Практическая  работа № 6

Изучение методов коммутации и передачи данных

Цель работы: изучение методов коммутации и передачи данных.

Краткие теоретические сведения:

Под коммутацией понимается технология выбора направления и организация передачи данных в сетях, имеющих несколько альтернативных маршрутов, по которым может производиться обмен информацией между двумя узлами. 
Существуют три принципиально различные схемы коммутации абонентов в сетях:
 - коммутация каналов (circuit switching);
 - коммутация пакетов (packet switching);
 - коммутация сообщений (message switching).
1) Коммутация каналов
Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединяются между собой специальной аппаратурой - коммутаторами, которые могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети. В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал.
В настоящее время для мультиплексирования абонентских каналов используются две техники:
•    техника частотного мультиплексирования (Frequency Division Multiplexing, FDM);
•    техника мультиплексирования с разделением времени (Time Division Multiplexing, TDM).
Сети с коммутацией каналов обладают несколькими важными общими свойствами независимо от того, какой тип мультиплексирования в них используется.
Сети с динамической коммутацией требуют предварительную процедуру установления соединения между абонентами. Для этого в сеть передается адрес вызываемого абонента, который проходит через коммутаторы и настраивает их на последующую передачу данных. Запрос на установление соединения маршрутизируется от одного коммутатора к другому и в конце концов достигает вызываемого абонента. 
2) Принципы коммутации пакетов 
При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части,
называемые пакетами, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, от 46 до 1500 байт. 
Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются в сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге - узлу назначения.
Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета. В этом случае пакет находится некоторое время в очереди пакетов в буферной памяти выходного порта, а когда до него дойдет очередь, то он передается следующему коммутатору.
Такой режим работы сети называется дейтаграммным, и при его использовании коммутатор может изменить маршрут какого-либо пакета в зависимости от состояния сети - работоспособности каналов и других коммутаторов, длины очередей пакетов в соседних коммутаторах и т. п.
Существует и другой режим работы сети - передача пакетов по виртуальному каналу (virtual circuit или virtual channel).
В этом случае перед тем, как начать передачу данных между двумя конечными узлами, должен быть установлен виртуальный канал, который представляет собой единственный маршрут, соединяющий эти конечные узлы. 
Виртуальный канал может быть динамическим или постоянным.
Динамический виртуальный канал устанавливается при передаче в сеть специального пакета - запроса на установление соединения. Этот пакет проходит через коммутаторы и "прокладывает" виртуальный канал. Это означает, что коммутаторы запоминают маршрут для данного соединения и при поступлении последующих пакетов данного соединения отправляют их всегда по проложенному маршруту.
Постоянные виртуальные каналы создаются администраторами сети путем ручной настройки коммутаторов.
Более высокая эффективность сетей с коммутацией пакетов по сравнению с сетями с коммутацией каналов была доказана в 60-е годы как экспериментально, так и с помощью имитационного моделирования.
3) Коммутация сообщений
Под 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 (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 «хранение-и-передача» (store-and-forward).
Техника коммутации сообщений появилась в компьютерных сетях раньше техники коммутации пакетов, но потом была вытеснена последней, как более эффективной по критерию пропускной способности сети.

Ход работы:

1. Создать презентацию в программе PowerPoint с именем П.р.№6_Фамилия, содержащую следующие слайды:

1. Титульный лист с указанием:

- полного наименования образовательного учреждения;

- названия практической работы;

- автора работы.

2. Содержание (каждый пункт содержания должен иметь гиперссылку на соответствующий слайд).

3. Разделы:

- определение коммутации;

- виды схем коммутации абонентов в сетях;

- коммутация каналов (circuit switching);

- коммутация пакетов (packet switching);

- коммутация сообщений (message switching).

2. Отправить презентацию на адрес электронной почты преподавателя.