Призначення пакетів і їх структура

Лекція: Пакети, протоколи і методи управління обміном: версія для друку і PDA В цій лекції говориться про принципи передачі інформації після мережі, призначення і типів інформаційних пакетів, структури пакетів, методах управління обміном в мережах з різною топологією, їх достоїнствах і недоліках.

Інформація в локальних мережах, як правило, передається окремими порціями, шматками, званими в різних джерелах пакетами (packets), кадрами (frames) або блоками. Причому гранична довжина цих пакетів строго обмежена (зазвичай величиною в декілька кілобайт). Обмежена довжина пакету і знизу (як правило, декількома десятками байт). Вибір пакетної передачі пов'язаний з декількома важливими міркуваннями.

Локальна мережа, як вже наголошувалося, повинна забезпечувати якісний, прозорий зв'язок всім абонентам (комп'ютерам) мережі. Найважливішим параметром є так званий час доступу до мережі (access time), яке визначається як часовий інтервал між моментом готовності абонента до передачі (коли йому є, що передавати) і моментом початку цієї передачі. Це час чекання абонентом початку своєї передачі. Природно, воно не має бути дуже великим, інакше величина реальною, інтегральній швидкості передачі інформації між додатками сильно зменшиться навіть при високошвидкісному зв'язку.

Чекання початку передачі пов'язане з тим, що в мережі не може відбуватися декілька передач одночасно (в усякому разі, при топологиях шина і кільце). Завжди є лише один передавач і один приймач (рідше – декілька приймачів). Інакше інформація від різних передавачів змішується і спотворюється. У зв'язку з цим абоненти передають свою інформацію по черзі. І кожному абонентові, перш ніж почати передачу, треба діждатися своєї черги. Ось це час чекання своєї черги і є час доступу.

Річ у тому, що кожен пакет окрім власне даних, які потрібно передати, повинен містити деяку кількість службової інформації. Перш за все, це адресна інформація, яка визначає, від кого і кому передається даний пакет (як на поштовому конверті – адреси одержувача і відправника). Якщо порція передаваних даних буде дуже маленькою (наприклад, декілька байт), то доля службової інформації стане недозволенна високою, що різко понизить інтегральну швидкість обміну інформацією по мережі.

Існує деяка оптимальна довжина пакету (або оптимальний діапазон довжин пакетів), при якій середня швидкість обміну інформацією по мережі буде максимальна. Ця довжина не є незмінною величиною, вона залежить від рівня перешкод, методу управління обміном, кількості абонентів мережі, характеру передаваної інформації, і від багатьох інших чинників. Є діапазон довжин, який близький до оптимуму.

Таким чином, процес інформаційного обміну в мережі є чергуванням пакетів, кожен з яких містить інформацію, передавану від абонента до абонента.

Мал. 4.1. Передача пакетів в мережі між двома абонентами

У окремому випадку (мал. 4.1) всі ці пакети можуть передаватися одним абонентом (коли інші абоненти не хочуть передавати). Але зазвичай в мережі чергуються пакети, послані різними абонентами (мал. 4.2).

Мал. 4.2. Передача пакетів в мережі між декількома абонентами

Структура і розміри пакету в кожній мережі жорстко визначені стандартом на дану мережу і зв'язані, перш за все, з апаратурними особливостями даної мережі, вибраною топологією і типом середовища передачі інформації. Крім того, ці параметри залежать від використовуваного протоколу (порядку обміну інформацією).

Але існують деякі загальні принципи формування структури пакету, які враховують характерні особливості обміну інформацією по будь-яких локальних мережах. Найчастіше пакет містить в собі наступні основні поля або частини (мал. 4.3):

Мал. 4.3. Типова структура пакету

• Стартова комбінація бітів або преамбула, яка забезпечує попереднє налаштування апаратури адаптера або іншого мережевого пристрою на прийом і обробку пакету. Це поле може бути повністю відсутнім або ж зводитися до єдиного стартового біта.

• Мережева адреса (ідентифікатор) приймаючого абонента, тобто індивідуальний або груповий номер, привласнений кожному приймаючому абонентові в мережі. Ця адреса дозволяє приймачу розпізнати пакет, адресований йому особисто, групі, в яку він входить, або всім абонентам мережі одночасно (при широкому мовленні).

• Мережева адреса (ідентифікатор) передавального абонента, тобто індивідуальний номер, привласнений кожному передавальному абонентові. Ця адреса інформує приймаючого абонента, звідки прийшов даний пакет. Включення в пакет адреси передавача необхідне у тому випадку, коли одному приймачу можуть поперемінно приходити пакети від різних передавачів.

• Службова інформація, яка може вказувати на типа пакету, його номер, розмір, формат, маршрут його доставки, на те, що з ним треба робити приймачу і так далі

• Дані (поле даних) – це та інформація, ради передачі якої використовується пакет. На відміну від всіх останніх полів пакету поле даних має змінну довжину, яка, власне, і визначає повну довжину пакету. Існують спеціальні пакети, що управляють, які не мають поля даних. Їх можна розглядати як мережеві команди. Пакети, що включають поле даних, називаються інформаційними пакетами. Пакети, що управляють, можуть виконувати функцію почала і кінця сеансу зв'язку, підтвердження прийому інформаційного пакету, запиту інформаційного пакету і так далі.

• Контрольна сума пакету - це числовий код, що формується передавачем за певними правилами і що містить в згорнутому виді інформацію про увесь пакет. Приймач, повторюючи обчислення, зроблені передавачем, з прийнятим пакетом, порівнює їх результат з контрольною сумою і робить висновок про правильність або помилковість передачі пакету. Якщо пакет помилковий, то приймач просить його повторну передачу. Зазвичай використовується циклічна контрольна сума(CRC). Детальніше про це розказано в главі 7.

• Стопова комбінація служить для інформування апаратури приймаючого абонента про закінчення пакету, забезпечує вихід апаратури приймача із стану прийому. Це поле може бути відсутнім, якщо використовується код, що саме синхронізується, дозволяє визначати момент закінчення передачі пакету.

Мал. 4.4. Вкладення кадру в пакет

Нерідко в структурі пакету виділяють всього три поля:

- Початкове поле пакету(чи заголовок пакету), що управляє, тобто поле, що включає стартову комбінацію, мережеві адреси приймача і передавача, а також службову інформацію.

- Поле даних пакету.

- Кінцеве поле пакету(укладення, трейлер), що управляє, куди входять контрольна сума і стопова комбінація, а також, можливо, службова інформація.

Як уже згадувалося, окрім терміну " пакет"(packet) в літературі також нерідко зустрічається термін " кадр"(frame). Іноді під цими термінами мається на увазі одно і те ж. Але іноді мається на увазі, що кадр і пакет розрізняються. Причому єдності в поясненні цих відмінностей не спостерігається.

У деяких джерелах стверджується, що кадр вкладений в пакет. В цьому випадку усі перераховані поля пакету окрім преамбули і стопової комбінації відносяться до кадру(мал. 4.4). Наприклад, в описах мережі Ethernet говориться, що у кінці преамбули передається ознака початку кадру.

У інших, навпаки, підтримується думка про те, що пакет вкладений в кадр. І тоді під пакетом мається на увазі тільки інформація, що міститься в кадрі, який передається по мережі і забезпечений службовими полями.

В процесі сеансу обміну інформацією по мережі між передавальним і приймаючим абонентами відбувається обмін інформаційними пакетами, що управляють, за встановленими правилами, що називаються протоколом обміну. Це дозволяє забезпечити надійну передачу інформації при будь-якій інтенсивності обміну по мережі.

Приклад простого протоколу показаний на мал. 4.5.

Мал. 4.5. Приклад обміну пакетами при сеансі зв'язку

Сеанс обміну розпочинається із запиту передавачем готовності приймача прийняти дані. Для цього використовується пакет ", що управляє, Запит". Якщо приймач не готовий, він відмовляється від сеансу спеціальним пакетом, що управляє. У разі, коли приймач готовий, він посилає пакет ", що у відповідь управляє, Готовність". Потім починається власне передача даних. При цьому на кожен отриманий інформаційний пакет приймач відповідає пакетом ", що управляє, Підтвердження". У разі, коли пакет даних переданий з помилками, у відповідь на нього приймач просить повторну передачу. Закінчується сеанс пакетом ", що управляє, Кінець", яким передавач повідомляє про розрив зв'язку. Існує безліч стандартних протоколів, які використовують як передачу з підтвердженням(з гарантованою доставкою пакету), так і передачу без підтвердження(без гарантії доставки пакету). Детальніше про протоколи обміну буде розказано в наступній главі.

При реальному обміні по мережі застосовуються багаторівневі протоколи, кожен з рівнів яких припускає свою структуру пакету(адресацію, інформацію, що управляє, формат даних і так далі). Адже протоколи високих рівнів мають справу з такими поняттями, як файл-сервер або додаток, що просить дані у іншого застосування, і цілком можуть не мати уявлення ні про тип апаратури мережі, ні про метод управління обміном. Усі пакети більш високих рівнів послідовно вкладаються в передаваний пакет, точніше, в полі даних передаваного пакету(мал. 4.6). Цей процес послідовної упаковки даних для передачі називається також інкапсуляцією пакетів.

Мал. 4.6. Багаторівнева система вкладення пакетів

Кожен наступний пакет, що вкладається, може містити власну службову інформацію, розташовану як до даних(заголовок), так і після них(трейлер), причому її призначення може бути різним. Безумовно, доля допоміжної інформації в пакетах при цьому зростає з кожним наступним рівнем, що знижує ефективну швидкість передачі даних. Для збільшення цієї швидкості прийнятніше, щоб протоколи обміну були простіші, і рівнів цих протоколів було менше. Інакше ніяка швидкість передачі бітів не допоможе, і швидка мережа може передавати файл довше, ніж повільна мережа, яка користується простішим протоколом

Зворотний процес послідовного розпаковування даних приймачем називається декапсуляцією пакетів.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Організація харчування глядачів спортивних змагань	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.002 сек.