Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

5.1.2. Сервисы, предоставляемые транспортному уровню

Сетевой уровень предоставляет транспортному уровню сервисы через интерфейс между сетевым и транспортным уровнями. Важным вопросом является именно то, какой именно вид сервиса сетевой уровень предоставляет транспортному. Разработка таких сервисов требует особой аккуратности и при этом необходимо учитывать следующее:

♦ Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора.

♦ Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих подсетей с маршрутизаторами.

♦ Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации, даже между локальными и глобальными сетями..

Находясь в рамках поставленной перед ними задачи, разработчики оказываются абсолютно свободными в написании детальной спецификации сервисов, которые должны предоставляться транспортному уровню. Эта свобода часто вырождается в яростную борьбу между двумя непримиримыми группировками. В центре дискуссии оказывается вопрос о том, какие сервисы должен предоставлять сетевой уровень — ориентированные на соединение или не требующие соединений.

Один лагерь (представленный интернет-сообществом) заявляет, что работа маршрутизаторов заключается исключительно в перемещении с места на место пакетов, и больше ни в чем. С этой точки зрения (основанной на примерно сорокалетнем опыте работы с реальными компьютерными сетями), сеть обладает врожденной ненадежностью, вне зависимости от того, как она спроектирована. Хосты должны учитывать это и защищаться от ошибок своими силами (то есть заниматься обнаружением и исправлением ошибок), а также самостоятельно управлять потоком.

Из этого следует, что сетевой сервис должен быть сервисом, не требующим установки соединения и состоящим в основном из примитивов SEND PACKET (послать пакет) и RECEIVE PACKET (принять пакет). В частности, сюда нельзя включать упорядочивание пакетов и контроль потока — все равно эти действия будет выполнять хост. От того что одна и та же работа будет выполнена дважды, качество обслуживания не повысится. Такое рассуждение — пример применения «сквозного» принципа( end-to-end argument), оказавшего значительное влияние на формирование Интернета (Saltzer и др., 1984). Кроме того, каждый пакет должен содержать полный адрес получателя, так как пересылка производится независимо от предшествующих пакетов.

Другой лагерь, представленный телефонными компаниями, утверждает, что сеть должна предоставлять надежный, ориентированный на соединение сервис. Они утверждают, что 100 лет успешного управления телефонными системами по всему миру — это серьезный аргумент в их пользу. По их мнению, качество обслуживания является определяющим фактором, и без установления соединения в сети очень сложно добиться каких-либо приемлемых результатов, особенно когда дело касается трафика реального масштаба времени — например, передачи голоса и видео.

Этот спор остается актуальным даже по прошествии нескольких десятков лет. Раньше самые распространенные сети передачи данных (такие как X.25, использовавшаяся в 70-х, и популярная в 80-х Frame Relay) были ориентированы на соединение. Однако после появления ARPANET и на ранних этапах развития Интернета сетевые уровни без установления соединения стали чрезвычайно популярными. Сейчас протокол IP является вездесущим символом успеха. На его популярность не повлияло даже появление ориентированной на соединение технологии ATM, созданной в 80-х годах с целью заменить IP: в настоящее время ATM используется только в отдельных случаях, тогда как в ведении IP оказываются все телефонные сети. Однако с ростом требований к качеству обслуживания развитие Интернета предполагает появление новых возможностей, ориентированных на соединение. В качестве примеров таких технологий можно привести MPLS (MultiProtocol Label Switching, «мультипротокольная коммутация по меткам»), о которой мы поговорим в этой главе, и VLAN, которую мы рассматривали в главе 4. Обе эти технологии сейчас широко используются.

5.1.3. Реализация сервиса без установления соединения

Рассмотрев два класса сервисов, которые сетевой уровень может предоставлять своим пользователям, можно перейти к обсуждению устройства этого уровня. Возможны два варианта в зависимости от типа сервиса. Если предоставляется сервис без установления соединения, пакеты внедряются в сеть по отдельности, и их маршруты рассчитываются независимо. При этом никакой предварительной настройки не требуется. В этом случае пакеты часто называют дейтаграммами (datagrams), по аналогии с телеграммами, а сети соответственно дейтаграммными (datagram network). При использовании сервиса, ориентированного на соединение, весь путь от маршрутизатора-отправителя до маршрутизатора-получателя должен быть установлен до начала передачи каких-либо пакетов данных. Такое соединение называется виртуальным каналом (VC, Virtual Circuit), по аналогии с физическими каналами, устанавливаемыми в телефонной системе. Сеть при этом называется сетью виртуального канала (virtual-circuit network). В этом разделе мы обсудим дейтаграммные сети; в следующем разделе — сети виртуального канала.