Предложенная нагрузка — это поток данных, поступающий от

30. Характеристики физических каналов.
Существует большое количество характеристик, связанных с передачей трафика через
физические каналы.
• Предложенная нагрузка — это поток данных, поступающий от пользователя на вход
сети. Предложенную нагрузку можно характеризовать скоростью поступления данных
в сеть в битах в секунду (или килобитах, мегабитах и т. д.).
• Скорость передачи данных (information rate или throughput, оба английских термина
используются равноправно) — это фактическая скорость потока данных, прошедшего
через сеть. Эта скорость может быть меньше, чем скорость предложенной нагрузки,
так
как
данные
в
сети
могут
искажаться
или
теряться.
• Емкость канала связи (capacity), называемая также пропускной способностью,
представляет собой максимально возможную скорость передачи информации по
каналу.
• Спецификой этой характеристики является то, что она отражает не только параметры
физической среды передачи, но и особенности выбранного способа передачи
дискретной информации по этой среде. Например, емкость канала связи в сети Ethernet
на оптическом волокне равна 10 Мбит/с. Эта скорость является предельно возможной
для
сочетания
технологии
Ethernet
и
оптического
волокна.
• Полоса пропускания (bandwidth) — этот термин может ввести в заблуждение, по
тому, что он используется в двух разных значениях. Во-первых, с его помощью могут
характеризовать среду передачи. В этом случае он означает ширину полосы частот,
которую линия передает без существенных искажений. Из этого определения понятно
происхождение термина. Во-вторых, термин «полоса пропускания» используется как
синоним термина емкость канала связи. В первом случае полоса пропускания
измеряется в герцах (Гц), во втором — в битах в секунду. Различать значения термина
нужно по контексту, хотя иногда это достаточно трудно. Конечно, лучше было бы
применять разные термины для различных характеристик, но существуют традиции,
которые изменить трудно. Такое двойное использование термина «полоса
пропускания» уже вошло во многие стандарты и книги, поэтому и в данной книге мы
будем
следовать
сложившемуся
подходу.
• Дуплексный канал обеспечивает одновременную передачу информации в обоих
направлениях. Дуплексный канал может состоять их двух физических сред, каждая их
которых используется для передачи информации только в одном направлении.
Возможен вариант, когда одна среда служит для одновременной передачи встречных
потоков, в этом случае применяют дополнительные методы выделения каждого потока
из
суммарного
сигнала.
• Полудуплексный канал также обеспечивает передачу информации в обоих
направлениях, но не одновременно, а по очереди. То есть в течение определенного
периода времени информация передается в одном направлении, а в течение
следующего
периода
—
в
обратном.
• Симплексный канал позволяет передавать информацию только в одном направлении.
Часто дуплексный канал состоит из двух симплексных каналов.
31. Простейшие протоколы канала данных. Симплексный старт-стопный
протокол.
Теперь снимем одно из ограничений предыдущего протокола - способность сетевого
уровня обрабатывать поступающие данные сколь угодно быстро. Все остальные
предположения остаются в силе: канал абсолютно надежный, трафик
однонаправленный.
Основная проблема - как предотвратить ситуацию, когда отправитель «заваливает»
данными получателя. Если получателю требуется время Δt, чтобы исполнить
from_physical_layer плюс to_network_layer, то отправитель должен передавать данные
со средней скоростью один кадр в Δt.
Решением такой проблемы может быть введение коротких специальных служебных
сообщений. Получатель, получив один или несколько кадров, отправляет отправителю
короткий специальный кадр, означающий, что отправитель может передавать
следующий.
32. Простейшие протоколы канала данных. Симплексный протокол для
канала с шумом.
Основная проблема при передаче состоит в том, что кадр с подтверждением о
получении может потеряться целиком. Как отличить кадр, переданный первый раз, от
кадра, переданного повторно?
Одно из очевидных решений - нумерация передаваемых кадров. Однако сколько места
отводить под эту нумерацию? Поскольку проблема различения стоит для кадров m и
m+1, то достаточно одного разряда. 0 - для только что посланного кадра и 1 - для
следующего ожидаемого. Все кадры, не содержащие корректной нумерации, просто
сбрасываются при приеме.
33. Протоколы скользящего окна.
В рассмотренных выше протоколах канального уровня кадры передавались только в
одном направлении. Для передачи в обоих направлениях можно потребовать на
физическом уровне двух симплексных каналов. Один для передачи кадров, другой для передачи подтверждений. Однако использование канала только для подтверждений
- довольно дорогое удовольствие. Можно смешивать кадры с данными и кадры с
подтверждениями на одном канале. Это, конечно. решение проблемы, но по-прежнему
на подтверждения будет тратиться полезная пропускная способность канала.
А что, если для подтверждения использовать полезные кадры с данными? Получатель
не сразу отправляет подтверждение, а ожидает от сетевого уровня очередного пакета.
Как только такой пакет возникает, то канальный уровень помещает в кадр с пакетом
также уведомление о получении в специальное поле ack. Такой прием позволяет
полнее использовать имеющуюся пропускную способность канала. Меньше кадров меньше прерываний на канальном уровне на их обработку, меньше затрат на
буферизацию.
Однако применение этой идеи усложняет протокол. Что делать, если тайм-аут у
отправителя на получения подтверждения заканчивается, а с сетевого уровня
получателя не поступает запроса на передачу пакета? Поэтому на канальном уровне
должен быть фиксированный интервал времени, в течение которого канальный
уровень ждет от сетевого попутного кадра. Если до истечения этого срока пакет с
сетевого уровня не поступил, то канальный уровень отправляет подтверждение
отдельным кадром.
Рассмотренный здесь протокол является представителем класса протоколов
скользящего окна. Кроме вышесказанного, протоколы этого класса делают следующее:
у отправителя и получателя есть определенная константа n - число кадров, которое
отправитель может послать, не ожидая подтверждения для каждого кадра. По мере
получения подтверждений отправленные кадры будут сбрасываться из буфера
отправителя, и буфер будет пополняться новыми кадрами.
Мы уже сталкивались с подобными протоколами (старт-стопный протокол). В них n
было равно 1. Обычно n=2k-1. У получателя и отправителя есть набор
последовательных чисел - номеров кадров, которые отправитель может отправить, не
ожидая подтверждения каждого. Эти кадры образуют окно отправки. Аналогично, у
получателя есть буфер для получения и временного хранения получаемых кадров окно получения.
Хотя в этих условиях у отправителя есть определенная свобода в порядке отправления
кадров, мы по-прежнему будем считать, что кадры отправляют в соответствии с
порядковыми номерами. У окон отправки и получения есть верхняя и нижняя границы.
Порядковые номера кадров в окне отправки - кадры отправленные, но не
подтвержденные. Как только от сетевого уровня поступил еще один пакет, ему
присваивают первый свободный наибольший номер, и верхняя граница окна
отправителя поднимается. Как только приходит подтверждение, нижняя граница окна
поднимается. Таким образом, в окне все время находятся неподтвержденные кадры.