Предотвращение переполнения данными (управление потоком)

Предотвращение воздействия посторонних пакетов.

Одна из причин задержки в системе коммутации пакетов вызвана применением промежуточного накопления. Пакет, поступивший в коммутатор пакетов, помещается в очередь. Если пакеты поступают быстрее, чем может перенаправить коммутатор, очередь ожидающих пакетов будет большой и задержка может оказаться чрезмерной. Чрезмерные задержки могут привести к появлению ошибок, связанных с воздействием задержавшихся в очереди пакетов. Например, рассмотрим такую последовательность событий:

§ Два компьютера согласовывают между собой сеанс связи в 13:00.

§ Один компьютер отправляет последовательность из десяти пакетов на другой.

§ В результате сбоя аппаратного обеспечения пакет 3 задерживается.

§ Для установки нарушения передачи данных изменяются маршруты.

§ Программное обеспечение протокола компьютера-отправителя повторно передаёт пакет 3, и он вместе с остальными пакетами передается без ошибок.

§ В 13:05 оба компьютера снова согласовывают между собой сеанс обмена данными.

§ После прибытия второго пакета поступает задержанная копия пакета 3, принадлежащая к предыдущему сеансу связи.

§ Поступает пакет 3, принадлежащий ко второму сеансу связи.

К сожалению, если протокол не был тщательно спроектирован, то пакет из предыдущего сеанса связи может быть принят в следующем сеансе связи, а правильный пакет отброшен как дубликат.

Посторонние пакеты могут также появляться при передаче управляющих пакетов. Например, в протоколах часто применяется передача специальных управляющих пакетов для прекращения сеанса обмена данными. Получение копии запроса на разрыв связи из предыдущего сеанса может заставить программное обеспечение протокола преждевременно прервать текущий сеанс.

Для предотвращения воздействия пакетов, принадлежащих к другим сеансам, в протоколах предусматривается обозначение каждого сеанса уникальным идентификатором (например, с указанием времени установления сеанса), и эти уникальным идентификатором обозначается каждый пакет. Программное обеспечение протокола отбрасывает все поступившие пакеты, которые содержат неправильный идентификатор. Идентификатор не должен использоваться повторно до истечения достаточно большого интервала времени (например, нескольких часов).

Не все компьютеры работают с одинаковой скоростью. Если компьютер-отправитель передаёт данные по сети быстрее, чем может обрабатывать получатель, возникает переполнение данными, что приводит к их потере. Для устранения этой проблемы применяется несколько методов под общим названием управление потоком данных.

Одной из самых простейших форм управления потоком является передача с остановками. В этом случае отправитель ожидает разрешения на передачу каждого пакета. Когда получатель готов к приёму следующего пакета, он отправляет управляющее сообщение, обычно в форме подтверждения. Данный способ решает эту проблему, но использование этого метода может привести к крайне неэффективному использованию пропускной способности сети.

Пример. Пусть есть сеть с пропускной способностью 2 Мбит/сек. Размер пакета 1000 байтов. Время задержки составляет 50 мс. Отправитель должен при использовании данного метода ждать 100 мс перед отправкой следующего пакета. Частота передачи одного пакета тогда составит 10 пакетов/секунду, что эквивалентно 80000 бит/сек (8*1000*10 – байты переводим в биты и учитываем число пакетов в секунду). Таким образом, мы имеем КПД = 4 % от пропускной способности сети.

Для достижения более высокой производительности передачи данных применяется метод управления потоком данных, который называется скользящим окном. В данном случае отправитель и получатель запрограммированы на использование окна постоянного размера. Окном постоянного размера называется объём данных, который может быть передан до получения подтверждения. Например, отправитель и получатель могут согласовать между собой размер окна, равный четырём пакетам. Отправитель приступает к отправке данных, выбирает данные для заполнения первого окна и передаёт соответствующие фреймы. Если нужна дополнительная надёжность, отправитель сохраняет копии фреймов на тот случай, если потребуется повторная передача. Получатель должен иметь наготове буферное пространство для получения всего окна. Если пакет поступает по порядку, то компьютер-получатель передаёт пакет приложению-получателю и отправляет отправителю подтверждение. Получив подтверждение, отправитель отбрасывает копию подтверждённого пакета и передаёт следующий пакет.

Неотправленные пакеты

Отправленные пакеты

Применение метода скользящего окна позволяет резко повысить производительность. Потенциальное повышение производительности можно представить формулой:

T_w = T_g*W,

	8N		2(N+e)

где T_w – производительность, которая может быть достигнута при использовании метода скользящего окна;

T_g – производительность, которая может быть достигнута при передаче с остановками;

W – размер окна.

Поскольку производительность канала не может быть бесконечной, то практически T_w вычисляется по формуле:

T_w = min (B, T_g*W),

где B – пропускная способность канала.

Дата добавления: 2014-01-06