A csomagok és szerkezete
A helyi hálózatokban lévő információk általában különféle részekben kerülnek továbbításra, különböző forrásokban csomagokként. keretek vagy blokkok. A csomagok maximális hossza szigorúan korlátozott (általában néhány kilobájt). A csomag hossza alulról is korlátozott (általában több tucat bájt). A csomagátvitel választása számos fontos szempontot tartalmaz.
A helyi hálózat - amint már említettük - magas színvonalú, átlátható kommunikációt kell biztosítania a hálózat minden előfizetőjének (számítógépeinek). A legfontosabb paraméter az úgynevezett hozzáférési idő, amelyet az előfizető átvitelre való készségének (amikor az adatátvitele van) és az átvitel kezdetének időpontja között meghatározott időintervallum határozza meg. Ez a várakozási idő az előfizető számára az adás megkezdéséhez. Természetesen nem lehet túl nagy, ellenkező esetben az alkalmazások közötti információátvitel valós és integrált sebessége nagyban csökken a nagysebességű kommunikációnál is.
Az átvitel megkezdésének várakozása annak a ténynek tudható be, hogy a hálózatban egyidejűleg több átvitel nem fordulhat elő (minden esetben a topológiák, a busz és a gyűrű esetében). Mindig van egy adó és egy vevő (ritkán - több vevő). Ellenkező esetben a különböző távadók információi összekeverednek és eltorzulnak. E tekintetben az előfizetők egymás után továbbítják az adataikat. És minden egyes előfizetőnek, mielőtt elkezdené az átvitelt, meg kell várnia a sorát. Ez a várakozási idő a soron, és van hozzáférési idő.
Ha az összes szükséges információt egy előfizető egyszerre továbbította, folyamatosan, csomagokba osztás nélkül. akkor ez hosszú távon az előfizető monopolisztikus lefoglalását vonná maga után. Minden más előfizetőnek meg kell várnia az összes információ átvitelének végét, amely több esetben akár tíz másodperc vagy perc is lehet (pl. Amikor a teljes merevlemez tartalmát másolja). Annak érdekében, hogy kiegyenlítsék az összes előfizető jogait, valamint hogy a hálózathoz való hozzáférési időt és az összes információhoz való átviteli sebességet megközelítőleg azonosak legyenek, korlátozott számú csomagokat (kereteket) alkalmaznak. Az is fontos, hogy nagy információs tömbök továbbítása esetén a zavarok és hibák miatti hiba valószínűsége meglehetősen magas. Például, ha a helyi hálózatok egyetlen hibájának valószínűsége 10 -8, akkor a 10 kb / s-os csomag 10-es valószínűséggel torzul. és a 10 Mbit hosszúságú tömb már 10 -1 valószínűséggel rendelkezik. Ráadásul sokkal nehezebb hibát észlelni több megabájt tömbben, mint egy több kilobájtos csomagban. Ha hibát talál, akkor meg kell ismételnie az egész nagy tömb átvitelét. De még egy nagy tömb ismételt továbbításakor is nagy a hiba valószínűsége, és ez a folyamat határozatlan ideig megismételhető, ha a tömb túlságosan nagy.
Viszonylag nagy csomagok viszont előnyösek a nagyon kis csomagoknál. például egy byte (8 bites) vagy szó szerint (16 bites vagy 32 bites) információ továbbítása előtt.
Van egy optimális hossz a csomag (vagy az optimális csomagtartományok hossza), ahol az átlagos sebesség az információcsere a hálózaton keresztül lesz maximális. Ez a hossz nem konstans érték, hanem az interferencia szintjétől, a csere kezelésének módjától, a hálózat előfizetőinek számától, a továbbított információk jellegétől és sok más tényezőtől függ. Van egy sor hosszúság, amely közel van az optimumhoz.
Így a hálózatban az információcsere folyamata a csomagok összevonása. amelyek mindegyike az előfizetőtől az előfizető felé továbbított információt tartalmaz.
Ábra. 4.1. Csomagok továbbítása a hálózatba két előfizető között
Speciális esetben (4.1. Ábra), mindegyik csomagot egy előfizető továbbíthatja (ha más előfizetők nem akarnak továbbítani). De általában a hálózaton alternatív csomagokat. különböző előfizetők által küldött (4.2. ábra).
Ábra. 4.2. Csomagok továbbítása a több előfizető között
A csomagok struktúráját és méreteit az egyes hálózatokban mereven határozzák meg a hálózat szabványa, és elsősorban a hálózat hardver jellemzőivel, a kiválasztott topológiával és az információátviteli közeg típusával kapcsolódnak össze. Ezenkívül ezek a paraméterek a használt protokolltól (az információcsere sorrendjétől) függenek.
De van néhány általános alapelv a csomag szerkezetére vonatkozóan. amelyek figyelembe veszik az információcsere jellegzetességeit minden helyi hálózaton.
Leggyakrabban a csomag a következő fő mezőket vagy részeket tartalmazza (4.3. Ábra):
Ábra. 4.3. Tipikus csomagstruktúra
Kezdõbillentyû kombináció vagy preambulum, amely lehetõvé teszi az adapter vagy más hálózati eszköz elõre konfigurálását a csomag fogadására és feldolgozására. Ez a mező teljesen hiányozhat, vagy csökkenthető egyetlen kezdő bitre.
· Szervizinformációk, amelyek jelezhetik a csomag típusát. számát, méretét, formátumát, szállítási módját, a vevő által megfogalmazott dolgokat stb.
· Az adatok (adatmező) azok a információk, amelyek a csomag továbbításának érdekében használhatók. A csomag többi mezőjével ellentétben az adatmező változó hosszúságú, amely valójában meghatározza a csomag teljes hosszát. Vannak különleges ellenőrző csomagok. amelyeknek nincs adatmezőjük. Hálózati parancsoknak tekinthetők. Csomagokat. beleértve az adatmezőt is, az információs csomagok. A vezérlő csomagok elvégezhetik a kommunikációs folyamat indításának és befejezésének funkcióját, elismerve az információs csomag vételét. információs csomag kérése stb.
· A stopkombináció arra szolgál, hogy tájékoztassa a fogadó készüléket a csomag végéről. biztosítja a vevőegység kimenetét a fogadó államtól. Ez a mező hiányozhat, ha önszinkronizáló kódot használnak. Ez lehetővé teszi a csomag átvitelének végét.
Ábra. 4.4. A keret egy csomagban való tárolása
Gyakran a csomag szerkezetében csak három területen van:
· Csomagadatmező.
· A csomag végső ellenőrzési területe (következtetés, pótkocsi), amely magában foglalja az ellenőrzőösszeget és a stopkombinációt, valamint esetleg a szolgáltatási információkat.
Amint már említettük, a "csomag" (csomag) kifejezés mellett a "keret" kifejezés gyakran megtalálható a szakirodalomban. Néha ezek a kifejezések ugyanazt jelentik. De néha feltételezzük, hogy a keret és a csomag eltérő. És nincs egység a különbségek magyarázatában.
Egyes források szerint a keret beágyazódik a csomagba. Ebben az esetben a csomag összes felsorolt mezője, az előtag és a stop kombináció kivételével, hivatkozik a keretre (4.4. Ábra). Például az Ethernet hálózati leírásokban azt mondják, hogy a keret kezdete a preambulum végén kerül elküldésre.
Más esetekben ezzel ellentétben a véleményt támasztják alá, hogy a csomagot a keretbe zárják. És akkor a csomag csak információ. a keretben található. amelyet a hálózaton keresztül továbbítanak, és szolgáltatási mezőkkel van felszerelve.
Az összetévesztés elkerülése érdekében ebben a kurzusban a "csomag" kifejezést érthetőbbé és univerzálisabbá kell tenni.
Az átviteli és a fogadó előfizetők között a hálózaton keresztül történő információcsere során az információs és vezérlő csomagok a megállapított szabályok szerint kerülnek kicserélésre, az úgynevezett csere-protokollnak. Ez lehetővé teszi az információk megbízható átvitelét a hálózat bármely intenzitásán keresztül.
Egy egyszerű protokoll példáját az 1. ábra mutatja. 4.5.
Ábra. 4.5. Példa a csomagcserére egy kommunikációs munkamenet során
Ábra. 4.6. Többszintű csomagküldő rendszer
Mindegyik egymásba ágyazott csomag tartalmazhat saját szolgáltatásinformációkat, amelyek mind az adatok (fejléc) előtt, mind pedig utána (a pótkocsi) helyezkednek el, és céljai eltérőek lehetnek. Kétségtelen, hogy a csomagokban lévő segédadatok aránya növekszik minden további szinten, ami csökkenti a tényleges adatsebességet. Ennek a sebességnek a növeléséhez előnyös, ha az adatcsere-protokollok egyszerűbbek, és ezeknek a protokolloknak a szintje kisebb. Ellenkező esetben a bitsebesség nem fog segíteni, és a gyors hálózat továbbadhat egy fájlt hosszabb ideig, mint egy lassú hálózatot. amely egyszerűbb protokollt használ.
A vevő által végzett adatcsomagok egymás utáni kicsomagolásának fordított folyamatát csomagdecsodikálásnak nevezzük.