Что такое пакетная передача данных

Принципы пакетной передачи.

Режимы передачи данных. Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи, приемник.

Приемником могут быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство.

Это может быть файл базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение.

Для характеристики процесса обмена сообщениями в вычислительной сети по каналам связи используются следующие понятия: режим передачи, код передачи, тип синхронизации.

Существуют три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный.

Симплексный режим – передача данных только в одном направлении. Примером симплексного режима передачи является система, в которой информация, собираемая с помощью датчиков, передается для обработки на ЭВМ. В вычислительных сетях симплексная передача практически не используется.

Пример работы в полудуплексном режиме – разведчик, передающий в Центр информацию, а затем принимающий инструкции из Центра.

Дуплексный режим – одновременные передача и прием сообщений. Дуплексный режим является наиболее скоростным режимом работы и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи. Пример дуплексного режима – телефонный разговор.

При цифровом или узкополосном способе передачи данные передаются в их естественном виде на единой частоте. Узкополосный способ позволяет передавать только цифровую информацию, обеспечивает в каждый данный момент времени возможность использования передающей среды только двумя пользователями и допускает нормальную работу только на ограниченном расстоянии (длина линии связи не более 1000 м). В то же время узкополосный способ передачи обеспечивает высокую скорость обмена данными – до 10 Мбит/с и позволяет создавать легко конфигурируемые вычислительные сети. Подавляющее число локальных вычислительных сетей использует узкополосную передачу.

Аналоговый способ передачи цифровых данных (рис. 6.11) обеспечивает широкополосную передачу за счет использования в одном канале сигналов различных несущих частот.

Пакетная передача данных – это фундаментальная техника передачи данных по одной линии связи между множеством компьютеров.

Если несколько компьютеров делят между собой один и тот же ресурс (принтер, локальную сеть, базу данных и прочее), то такой ресурс называют разделенным. При этом возникает вопрос, как правильно распределить этот совместно используемый ресурс, чтобы «всем досталось поровну»? Для разделенных сетей передачи данных этот вопрос решается благодаря передаче данных с помощью пакетов.

Действительно, как быть, если по одной и той же сети (в смысле – линии связи) от компьютера A к компьютеру B надо передать один файл, а от компьютера C компьютеру D надо передать другой файл? Можно дождаться окончания передачи от A к B, и затем приступить к передаче от C к D. Но если к сети подключено много компьютеров, а не четыре, то тогда такие ожидания могут длиться часами.

Альтернатива – ограничить количество данных, которые компьютер может послать единовременно. Для этого компьютеры должны разбивать передаваемую информацию на очень мелкие порции (пакеты), подписывать на каждом пакете имена отправителя и адресата, и по очереди отправлять в сеть свои пакеты. Сеть становится конвейером, по которому каждый компьютер имеет поочередный доступ: когда подходит очередь до конкретного компьютера, он отсылает один пакет и передает эстафету другому. Такая идея называется коммутацией пакетов, а порция данных, отсылаемая в единицу времени, называется пакетом.

Пакетную передачу данных используют сеть Интернет, локальные и территориально-распределенные сети. Каждый компьютер в таких сетях имеет свой уникальный номер, называемый адресом. Для правильной адресации в каждый пакет включаются адреса отправляющего и принимающего компьютера.

Источник

Пакетная передача данных

Сеть Интернет относится к сетям пакетной передачи данных.

Каждый пакет состоит из заголовка и информационной части.

Адресация

Чтобы информация безошибочно могла передаваться с одного компьютера на другой, необходимо наличие уникальных адресов, с помощью которых можно однозначно определить (идентифицировать) получателя информации. Подобно тому, как обычная почта доставляет почтовые отправления по адресам, включающим в себя область, город, улицу, дом, квартиру, так и в сети Internet информационные пакеты доставляются по адресам, только в адресе указываются не дома и улицы, а номера сетей, к которым подключен компьютер-получатель и номера самих компьютеров в этих сетях.

Итак, каждый компьютер, подключенный к сети Internet, имеет физический адрес (IP-адрес).

IP-адрес —это уникальный номер, однозначно идентифицирующий компьютер в Internet.

IP-адрес представляет собой четыре десятичных числа (от 0 до 255), разделенных точками, например, 194.67.67.97 (после последнего числа точка не ставится). Каждое число соответствует информационному объему в 1 байт или 8 бит.

IP-адреса соединенных компьютеров.

Доменная система именставит в соответствие числовому IP-адресу компьютера уникальное доменное имя

Доменные имена и IP-адреса распределяются международным координационным центром доменных имен и IP-адресов (ICANN), в который входят по 5 представителей от каждого континента.

Основным преимуществом этой системы является наглядность. Адрес разбивается на несколько полей, причем ни количество полей, ни их размер не ограничены.

Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня — домены второго уровня — домены третьего уровня. Домены верхнего уровня бывают двух типов: географические (двухбуквенные — каждой стране соответствует двухбуквенный код) и административные (трехбуквенные).

России принадлежит географический домен ru. Давно существующие серверы могут относиться к домену su (СССР).

Все DNS-адреса преобразуются в IP-адреса с помощью специальных DNS-серверов, которые на узлах сети извлекают из баз данных символические имена и заменяют их физическими адресами компьютеров. На базе DNS-адресов строятся также адреса электронной почты и адреса информационных ресурсов Интернета.

IP-адрес или соответствующее ему доменное имя позволяют однозначно идентифицировать компьютер в сети Internet, но дело в том, что на компьютере может присутствовать множество различной информации в различных форматах, например, в виде файлов, электронных сообщений, страниц и т.п. Для того, чтобы можно было безошибочно получать нужную информацию и в нужном формате используется строка символов, которую называют универсальный указатель ресурса. Эта строка однозначно идентифицирует любой ресурс в сети Internet. Именно такая строка отображается вадресной строке браузера, когда мы осуществляем поиск в Internet

Универсальный указатель ресурса или URL(Universal Resource Locator) включает в себя протокол доступа к документу, доменное имя или IP-адрес сервера, на котором находится документ, а также путь к файлу и имя файла:

s UEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAPQFAAAAAA== «/>http://yandex.ru/info/search.html

либо: http://213.82.46.1/info/search.html

В данном примере использован наиболее часто используемый протокол http:// – протокол передачи гипертекста.

Примечание: если имя файла не указано, то используется имя файла по умолчанию index.htm (index.html), либо default.htm (default.html).

Дата добавления: 2015-12-01 ; просмотров: 1378 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Пакетная коммутация

Передача небольших битов данных по различным сетям называется пакетной коммутацией. Эти пакеты данных разбиваются на блоки, чтобы быстрее и эффективнее передавать их по сети. Он разрезается на пакеты данных в одном устройстве, а от этого устройства отправляется в другое, чтобы достичь места назначения, где все пакеты данных собираются и собираются заново. [1] Проще говоря, это способ разбиения файлов данных на более мелкие пакеты или части для того, чтобы лучше передавать их по разным сетям.

Cодержание

Функциональность

Когда пользователи отправляют файл данных по сети, они часто отправляются не как целые документы, а как небольшие пакеты данных. Файл размером 5 мегабайт будет разделен на 512 байтовых пакетов, которые затем будут отправлены по сети. Каждый пакет содержит заголовок, содержащий 2 сетевых IP адреса:

Кроме того, заголовок также содержит число, которое определяет количество пакетов, содержащихся во всем фактическом файле данных. Когда пакеты теряются в сети, они отскакивают вокруг. Подскакиванием подразумевается передача пакета данных с одного маршрутизатора на другой до тех пор, пока он не достигнет IP-адреса конечного пункта назначения. Когда в сети остается несколько пакетов потерянных данных, это приводит к перегрузке сети и может замедлить работу всей системы. Для решения этой проблемы в заголовок был включен подсчет хмеля. Относится к количеству случаев, когда пакет данных может передаваться с одного маршрутизатора на другой. Максимальное количество прыжков назначается для каждого пакета. Это число прыжков уменьшается каждый раз, когда пакет проходит через маршрутизатор. Когда достигается максимальное количество переходов до прибытия пакета в пункт назначения, он удаляется этим маршрутизатором. Это одна из причин потери пакетов. [2]

Режимы

Двумя основными режимами пакетной коммутации являются

Пакетная коммутация без подключения

Каждый отдельный пакет в этом типе сети пакетной коммутации содержит полную информацию о маршрутизации и индивидуально маршрутизируется внутри сети до адреса назначения. Могут быть несколько режимов передачи, которые зависят от различных нагрузок на доступные узлы в сети. В этой системе каждый из пакетов соответствует инструкциям, представленным в заголовке пакета. Сюда входит информация, необходимая для облегчения повторной сборки пакетов данных с целью создания всего файла данных. [3]

Пакетная коммутация с ориентацией на подключение

Этот режим пакетной коммутации также называется виртуальной коммутацией цепей. Отдельные пакеты данных в этом режиме передаются последовательно по заранее определенному и идентифицированному маршруту. Эти пакеты собираются с помощью уникального порядкового номера и затем транспортируются по сети на определенный IP-адрес назначения в порядке убывания. Нет необходимости включать адресную информацию в пакет для этого режима. [4]

Эффекты

Исторически сложилось так, что протокол коммутации каналов обычно используется с ISDN соединением для телефонных сетей. [5] Пакетная коммутация является его альтернативой. Ниже приведены некоторые из плюсов и минусов использования пакетной коммутации с коммутатором цепи:

Профессионалы

Против

История

Пакетная коммутация, как и разработка гипертекста, является концепцией, которая может быть приписана Полу Барану в начале 1960-х годов, а затем независимо, через несколько лет, Дональду Дэвису и Леонарду Кляйнроку. Исследования Дэвиса и Кляйнрока в области коммутации цифровых сообщений помогли Барану построить ARPANET или первую сеть пакетной коммутации, которой, как стало известно позже, смогут пользоваться многие, как и Интернет.

«Эта концепция пакетной коммутации представляла собой радикальный сдвиг парадигмы от преобладающей модели сетей связи, использующих выделенные аналоговые схемы, построенные в первую очередь для аудиосвязи, и создала новую модель дискретных цифровых систем, разбивающих сообщения на отдельные пакеты, которые передаются независимо и затем собираются обратно в исходное сообщение на дальнем конце». [6]

Источник

Пакет

Пакет также известен как датаграмма. Он состоит из контрольной информации и данных пользователя. С помощью этой контрольной информации, он помогает предоставить данные для доставки полезной нагрузки. Как правило, эта контрольная информация содержится в заголовках пакетов и трейлерах. Модуль данных маршрутизируется между пунктом отправления и пунктом назначения через Интернет или даже к любой другой сети с пакетной коммутацией. [1] Это контейнер или ящик, который передает данные по TCP или IP-сети и внутренним сетям.

Пакет также рассматривается как наиболее фундаментальный логический арбитраж данных, передаваемых по защищенной сети. Кроме того, он представляет собой наименьший объем данных, который может проходить через систему за один раз. Пакет TCP или IP-сети содержит несколько частей информации, которая включает в себя данные, которые он несет, источник назначения IP-адресов, и любые другие ограничения, которые необходимы для качества обслуживания и обработки пакетов. [2]

Cодержание

Функциональность

Когда узел в определенной сети отправляет данные через Интернет, он передает кадр пакетной передачи данных через коммутатор до того, как достигнет маршрутизатора. После просмотра IP-адресов получателя маршрутизатор инкапсулирует данные и направляет их к получателю. Данные, которые будут инкапсулированы в пакет, который будет передаваться по сети. Пакеты содержат два разных типа информации для достижения цели полностью и правильно. Это контрольная информация и информация, которую он будет носить с собой. Управляющая информация имеет адреса назначения источника, формат секвенирования, обнаружение ошибок и механизмы исправления, все это помогает обеспечить оптимальную доставку данных. Обычно он расположен в заголовке и трейлере, который инкапсулирует данные пользователя между ними.

Кроме того, пакет обычно содержит источник, назначение, данные, размер и любую другую полезную информацию, которая поможет пакету добраться до нужного места и собраться заново. Данные, которые будут переданы через Интернет, будут отправлены в виде одного или нескольких пакетов. Наиболее распространенным посылаемым пакетом является пакет TCP. Размер пакета просто ограничен, поэтому большая часть данных, которые будут отправлены по сети, будет разбита на несколько пакетов перед отправкой, и они будут собраны обратно вместе при получении. Когда пакет уже передан по сети, маршрутизаторы и сетевые коммутаторы исследуют пакет и его источник, чтобы помочь направить его в нужное место. [3] Во время передачи сетевые пакеты могут быть сброшены. Если пакет не будет принят или возникнет ошибка, он будет отправлен снова.

Структура пакета

Точная структура пакета зависит от протоколов; обычный пакет обычно включает в себя две секции, заголовок и полезную нагрузку. Раздел полезной нагрузки пакета содержит фактические данные, которые передаются; [4] иногда это небольшая часть файла, страницы веб-сайта или других передач, поскольку отдельные пакеты также относительно малы. Основная функция этих пакетов заключается в том, чтобы эффективно осуществлять передачу данных по сети. Разбиение большого файла на более мелкие пакеты поможет обеспечить успешную передачу каждой секции. Если пакет не будет получен или будет сброшен, необходимо повторно отправить только те пакеты, которые были сброшены. Если при передаче данных возникнет перегрузка сети из-за одновременной передачи нескольких пакетов, оставшиеся пакеты могут быть перенаправлены по менее загруженному пути.

Пакеты различаются в зависимости от структуры и функциональности в зависимости от протоколов, которые будут их реализовывать. Часть коммутации пакетов пропускает пакеты в интернет, и каждый из них находит свой путь к месту назначения более эффективным для отправки пакетов. [5] Этот механизм использует базовую структуру Интернета бесплатно, что считается основной причиной того, что VoIP-вызовы и интернет-вызовы являются наиболее бесплатными или очень дешевыми. Суть в том, что данные передаются в пакетах по цифровым сетям, и все данные, которые мы потребляем, будь то текст, аудио, изображения или видео, разбиваются на пакеты, которые собираются в наших устройствах или компьютерах. По этой причине в некоторых случаях, когда картинка загружается при длительном соединении, кусочки появляются один за другим.

Если какой-либо файл отправляется из одного места в другое в интернете, TCP разделит данные на куски эффективного размера для маршрутизации. Эта схема пакетной коммутации является одним из наиболее эффективных способов обработки передачи данных по беспроводной сети, такой как Интернет.

Компоненты

История

Дональд Дэвис впервые придумал термин «пакет» в 1965 году. Он используется для описания сегмента данных, который передается с одного компьютера или устройства на другой по сети. [6] Он используется, потому что разделяет данные на фрагменты, что помогает более эффективно использовать информацию и предотвращает привязку сетевых ресурсов к одному, большему файлу.

Источник

Пакетная передача данных

Чаще пользователей интересуют сотовые сети. Второе поколение 2G существенно ускорило пакетную передачу данных. Ключом явилось использование технологии GPRS. Последующие стандарты, включая поколения 5G, считают исключительно надстройками. Сети предпочитают работать со структурированной информацией, добиваясь весомых преимуществ: повышение скорости, возможность коррекции ошибок, оптимизация логистики, постдоставка. Современный интернет – услуга сугубо пакетированная.

Пакет

Пакет – определённым образом сформированный объем данных, передаваемых сетью.

Почему использование упорядоченной структуры позволяет ускорить отправку? Информация будет передаваться небольшими порциями. Вместо частотной, временной коммутации каналов начинают применять пакетную. Аппаратура располагает большими возможностями автоматизации, оптимизации распределения ресурсов меж абонентами. Становится доступным назначить каждому устройству скорость, реализуя заявленные операторами тарифные планы.

Простейшее определение даёт журнал Наука и жизнь (№11, 2000):

Направление в сети интернете выбирает IP-маршрутизатор. Мобильной связью заведуют базовые вышки. Сменяющиеся поколения пакетной передачи заставляют провайдеров модернизировать оборудование. Относиться легкомысленно нельзя – клиенты заклюют. Так Билайн, имевший подавляющее преимущество, отдал ветку первенства МТС. Мегафон идёт вдогонку. Сегодня выигрывает правильно избравший дорогу.

Структура

Преамбулу, формат определяет протокол. Последовательный порт RS-232 предусматривает наличие стартовых битов. Заголовок иногда содержит адрес абонента, обязательно присутствует полезная информация, опционально – контрольная. Длина пакета (MTU), измеряемая байтами, строго фиксирована. Меж посылками соблюдают интервал молчания. Антонимом называют непрерывную передачу информации последовательностью битов.

Структура слоёв OSI:

TCP-сегмент, являющийся составной частью датаграммы IP-протокола, содержит несколько пакетов, разбитых кадрами. Представление данных определено стандартом. PPP использует 8-битные байты, специальные элементы выступают разделителями. Эксперты, объясняя новичкам понятие пакета, предлагают модель письма:

Заголовок IP-пакета содержит следующие набор сведений:

Адрес

Сетевые пакеты снабжены двумя адресами:

Выявление/коррекция ошибок

Поддерживается различными слоями протокола. Распространённые методики контроля:

Иногда возможна модификация битых пакетов промежуточными звеньями передачи.

Счётчик прыжков

Встретив ошибку сети, пакет должен перестать бесцельно грузить сеть. Посланию назначают время жизни. Величина снижается каждой промежуточной точкой. Увидев нулевое время жизни, устройства уничтожают информацию. Сети Ethernet, лишённые возможности контролировать процесс аннулирования, подвергаются широковещательным штормам. Часть вызвана намеренной атакой хакеров.

Длина

Иногда размер указывают прямо, отдельные сети эксплуатируют принцип временного деления канала.

Приоритет

QoS стал притчей во языцех, отнимая 20% полосы пропускания сети, используемой для передачи приоритетных пакетов «срочно».

Полезная нагрузка

Непосредственно информационное сообщение, контрольная информация.

Примеры

Структурированные данные помогли увеличить производительность отдельных областей науки/техники.

Пакетный поток MPEG

Спецификация пакетированной передачи (PES) определена стандартом MPEG-2. Любопытный нюанс: использующие технологию программы ПК выполняют аналогичную работу, минуя сеть.

Заголовок

Опциональный заголовок

Технология призвана ускорить сети второго поколения сотовой связи. Пакетную передачу считают европейским ответом развитию концепции цифровой передачи CDPD (начало 90-х) и режиму i-mode. Основу GPRS составил разработанный ранее (1991-1993) стандарт CELLPAC. Пакетную передачу внедрили в 2000 году, окончив эпоху второго поколения сотовых сетей, создав пристройки:

Стандарт предполагает передачу IP-пакетов, реализуя туннельный протокол.

Функции

Туннельный протокол

Группа протоколов специально предназначена доставлять пакеты посредством беспроводной связи. Используется сетями GSM, UMTS, LTE. LTE существенно увеличивает скорость, благодаря модернизации ядра сети, использованию сигнальных процессоров, структура пакетов наследуется от GPRS и HSPA. Система запрос-ответ блокирует лишний расход ресурсов. Предваряя отправку сообщения, точка оценивает доступность получателя, создаёт туннель – канал передачи информации. Словами 3GPP, туннельный протокол означает – вариант IPv6-интерфейса. Структурно образован тремя составляющими:

Заголовок идентичен TCP/UDP. Пример версии 1:

Туннель позволяет менять абоненту местоположение, заведуя непрерывной передачей информации.

Туннель наводится меж узлами – точками, поддерживающими GPRS. Каждая снабжена входным Gn-интерфейсом. Имеются 2 глобальные разновидности:

Точка доступа

Имеет несколько определений:

После формирования телефоном PDP-пакета выбирается APN (имя точки доступа). Настройки вводят вручную, либо заказывают автоматические. Точка доступа заведует отправкой адресов ДНС-серверу, получением адреса IP ресурса. Затем начинается передача контента:

PDP-контекст

Контекст пакетированного протокола данных (IP, X.25, FrameRelay) – структура, передаваемая участникам связи. Содержит информацию о сессии абонента. Мобильный телефон, запрашивающий информацию, формирует структуру, направляя ближайшему звену цепи:

Опорные точки и интерфейсы

Некоторые экземпляры рассматриваемых структур упоминались выше. Интерфейсы:

GPRS расширял функционал GSM, HSPA выполняет аналогичную роль касательно UMTS. Различаются два подвида:

Потоки разнесены ввиду разных техник, скоростей. Протоколы пакетной передачи удваивают скорости оригинального стандарта.

HSDPA

Усовершенствованный вариант протокола третьего поколения. Чаще называют 3G+, 3.5 G, Turbo G. Представлен пятым релизом 3GPP. Седьмой выпуск ввёл понятие HSPA+, предоставляющий преимущества благодаря:

Наконец, релиз 11 достиг планки 337,5 Мбит/с.

HSUPA

Добавляет новый транспортный канал. Последовали улучшения, дублирующие HSDPA:

Пакетная передача дополнена принципом гарантированного запроса. Оболочка выбирает количество абонентов, устанавливает время связи. Разрешается передача данных без авторизации, используется VoIP. Скорость устанавливается по факту соединения. Контролируемый оболочкой звонок получается заданные характеристики.

Источник