Komunikacja



Komunikacja
 
Jak nazywać i tłumaczyć
nazwy?
    Pierwszym elementem komunikacji
sieciowej jest sposób nazywania systemów występujących w sieci. Aby procesy
na dwóch różnych stanowiskach mogły wymieniać między sobą informacje,
muszą się jakoś identyfikować. W obrębie systemu komputerowego każdy
proces ma swój identyfikator, który może służyć jako adres komunikatu.
Procesy w zdalnych systemach z reguły identyfikuje się za pomocą pary <nazwa
komputera, identyfikator>. Nazwa komputera jest z reguły
identyfikatorem alfanumerycznym, co znacznie ułatwia użytkownikom posługiwanie
się nią. Jednak nazwy wygodne są dla ludzi, dla komputerów szybsze i
prostsze są liczby, co sprawia, że musi istnieć mechanizm tłumaczenia nazwy
komputera w sieci na jego identyfikator, na podstawie którego sprzęt sieciowy
określi położenie systemu docelowego. W przypadku nazw komputerów sieciowych
istnieją dwie możliwości. Pierwsza możliwość polega na tym, że każdy
komputer może mieć plik danych zawierający nazwy i adresy wszystkich pozostałych
komputerów osiągalnych przez sieć. Wadą jest tu konieczność uaktualniania
plików danych we wszystkich komputerach w sieci, przy dodawaniu do niej bądź
usuwaniu z niej jakiegoś komputera. Druga z możliwości polega na
upowszechnianiu informacji między systemami w sieci. Trzeba jednak w takiej
sieci zastosować protokół upowszechniania i odzyskiwania informacji.
   
Pierwsza
z tych metod używana była początkowo w sieci Internet, jednak z czasem zaczęto
stosować drugą metodę – DNS (domenowe usługi nazewnicze), z której
korzysta się do dnia dzisiejszego. Zanim wprowadzono domenowe usługi
nazewnicze wszystkie komputery w sieci Internet musiały mieć kopie pliku, który
zawierał nazwy i adresy wszystkich komputerów w sieci, a każda zmiana w tym
pliku musiała być zarejestrowana w pewnym stanowisku i wszystkie inne
komputery musiały okresowo kopiować uaktualniony plik z tego stanowiska, aby móc
kontaktować się z nowymi systemami lub uwzględniać zmiany w adresach
komputerów sieciowych.
Trzy
popularne strategie
wyboru trasy
   
Jeśli
istnieje tylko jedna fizyczna droga od A do B (np. w sieci gwiaździstej), to
komunikat musi zostać przesłany tą drogą. Jednak w przypadku, gdy istnieje
wiele fizycznych dróg między A i B, wówczas mamy do czynienia z kilkoma możliwymi
trasami. Każde stanowisko ma tablicę tras, która wskazuje alternatywne drogi,
których możemy użyć przy przesyłaniu komunikatu do innych stanowisk.
Tablica ta może zawierać informacje o szybkości, czy też koszcie różnych
połączeń. Przy określaniu tras możemy korzystać z trzech
najpopularniejszych schematów.


Pierwszy z nich to trwałe
wyznaczanie trasy. Droga ze stanowiska A do stanowiska B jest z góry określona
i nie zmienia się (korzystanie z niej może jedynie uniemożliwić awaria sprzętu).
Zwykle wybieramy najkrótszą drogę w celu zminimalizowania kosztów
komunikacji.

Drugim popularnym schematem
jest metoda obwodu wirtualnego, w której droga z A do B jest ustalana na
czas trwania jednej sesji. Komunikaty wysyłane ze stanowiska A do B podczas różnych
sesji mogą być przesyłane różnymi drogami.

Trzecim sposobem jest dynamiczne
wyznaczanie trasy, w którym drogę przesyłania komunikatu z A do B wybiera
się przed wysłaniem tego komunikatu. Poszczególnym komunikatom mogą zostać
przypisane różne drogi, np. stanowisko A decyduje, by przesłać komunikat do
stanowiska D, D przesyła ten komunikat do stanowiska C, które z kolei przesyła
komunikat do stanowiska B. Z reguły stanowisko posyła komunikat do innego
stanowiska łączem, które w tym czasie jest najmniej używane.

Jak postępować z pakietami?
    Z reguły komunikaty mają
zmienną długość. Aby uprościć projekt systemu, komunikację implementuje
się przy użyciu komunikatów o stałej długości, które noszą nazwę pakietów,
ramek czy też detagramów. Informacja mieszcząca się w jednym pakiecie może
być wysyłana do miejsca przeznaczenia jako komunikat bezpołączeniowy, który
może być zawodny lub niezawodny. W przypadku komunikatu bezpołączeniowego
zawodnego nie gwarantuje się nadawcy, czy pakiet dotarł do celu, natomiast w
pakietach niezawodnych, z miejsca docelowego pakietu wysyłany jest pakiet
zawiadamiający o dotarciu pakietu źródłowego do celu. Jeżeli komunikat jest
za długi, aby pomieścić się w jednym pakiecie lub też pakiety muszą
przechodzić między komunikującymi się stronami należy ustanowić połączenie.
Najpopularniejsze strategie połączeń
    W procesach można tworzyć
„sesje” komunikacji w celu wymiany informacji. Istnieje kilka sposobów na
połączenie par procesów, które mają się komunikować przez sieć.
Najpopularniejsze z nich to: komutowanie łączy, komutowanie komunikatów,
komutowanie pakietów.


W przypadku komutowania
łączy ustala się między dwoma procesami komunikacji stałe fizyczne połączenie.
Łącze to zostaje przydzielone na czas trwania komunikacji i żaden inny proces
nie może go użyć w tym czasie.

Przy komutowaniu pakietów,
komunikat logiczny można podzielić na pewną liczbę pakietów. Każdy pakiet
może być wysyłany osobno do miejsca przeznaczenia, a zatem musi zawierać
razem z danymi adres miejsca nadania oraz adres docelowy. Każdy pakiet może
przechodzić przez sieć inną drogą, przy czym po przybyciu do celu pakiety
muszą zostać z powrotem połączone w komunikat.

Przy komutowaniu komunikatów
ustala się czasowe łącze między dwoma procesami na czas przesyłania jednego
komunikatu. Łącza fizyczne są przydzielane dynamicznie korespondentom. Każdy
komunikat jest blokiem wyposażonym w pewne informacje systemowe, które umożliwiają
sieci komunikacyjnej poprawne przesłanie go do miejsca docelowego.

Jak rozwiązywać konfliktowe żądania
wobec sieci? 
    W zależności od kształtu
sieci jedno z łączy może łączyć więcej niż dwa stanowiska sieciowe, co może
sprawić, że kilka stanowisk będzie chciało jednocześnie przesłać przez
nie informacje (pojawia się to szczególnie w sieciach pierścieniowych). W
takim przypadku przesyłane informacje mogłyby ulec zniekształceniu. Jest
kilka metod unikania powtarzających się kolizji jak np.: wykrywanie
kolizji, przekazywanie żetonu, czy też stosowanie przegródek na komunikaty.


CSMA/CD: przed wysłaniem
komunikatu przez łącze stanowisko musi nasłuchiwać, czy przez łącze nie
jest przesyłany inny komunikat. Metoda ta nosi nazwę wielodostępu do łącza
z badaniem jego stanu (CSMA). Jeśli łącze jest wolne, stanowisko może
rozpocząć przesyłanie komunikatu, w przeciwnym razie musi zaczekać do czasu
aż łącze zostanie zwolnione. Jeśli dwa lub więcej stanowisk rozpocznie wysyłanie
komunikatów w dokładnie tym samym czasie, to zarejestrują one wykrycie
kolizji i zaprzestaną przesyłania. Po losowo wybranym przedziale czasu każde
stanowisko spróbuje od nowa. Główną wadą tego podejścia jest to, że gdy
system jest bardzo zajęty, może powstawać wiele kolizji, co spowoduje
pogorszenie wydajności systemu.

Przekazywanie żetonu:
komunikat specjalnego typu, zwany żetonem, krąży nieustannie w systemie
(najczęściej o strukturze pierścienia). Stanowisko, które chce przesłać
dane, musi czekać na nadejście żetonu, a następnie usuwa żeton z pierścienia
i rozpoczyna wysyłanie swoich komunikatów. Kiedy zakończy przekazywanie
komunikatów, ponownie przesyła żeton, co pozwala z kolei innemu stanowisku
odebrać i usunąć żeton, i rozpocząć wysyłanie swojego komunikatu. Zaletą
sieci z przekazywaniem żetonu jest stała wydajność. Podłączenie nowego
systemu do sieci nie spowoduje znacznego spadku wydajności, ale może wydłużyć
czas oczekiwania na żeton.

Przegródki na komunikaty:
w systemie (najczęściej o strukturze pierścieniowej) nieustannie krąży
pewna liczba stałej długości przegródek na komunikaty. W każdej przegródce
może znaleźć się komunikat o określonej długości oraz informacje dotyczące
źródła i miejsca przeznaczenia oraz stanu przegródki. Stanowisko, które
jest gotowe do wysłania komunikatu musi czekać, aż nadejdzie pusta przegródka,
wówczas wkłada do niej komunikat, określając odpowiednio informacje sterujące.
Gdy dociera do stanowiska, wówczas to stanowisko sprawdza informacje sterujące,
aby określić, czy komunikat zawarty w przegródce jest adresowany dla niego.
Jeśli nie, to wysyła go dalej, w przeciwnym razie usuwa komunikat, określając
informacje sterujące, aby wskazywały, że przegródka jest pusta (stanowisko
to może użyć tej przegródki do wysłania własnego komunikatu).