Технология коммутации пакетов

Лекция 1. Введение в инфокоммуникационные системы и сети.

Краткая история компьютерных сетей

Первые коммуникационные сети

К середине 20-го века электронные средства коммуникации, развивавшиеся уже более столетия, были широко распространены как в Европе, так и в США. Эти пер­вые коммуникационные сети были весьма разнообразны, однако все они передавали только закодированные сигналы. Позже они стали способны передавать голос.

В этом разделе приводится краткая история развития первых коммуникацион­ных сетей.

Телеграфные кабели

В начале 19-го века во Франции была создана первая оптическая телеграфная сеть, пе­редававшая информацию с потрясающей для того времени скоростью — 20 символов в се­кунду. Тогда же Сэмюель Морзе (Samuel Morse) продемонстрировал электрический теле­граф, значительно подтолкнувший развитие коммуникационных сетей в США

Телефонная сеть: технология коммутации каналов

В конце 19-го века началось создание огромной телефонной сети. Однако лидеры этой технологии были не более дальновидны, чем в начале компьютерной эры. В 1876 году во внутренней памятной записке компании Western Union говорилось: "Так называемый телефон имеет слишком много недостатков, чтобы его можно было серь­езно рассматривать как средство коммуникации. Для нас это устройство бесполезно".

Несмотря на такое отношение к телефону, в 1880 году в Соединенных Штатах бы­ло 50 тыс. телефонных линий, а к I960 году телефонные линии покрыли все города и коммуникационная телефонная сеть стала глобальной.

В телефонных системах используется технология коммутации каналов. Когда один телефон посредством сети соединяется с другим телефоном, между ними замыкается электрическая цепь, т.е. устанавливается физический путь. При передаче голоса это работает вполне удовлетворительно, потому что звук переносится по проводу почти с постоянной скоростью передачи информации.

В сети с коммутацией каналов соединение устанавливается так, как показано на рис. 1.1. В течение сеанса связи по этой цепи проходят все сигналы. Если связь раз­рывается и устанавливается снова, то она может установиться по совсем другой цепи (на рис. 1.1 это отмечено пунктирной линией).

При передаче компьютерных данных эта технология работает менее удовлетво­рительно, так как компьютеры передают информацию "взрывообразно": интерва­лы максимальной интенсивности чередуются с интервалами низкой или нулевой интенсивности.

Технология коммутации пакетов

В 1960-х годах правительство США было заинтересовано в развитии компьютер­ных сетей, способных обеспечить связь военных организаций и основных учебных центров друг с другом. Поскольку это было в разгар холодной войны, сеть должна бы­ла обладать достаточной избыточностью и устойчивостью, чтобы надежно функцио­нировать в условиях реальной ядерной войны.

Исследователи Массачусетского технологического института (Massachusetts In­stitute of Technology — MIT), Института RAND (RAND Institute) и Национальной физической лаборатории (National Physical Laboratory — NPL, Англия) разработа­ли технологию, названную коммутацией пакетов, работавшую с взрывообразньгми порциями информации лучше, чем традиционная технология коммутации кана­лов. Таким образом, они заложили фундамент технологии коммуникации, ис­пользуемой сегодня в Internet.

Как показано на рис. 1.2, в сети с коммутацией пакетов соединение не устанавли­вается на все время сеанса связи. Напротив, отдельные пакеты данных могут переда­ваться различными путями. По одной и той же линии могут проходить сигналы раз­личных соединений, в то время как в технологии коммутации каналов линия полно­стью занимается соединением на протяжении всего сеанса связи.