Составление протоколов

Рис. 2.15. Взаимосвязь протоколов пакетных терминалов и протоколов сети с коммутацией пакетов.

Протоколы пакетных терминалов.

Структура формата пакета показана на рис. 2.16.


Рис. 2.16. Формат пакета.

а — пакет обязательно включает поле адреса места назначения и информационное ноле;
б—подсоединение ноля идентификатора типа пакета для включения управляю­щей (например, для извещения об окончании рассылки) и прочей информации;
в — присоединение поля идентификатора для мультиплексной передачи;
г— добавление поля контрольной синхронизации для обнаружения ошибок и их устранения.

Пакет содержит поле второго уровня для устранения ошибок в тракте передачи, поле третьего уровня для обработки, связанной с коммутацией пакетов, и информа­ционное поле для пересылки данных между пользователями.

В соответствии с рекомендациями Х.25 CCITT рассмотрим про­токолы пакетных терминалов и наиболее универсальные про­цедуры передачи данных по виртуальному каналу, использую­щие поле третьего уровня.

В системах передачи по виртуальному каналу имеются два вида обслуживания: установление виртуального вызова VC и организация постоянной виртуальной цепи PVC.
Дадим классификацию пакетов, используемых при уста­новлении виртуального вызова.
Все пакеты можно разделить на пять групп.

Из них только пакет установления и освобождения вызова является специфичным для VC, остальные используются и для VC, и для PVC.
Пакет сброса—это пакет начальной установки параметров, управляю­щих виртуальным каналом.
В основном пакет сброса исполь­зуется при обслуживании PVC, при котором вызов не форми­руется.
Так как пакет прерываний не влияет на управление потоком, терминал может послать этот пакет в любое время после вызова.
Поэтому в том случае, когда с терминала, в част­ности, поступило требование задержать передачу, пакет преры­ваний может использоваться для наведения справок о причине
Протоколы коммутации пакетов (условия передачи) обычно включают протоколы трех типов.
(X...)—номер спецификаций стандарта CCITT SG VIII;
PS — функция коммута­ции пакета:
PAD — функция пакетирования:
РТ — пакетный терминал;
NPT — простой терминал
В соот­ветствии с иерархической структурой модели ISO протоколы коммутации пакетов включают протоколы уровня 1. обеспечивающие электрический и физический тип связи между терминалом и аппаратурой передачи данных, и протоколы уровня 2., обеспечивающие обработку, связанную с коммутацией пакетов.
Пакет рестарта используется после отладки системы при необходимости одновременном установки всех ло­гических каналов в исходное состояние.
На рис. 2.17 показан пример последовательности передачи пакетов при стандартной установке виртуального вызова между пакетными терминалами.

Рис. 2.17. Последовательность передачи пакетов

;

Так как в системах с коммутацией пакетов в отличие от си­стем с коммутацией каналов физически каналы между терми­налами не устанавливаются, то данные в основном можно передавать в момент организации вызова.
Такую передачу на­зывают быстрой выборкой.

Рис. 2.18. Быстрая выборка данных.
а—обычный виртуальный вызов;
б—быстрая выборка.

Цель быстрой выборки состоит в эффективной обработке вызовов коротких телеграмм (рис. 2.18).
При установке виртуального вызова, как показано на рисунке, для передачи двух пакетов требуется передача шести пакетов, тогда как при использовании быстрой выборки такую передачу можно реализовать тремя пакетами.  

Возможности обработки с коммутацией пакетов существенно зависят от числа пересы­лаемых пакетов, поэтому сокращение этого числа (по отноше­нию к объему данных) может повысить эксплуатационные ха­рактеристики всей сети в целом, и эффект быстрой выборки окажется значительным.
Кроме того, пересылка информации для установки (в частности, в момент вызова) устройств поль­зователя в исходное состояние позволяет дополнительно повы­сить эффективность передачи (например, в системе VC + FS, рис. 2.14).

Рассмотрим особенности управления передачей данных с ис­пользованием окна.
Окном называют максимальное число паке­тов, которые передающая сторона может посылать приемной без подтверждения приема.
При таком управлении передачей каждому пакету присваивается порядковый номер, и передаю­щая сторона может пересылать пакеты с номерами в пределах выбранного окна.
Номер пакета обычно записывается по мо­дулю 8 или по модулю 128.
На рис. 2.19 представлена схема управления потоком пакетов с использованием окна.

Рис. 2.19. Управление окном (для счетчиков по модулю 16).

Парамет­рами окна являются: порядковый номер WL начала передачи, ширина окна (это размер окна W, т. е. максимальное число пакетов, которые можно передавать за один цикл) и поряд­ковый номер PS пакета окончания передачи.
Порядковый но­мер WL корректируется порядковым номером PR приема, с которым посылается пакет с извещением о подтверждении приема (пакеты К ПРИЕМУ ГОТОВ, либо К ПРИЕМУ НЕ ГО­ТОВ, указанные в таблице 2.5).      Следовательно, число Х остав­шихся пакетов, которые пересылаются передающей стороной, определяется следующим соотношением: Х = PR + W — PS.
Конкретный пример управления потоком с использованием окна показан на рис. 2.20.

Рис. 2.20.

Такая выборка позволяет со­кратить затраты на передачу пакетов за счет уменьшения числа пересылаемых пакетов и может повысить эффективность передачи за счет пересылки управляющей инфор­мации между терминалами пользователей в момент установления вызова, скользящего окна, ширина последнего устанавливается в самом начале передачи и остается неизменной в процессе всей передачи.
Следовательно, к началу передачи необходимо иметь предварительные сведения о предполагаемых потоках данных
Так как W = 7, PR= 2, PS = 6, то число оставшихся пакетов, пересылаемых пере­дающей стороной, оказывается равным Х= 3, и определить оптимальную для таких потоков ширину окна.
Ниже приводится пример расчета ширины окна.
Для реализации непрерывной передачи ширина окна должна превышать величину Wmin, задаваемую (рис. 2.21) соотношением вида

где Тп—время задержки передачи в сети;
Р—средняя длина пакета;
Ss, бит/с—быстродействие абонентского канала на пе­редающей стороне;
Sr, бит/с—быстродействие абонентского ка­нала на приемной стороне;
Тг, с—время подтверждения прием­ным терминалом.

Рис. 2.21. Определение минимального размера окна.

С одной стороны, приемная сторона должна иметь буфер, емкость которого соответствует ширине окна.
С самого начала передачи ширина приемного окна устанавливается того же раз­мера, что и передающего, причем ширина последнего считается основной. Следовательно, если ширина окна превышает необхо­димую величину, то емкость буфера на приемной стороне воз­растает.

С другой стороны, передающая сторона должна иметь буфер для хранения тех пакетов, передача которых завершена, а подтверждение об их приеме не получено.
В этом случае при чрезмерно большой ширине окна приемная сторона может за­медлить с ответом.

В результате может возрасти длительность резервирования буфера на передающей стороне за один цикл, что потребует увеличения его емкости.
При непрерывной посылке пакетов необходимо учитывать задержку сигнала на время его прохождения в прямом и обратном направлениях (время от момента посылки информационного пакета в сеть до получения ответа о приеме). данных, но одновременно возрастает емкость буфера.

Следова­тельно, для обеспечения требуемой производительности сети необходимо найти приемлемое соотношение между эффектив­ностью передачи и затратами на буфер.
На рис. 2.22 приведены форматы пакетов в соответствии с рекомендациями Х.25.

Рис. 2.22. Форматы пакетов.
а — формат пакета с запросом о доставке посланного вызова либо пакета с под­тверждением о приеме;
б — формат информационного пакета (счетчиков по модулю 8).
P(R) — порядковый номер приема;
М — бит продолжения данных;
О—пакет содержит данные;
P(S) — порядковый номер передачи.

Первый и второй байты, а также пер­вый бит третьего байта являются общими для формата всех пакетов одного типа.
Идентификатор общего формата указы­вает тип пакета.
Номер группы логического канала и номер логического канала используются для идентификации источника и получателя пакета.
Третий байт указывает тип пакета.
Для пакетов с данными, а также для пакетов К ПРИЕМУ ГОТОВ и К ПРИЕМУ НЕ ГОТОВ указываются идентификатор типа пакета и порядковый номер приема.
В пакетах установки вызова имеется поле средств, где указываются некоторые необязательные свойства, которыми по модулю 128.
В пакетах с данными рекомендуются следующие размеры ин­формационных полей: 32, 64, 128, 256, 1024, 2048 и 4096 байт.
Выше были рассмотрены протоколы пакетных терминалов, которые в соответствии с рекомендацией Х.25 CCITT представ­ляют собой допустимое подмножество протоколов физического звена связи HDLC, предназначенного для передачи данных и коммутации пакетов.

Кроме процедур, содержащихся в рассмотренных протоколах, имеются процедуры доступа к каналам связи с целью устранения ошибок в тракте передачи (идентичные процедурам управления каналов передачи данных HDLC, рекомендованным Международной организацией по стандартизации ISO), а также процедуры установления связи между DCE и DTE.

Протоколы связи между устройствами коммутации внутри сети.    Устройство коммутации пакетов принимает пакеты с передающего терминала и пересылает их на аналогичное устрой­ство, непосредственно соединенное с приемным терминалом.

Сеть с коммутацией пакетов включает передающее и приемное устройства коммутации, связанные с передающим или приемным терминалом соответственно, а также одно или несколько промежуточных устройств коммутации, осуществляющих транзитную передачу пакетов между передающим и приемным устройствами.
Поэтому для передачи пакетов между устройствами используются как протоколы передачи, так и протоколы обмена информацией между передающей и приемной станциями.
При транзитной передаче пакета по существу достаточно знать лишь адрес терминала, которому предназначен пакет.
При орга­низации связи между передающим и приемным устройствами коммутации должна быть известна информация для начисления и получения оплаты за услуги, предоставляемые сетью, а так­же дополнительная служебная информация, запрашиваемая терминалом.

Часть необходимой служебной информации содер­жится в пакетах:

• для управления перегрузками, существенно затрудняю­щими передачу пакетов;
• для организации технического обслуживания сети;
• -для проверки начальной загрузки IPL при удаленном вводе программ в устройства коммутации и в ряде других.

Протоколы связи между сетями с коммутацией пакетов.

Ос­новные функции этих протоколов совпадают с функциями вышеупомянутых протоколов связи между устройствами комму­тации.
Так как каждая сеть имеет своего администратора, про­токолы связи между сетями должны четко организовать взаи­модействие администраторов с учетом ответственности каждого из них.
В качестве таких протоколов Комитет CCITT предлагает стандартную подсистему обмена информацией между сетями общего пользования с коммутацией пакетов (рекомендации Х.25).