление имен в протоколах доступа к сети и разделение имен на сетевую и локальную составляющие части.

Способ распределения адресов хорошо согласуется с логикой построения вычислительных систем, так как в типичных случаях системы имеют единственный логический вход, по которому поступают задания. Именно этот вход и идентифицируется постоянным адресом, а связь с остальными функциями системы обеспечивается присвоением объектам временных адресов. Однако, поскольку адреса динамически изменяются, возникают специфические проблемы защиты от ошибок при случайном освобождении адресов.

Способ отображения упрощает протоколы, поскольку адреса однозначно связаны с представляемыми ими объектами, но одновременно приводит к необходимости использования больших таблиц адресов.

В существующих сетях используются разнообразные способы адресации. В настоящее время отсутствуют подробные стандарты на способы адресации абонентов СПД и процессов и их портов, связанных с СПД транспортно-сеансовыми службами систем.

Маршрутизация пакетов.

Используются следующие основные способы маршрутизации:

Маршрутизация по предыдущему опыту – передача пакета в направлении, выбираемом на основе анализа потока, проходящего через узел. Пакеты снабжаются счетчиком числа пройденных узлов. Пакет со значением 1 – определяет соседний узел; пакет со значением счетчика 2 определяет узел, находящийся на расстоянии 2 шагов и т.д. Эти данные позволяют установить топологию сети и на ее основе построить таблицу для выбора маршрутов. Постоянно анализируя число пройденных узлов, можно изменить таблицу маршрутов, если появился пакет с числом пройденных узлов меньше ранее зарегистрированного. Этот способ позволяет узлам приспособиться к изменениям топологий сети, однако процесс адаптации протекает медленно и неэффективно.

Фиксированная маршрутизация – путь устанавливается однозначно по адресам источника и приемника. Выбор направления – по таблице маршрутов, которые определяют кратчайшие пути от источника к приемнику. Для слабозагруженных сетей способ дает хорошие результаты. При отказе узла или линии связи необходимо менять таблицу маршрутизации. Для этого можно, например, размещать в любом узле набор таблиц маршрутизаций, подготовленных на случай отказа одной из линий (на все случаи жизни). При возникновении отказа по узлам сети рассылается управляющий пакет, содержащий сведения об отказе, реагируя на который, узлы меняют таблицу. Фиксированные процедуры могут допускать альтернативы. Примеры фиксированных процедур маршрутизации – алгоритмы отклонения потока.

Адаптивная маршрутизация – учитывает состояние СПД. Узлы обмениваются таблицами, в которых записаны все задержки от данного узла до любого другого. Обмен – периодически, что снижает эффективность сети.

Управление потоками.

Управление потоками в канале должно обеспечивать эффективное использование пропускных способностей канала и предотвращать переполнение буферов, приводящих к блокировке передачи в канале. Основной принцип управления – квитирование и тайм-ауты. Тайм-ауты спасают от потерь самих квитанций.

Управление потоком в сети – ограничение входного потока в сеть с целью недопущения перегрузки.