Компьютерные сети

До настоящего момента основным объектом нашего внимания являлась узловая задержка, то есть задержка, обусловленная отдельными маршрутизаторами. Теперь пришло время оценить общую задержку передачи пакета от отправителя до адресата. Для этого предположим, что на пути пакета находятся N – 1 маршрутизаторов, нагрузка в сети такова, что очереди отсутствуют или пренебрежимо малы, время обработки каждого маршрутизатора и отправителя равно d(oбp), скорость передачи линий связи составляет R бит/с, а время распространения сигнала по линии равно d(pacп). Все узловые задержки равны между собой, а их сумма дает общую задержку
d(общ)=N x (d(обр) + d(пер) + d(расп)).
Читать далее »

В рассмотренных выше примерах мы сделали допущение о том, что наш маршрутизатор способен хранить в буфере бесконечное число пакетов. Разумеется, на практике объем буферов не только конечен, но и весьма ограничен, поскольку придание маршрутизаторам способности хранить большое количество пакетов значительно повышает их стоимость. Это, в свою очередь, означает, что на практике задержка ожидания также не может быть бесконечной. Если буфер окажется заполненным до конца, то для размещения нового пакета не останется свободного места, и этот пакет будет потерян. С точки зрения оконечных систем это приведете тому, что пакет, переданный отправителем, не будет получен адресатом. Очевидно, что чем выше интенсивность трафика, тем выше вероятность потери пакета. Таким образом, передача через узлы сети характеризуется не только длительностями задержек, но и вероятностями потери пакетов. Как мы увидим в следующих главах, потерянный пакет подлежит повторной отправке либо сетевым приложением, либо транспортным уровнем протокола.

Наиболее сложным и интересным видом задержек, возникающих при передаче пакетов, является задержка ожидания d(ожид). Эта величина имеет настолько важное значение для сетевых технологий, что ей посвящены десятки книг и сотни научных статей. Сейчас мы не будем излишне углубляться в теорию массового обслуживания и рассмотрим задержку ожидания и ее последствия лишь в общем плане.
Читать далее »

Те, кто впервые приступает к изучению компьютерных сетей, нередко не могут уяснить разницы между задержкой передачи и задержкой распространения.

Действительно, разница между этими понятиями хотя и не очевидна, но весьма важна. Задержка передачи — это суммарное время, требуемое для освобождения пакетом места в буфере и зависящее от скорости передачи по линии связи и размера пакета, но не от длины линии связи. Задержка распространения — это время, требуемое для передачи бита по линии связи, зависящее от ее длины, однако никак не зависящее ни от длины пакета, ни от скорости передачи.
Читать далее »

После генерации сигнала, несущего информацию о передаваемом бите, этот сигнал распространяется по линии связи, достигая маршрутизатора В. Время, необходимое для передачи сигнала по линии связи, называется задержкой распространения и определяется длиной линии и физическими свойствами передающей среды (оптоволокна, меди в витой паре и т. п.). Скорость распространения сигнала лежит в пределах от 2 х 108 м/с до 3 х 108 м/с, то есть сравнима со скоростью света. Чтобы определить задержку распространения для конкретной линии связи, необходимо разделить ее длину на скорость распространения сигнала. Чаще всего время распространения составляет несколько миллисекунд.
Читать далее »

Предполагая, что пакеты обслуживаются в порядке их поступления в очередь (такая модель обслуживания является доминирующей в сетях с коммутацией пакетов), мы приходим к выводу, что наш пакет будет передан после окончания передачи всех пакетов, стоящих в очереди перед ним. Пусть L — длина пакета, a R — скорость передачи пакета по линии связи, тогда задержка передачи равна L/R. Задержку передачи также называют задержкой накопления (см. раздел «Ядро компьютерных сетей» в этой главе). Как и задержка ожидания, задержка распространения варьируется от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд.

Находясь в очереди, пакет подвергается задержке ожидания дальнейшей передачи по линии связи к маршрутизатору В. Время задержки ожидания зависит от числа пакетов, стоящих в очереди, и может значительно варьироваться в различных маршрутизаторах на пути пакета. Если загрузка линии связи невысока, то время ожидания пакета, как правило, либо нулевое, либо незначительное, однако в случае перегруженности линии оно может многократно увеличиться. Позже мы увидим, что длина очереди на момент появления очередного пакета является функцией интенсивности и характера трафика пакетов. Как правило, задержка ожидания составляет от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд.

Время, необходимое для чтения заголовка пакета и определения дальнейшего маршрута, составляет часть задержки узловой обработки. На задержку обработки могут также оказывать влияние и другие факторы, например необходимость проверки искажений битов пакета при передаче. Типичным временем задержки обработки в высокоскоростных маршрутизаторах являются единицы микросекунд. После окончания обработки пакета маршрутизатор при необходимости помещает его в очередь линии связи с маршрутизатором В. Мы вернемся к принципам работы маршрутизаторов в главе 4, где рассмотрим их более детально.

Давайте рассмотрим перечисленные раньше виды задержек (рис. 1.18). Путь передаваемого пакета включает фрагмент от передающего хоста до маршрутизатора В, внутри которого находится маршрутизатор А. Линия связи, соединяющая маршрутизаторы А и В, имеет выходной буфер со стороны маршрутизатора А, предназначенный для хранения пакетов, находящихся в очереди. Приняв пакет, маршрутизатор А анализирует его заголовок, чтобы определить направление дальнейшей передачи пакета, и отсылает пакет в нужную линию связи. Очевидно, что мгновенное начало дальнейшей передачи возможно лишь в том случае, когда линия связи свободна, то есть по ней не ведется передача других пакетов, а также при отсутствии очереди на передачу. Если хотя бы одно из этих двух условий не выполняется, пакет будет вынужден встать в очередь.
Читать далее »

Ознакомившись с основными элементами архитектуры Интернета — приложениями, оконечными системами, протоколами передачи, маршрутизаторами и линиями связи, давайте подробнее рассмотрим процесс передачи пакета от одной оконечной системы к другой. Перемещаясь от отправителя к получателю, пакет проходит через последовательность маршрутизаторов и линий связи. Каждый узел на пути пакета вызывает различные виды задержек пакета, наиболее значимыми из которых являются задержка узловой обработки, задержка ожидания, задержка передачи и задержка распространения. Сумма всех перечисленных задержек называется суммарной узловой задержкой пакета. Для углубленного представления процесса коммутации пакетов в частности и работы компьютерных сетей в целом необходимо хорошо представлять природу и влияние каждого из видов задержек на передачу пакетов.