สื่อที่ใช้ร่วมกัน

พารามิเตอร์อื่นที่แสดงลักษณะของการใช้ช่องทางการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันคือจำนวนโหนดที่เชื่อมต่อกับช่องทางดังกล่าว ในเครือข่ายโทรคมนาคม อินเทอร์เฟซหลายตัวเชื่อมต่อกับช่องสัญญาณเดียว การเชื่อมต่อหลายอินเทอร์เฟซนี้สร้างโทโพโลยี "รถโดยสารประจำทาง"บางครั้งเรียกว่าการเชื่อมต่อแบบเดซี่เชน ในกรณีเหล่านี้ทั้งหมด เกิดปัญหาในการประสานการใช้ช่องทางระหว่างอินเทอร์เฟซต่างๆ เกิดขึ้น ภาพด้านล่างแสดง ตัวเลือกต่างๆการแยกช่องทางการสื่อสารระหว่างอินเทอร์เฟซ

ข้าว. 5.6 สองช่องทางทางกายภาพทิศทางเดียว

บน รูปที่ 5.6สวิตช์ K1 และ K2 เชื่อมต่อกันด้วยสองทิศทางเดียว ช่องทางทางกายภาพ- ในกรณีนี้คือตัวส่งสัญญาณ อินเทอร์เฟซใช้งานอยู่และสื่อการส่งผ่านทางกายภาพอยู่ภายใต้การควบคุมทั้งหมด อินเทอร์เฟซแบบพาสซีฟรับเฉพาะข้อมูลเท่านั้น ไม่มีปัญหาในการแบ่งช่องระหว่างอินเทอร์เฟซ แต่งานของสตรีมข้อมูลแบบมัลติเพล็กซ์ในช่องยังคงเหมือนเดิม ในทางปฏิบัติ สองช่องทางเดียวที่ใช้การสื่อสารดูเพล็กซ์โดยทั่วไประหว่างอุปกรณ์ทั้งสองมักจะถูกพิจารณาว่าเป็นช่องทางเดียว ช่องดูเพล็กซ์และอินเทอร์เฟซทั้งสองของอุปกรณ์เดียวกันถือเป็นการส่งและรับส่วนของอินเทอร์เฟซเดียวกัน

ข้าว. 5.7 ช่องฮาล์ฟดูเพล็กซ์หนึ่งช่อง

บน รูปที่ 5.7สวิตช์ K1 และ K2 เชื่อมต่อกันด้วยช่องสัญญาณที่สามารถส่งข้อมูลได้ทั้งสองทิศทาง แต่จะสลับกันเท่านั้น ในกรณีนี้ จำเป็นต้องมีกลไกในการประสานงานการเข้าถึงอินเทอร์เฟซ K1 และ K2 ไปยังช่องสัญญาณดังกล่าว ลักษณะทั่วไปของตัวเลือกนี้คือกรณีที่แสดงใน ข้าว. 5.8เมื่อมีอินเทอร์เฟซหลาย ๆ (มากกว่าสอง) เชื่อมต่อกับช่องทางการสื่อสาร ก่อตัวเป็นบัสทั่วไป

ข้าว. 5.8 โครงการรถโดยสารทั่วไป

ช่องทางทางกายภาพที่ใช้ร่วมกันโดยหลายอินเทอร์เฟซเรียกว่าการแชร์ คำนี้ก็ยังใช้บ่อยเช่นกัน "สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกัน" (สื่อที่ใช้ร่วมกัน) การส่งข้อมูล ช่องทางการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันใช้สำหรับการสื่อสารแบบสลับต่อสวิตช์ คอมพิวเตอร์ต่อสวิตช์ และการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์

มีอยู่ วิธีต่างๆองค์กรต่างๆ การแบ่งปัน ถึง สายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกัน- ในบางกรณี จะใช้แนวทางแบบรวมศูนย์ เมื่อมีการควบคุมการเข้าถึง อุปกรณ์พิเศษ- ผู้ตัดสินในคนอื่น ๆ - กระจายอำนาจ ภายในคอมพิวเตอร์มีปัญหาในการแยกสายสื่อสารระหว่างกัน โมดูลต่างๆก็มีอยู่เช่นกัน - ตัวอย่างจะสามารถเข้าถึงได้ บัสระบบควบคุมโดยโปรเซสเซอร์หรือพิเศษ ผู้ตัดสินรถบัส- ในเครือข่าย องค์กรของการเข้าถึงสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันมีลักษณะเฉพาะของตัวเองเนื่องจากเวลาการแพร่กระจายของสัญญาณตามสายการสื่อสารนานขึ้น ซึ่งอาจทำให้ขั้นตอนการเจรจาการเข้าถึงลิงก์ใช้เวลานานเกินไป และทำให้ประสิทธิภาพของเครือข่ายลดลงอย่างมาก

ในเครือข่ายท้องถิ่น มีการใช้สื่อที่ใช้ร่วมกันบ่อยมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวทางนี้ได้ถูกนำมาใช้ใน เทคโนโลยีคลาสสิกอีเธอร์เน็ต, โทเค็นริง, FDDI ใน เครือข่ายระดับโลกสื่อที่ใช้ร่วมกันระหว่างอินเทอร์เฟซไม่ได้ถูกนำมาใช้จริงเนื่องจากความล่าช้าอย่างมากในการแพร่กระจายของสัญญาณตามช่องทางการสื่อสารที่ยาวนานนำไปสู่ขั้นตอนการเจรจาที่มีความยาวสำหรับการเข้าถึงสื่อที่ใช้ร่วมกันลดส่วนแบ่งของ การใช้ประโยชน์ช่องทางการสื่อสารในการส่งข้อมูลสมาชิก

ใน ปีที่ผ่านมามีแนวโน้มที่จะละทิ้งสื่อการส่งข้อมูลที่ใช้ร่วมกันในเครือข่ายท้องถิ่น เนื่องจากต้นทุนเครือข่ายที่ลดลงที่เกิดขึ้นนั้นมาพร้อมกับต้นทุนประสิทธิภาพ เครือข่ายสื่อที่ใช้ร่วมกัน ปริมาณมากโหนดจะทำงานช้ากว่าเครือข่ายที่คล้ายกันกับสายการสื่อสารแต่ละสายเสมอ ปริมาณงานที่ การแบ่งปันถูกแบ่งออกเป็นคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบนเครือข่าย บ่อยครั้งที่ต้องยอมรับการสูญเสียประสิทธิภาพนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของเครือข่าย ไม่เพียงแต่ในรุ่นคลาสสิกเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงเทคโนโลยีใหม่ที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อคุณโดยเฉพาะ เครือข่ายท้องถิ่นโหมดของสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันจะคงอยู่ ตัวอย่างเช่น นักพัฒนา เทคโนโลยีกิกะบิตอีเธอร์เน็ตซึ่งนำมาใช้เป็นมาตรฐานใหม่ในปี 1998 ได้รวมโหมดการแบ่งปันสื่อไว้ในข้อกำหนดพร้อมกับโหมดลิงก์แต่ละรายการ

ปัญหาการสับเปลี่ยนทั่วไป
หากโทโพโลยีเครือข่ายไม่ได้เชื่อมต่อโดยสมบูรณ์ การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างคู่โหนดปลายทาง (สมาชิก) โดยพลการจะต้องเกิดขึ้น กรณีทั่วไปผ่านโหนดการขนส่ง
เช่น ในเครือข่ายในรูป 1 โหนด 2 และ 4 ซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อกันโดยตรง ถูกบังคับให้ส่งข้อมูลผ่านโหนดการขนส่ง ซึ่งอาจเป็นได้ เช่น โหนด 1 และ 5 โหนด 1 ต้องถ่ายโอนข้อมูลจากอินเทอร์เฟซ A ไปยังอินเทอร์เฟซ B และโหนด 5 ต้องจากอินเทอร์เฟซ F ถึง B

ข้าว. 1. การสลับสมาชิกผ่านเครือข่ายโหนดการขนส่ง

ลำดับของโหนดการขนส่ง ( อินเทอร์เฟซเครือข่าย) ระหว่างทางจากผู้ส่งไปยังผู้รับเรียกว่า เส้นทาง .
ในตัวมาก ปริทัศน์งานการสลับ - งานในการเชื่อมต่อโหนดปลายผ่านเครือข่ายของโหนดการขนส่ง - สามารถแสดงเป็นงานเฉพาะหลายงานที่เกี่ยวข้องกัน:
1. การกำหนดกระแสข้อมูลที่ต้องวางเส้นทาง
2. การกำหนดเส้นทางการไหลของน้ำ
3. แจ้งเส้นทางที่พบไปยังโหนดเครือข่าย
4. การส่งเสริมการขาย - การรับรู้กระแสและ การสลับท้องถิ่นที่แต่ละโหนดการขนส่ง
5. มัลติเพล็กซ์และดีมัลติเพล็กซ์ของสตรีม

คำจำกัดความของการไหลของข้อมูล
เป็นที่แน่ชัดว่าหลายเส้นทางสามารถผ่านโหนดการผ่านแดนเดียวได้ ตัวอย่างเช่น ผ่านโหนด 5 จะส่งข้อมูลที่ส่งโดยโหนด 4 ไปยังแต่ละโหนดอื่น เช่นเดียวกับข้อมูลทั้งหมดที่มาถึงโหนด 3 และ 10 โหนดการผ่านแดนจะต้องเป็น สามารถรับรู้กระแสข้อมูลที่มาถึงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการส่งข้อมูลไปยังอินเทอร์เฟซที่นำไปสู่โหนดที่ต้องการอย่างแน่นอน

กระแสข้อมูล (กระแสข้อมูล กระแสข้อมูล) เรียกลำดับของข้อมูลที่รวมกันโดยชุดคุณลักษณะทั่วไปที่แยกข้อมูลนี้ออกจากการรับส่งข้อมูลเครือข่ายทั่วไป

ข้อมูลสามารถแสดงเป็นลำดับไบต์หรือรวมกันเป็นลำดับเพิ่มเติมได้ หน่วยขนาดใหญ่ข้อมูล - แพ็กเก็ต, เฟรม, เซลล์ ตัวอย่างเช่น ข้อมูลทั้งหมดที่มาจากคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งสามารถกำหนดเป็นสตรีมเดียว หรือสามารถแสดงเป็นชุดของสตรีมย่อยหลายรายการ ซึ่งแต่ละสตรีมมีที่อยู่ปลายทางเป็นคุณลักษณะเพิ่มเติม แต่ละสตรีมย่อยเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสตรีมย่อยของข้อมูลที่มีขนาดเล็กลงได้ เช่น ที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลที่แตกต่างกัน แอปพลิเคชันเครือข่าย — อีเมล, คัดลอกไฟล์, เข้าถึงเว็บเซิร์ฟเวอร์

แนวคิดเรื่องการไหลใช้ในการแก้ปัญหาต่างๆ งานเครือข่ายและขึ้นอยู่กับกรณีเฉพาะ ชุดคุณลักษณะที่เหมาะสมจะถูกกำหนด ในปัญหาการสลับ สาระสำคัญคือการถ่ายโอนข้อมูลจากโหนดปลายหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่ง เมื่อกำหนดโฟลว์ ที่อยู่ต้นทางและที่อยู่ปลายทางของข้อมูลควรทำหน้าที่เป็นลักษณะบังคับของโฟลว์อย่างชัดเจน จากนั้นแต่ละคู่ของโหนดปลายจะสอดคล้องกับหนึ่งโฟลว์และหนึ่งเส้นทาง

อย่างไรก็ตาม การกำหนดสตรีมด้วยที่อยู่เพียงคู่เดียวนั้นไม่เพียงพอเสมอไป หากโหนดปลายสุดคู่เดียวกันกำลังเรียกใช้แอปพลิเคชันหลายตัวที่มีการโต้ตอบผ่านเครือข่ายและต้องการสิ่งนั้น ความต้องการพิเศษการไหลของข้อมูลระหว่างโหนดปลายทั้งสองจะต้องแบ่งออกเป็นโฟลว์ย่อยหลายจุด เพื่อให้แต่ละโหนดสามารถมีเส้นทางของตัวเองได้ ในกรณีนี้ จะต้องเลือกเส้นทางโดยคำนึงถึงลักษณะของข้อมูลที่ถูกส่ง ตัวอย่างเช่นสำหรับ ไฟล์เซิร์ฟเวอร์เป็นสิ่งสำคัญที่ข้อมูลจำนวนมากที่ส่งผ่านจะถูกส่งผ่านช่องทางแบนด์วิธสูงและสำหรับ ระบบซอฟต์แวร์ควบคุมที่ส่งไปยังเครือข่าย ข้อความสั้น ๆ, ต้องมีการประมวลผลบังคับและทันทีเมื่อเลือกเส้นทาง, ความน่าเชื่อถือของสายสื่อสารและ ระดับต่ำสุดความล่าช้า ในตัวอย่างดังกล่าว ชุดของแอตทริบิวต์การไหลจะต้องได้รับการขยายเพื่อรวมข้อมูลที่ระบุแอปพลิเคชัน

นอกจากนี้ แม้ว่าข้อมูลที่มีความต้องการเดียวกันบนเครือข่าย ก็ยังสามารถวางเส้นทางได้หลายเส้นทางเพื่อให้เกิดการขนานกัน การใช้งานพร้อมกัน ช่องทางต่างๆและทำให้การถ่ายโอนข้อมูลเร็วขึ้น ใน ในกรณีนี้จำเป็นต้อง "แท็ก" ข้อมูลที่จะถูกส่งไปตามแต่ละเส้นทางเหล่านี้

แอตทริบิวต์ Flow สามารถมีความสำคัญระดับโลกหรือระดับท้องถิ่นได้ ในกรณีแรก จะกำหนดโฟลว์ภายในเครือข่ายทั้งหมดโดยไม่ซ้ำกัน และในกรณีที่สอง จะกำหนดโฟลว์ภายในโหนดการขนส่งเดียว คู่ของที่อยู่โหนดปลายสุดที่ไม่ซ้ำกันเพื่อระบุโฟลว์เป็นตัวอย่างของแอตทริบิวต์ส่วนกลาง ตัวอย่างของสัญญาณที่กำหนดการไหลภายในอุปกรณ์ในเครื่องคือหมายเลข (ตัวระบุ) ของอินเทอร์เฟซอุปกรณ์ที่ข้อมูลมา ตัวอย่างเช่น สามารถกำหนดค่าโหนด 1 (รูปที่ 1) เพื่อให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลทั้งหมดที่มาจากอินเทอร์เฟซ A ไปยังอินเทอร์เฟซ C และข้อมูลที่มาจากอินเทอร์เฟซ D ไปยังอินเทอร์เฟซ B กฎนี้อนุญาตให้คุณแยกสตรีมข้อมูลสองรายการ - ขาเข้าจากโหนด 2 และมาจากโหนด 7 - และกำหนดเส้นทางเพื่อขนส่งผ่านโหนดเครือข่ายที่แตกต่างกัน ในกรณีนี้คือข้อมูลจากโหนด 2 ถึงโหนด 8 และข้อมูลจากโหนด 7 ถึงโหนด 5

มีป้ายประเภทพิเศษ - ป้ายด้าย - ป้ายกำกับสามารถมีค่าส่วนกลางที่ระบุโฟลว์ภายในเครือข่ายโดยไม่ซ้ำกัน ในกรณีนี้ จะมีการกำหนดโฟลว์ให้ไม่เปลี่ยนแปลงตลอดเส้นทางทั้งหมดจากโหนดต้นทางไปยังโหนดปลายทาง เทคโนโลยีบางอย่างใช้ป้ายกำกับโฟลว์โลคอลซึ่งค่าจะเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกเมื่อข้อมูลจากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่ง

กำหนดหัวข้อ - นี่หมายถึงการจัดชุดสำหรับพวกเขา คุณสมบัติที่โดดเด่นบนพื้นฐานของสวิตช์ที่จะสามารถกำหนดเส้นทางการไหลตามเส้นทางที่มีไว้สำหรับสวิตช์เหล่านั้น

การกำหนดเส้นทาง
การกำหนดเส้นทาง กล่าวคือ ลำดับของโหนดการขนส่งและอินเทอร์เฟซที่ต้องส่งข้อมูลเพื่อส่งข้อมูลไปยังผู้รับ ถือเป็นงานที่ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการกำหนดค่าเครือข่ายมีหลายเส้นทางระหว่างคู่ ของการโต้ตอบอินเทอร์เฟซเครือข่าย หน้าที่ในการกำหนดเส้นทางคือการเลือกเส้นทางตั้งแต่หนึ่งเส้นทางขึ้นไปจากทั้งชุดนี้ และแม้ว่าในบางกรณี ชุดของเส้นทางที่มีอยู่และเส้นทางที่เลือกอาจตรงกัน แต่ส่วนใหญ่มักจะเลือกเส้นทางเดียวที่เหมาะสมที่สุด 1) ตามเกณฑ์บางประการ

เช่น เกณฑ์การคัดเลือก อาจกระทำการได้ เช่น

ปริมาณงานที่กำหนด;

ความแออัดของช่องทางการสื่อสาร

ความล่าช้าที่เกิดจากช่องทาง

จำนวนจุดเชื่อมต่อการขนส่งระหว่างกลาง

ความน่าเชื่อถือของช่องทางและโหนดการขนส่ง

โปรดทราบว่าแม้จะมีเส้นทางเดียวระหว่างโหนดปลายสุด การพิจารณาในโทโพโลยีเครือข่ายที่ซับซ้อนอาจเป็นงานที่ไม่สำคัญ

เส้นทางสามารถกำหนดได้เชิงประจักษ์ ("ด้วยตนเอง") โดยผู้ดูแลระบบเครือข่าย ซึ่งใช้การพิจารณาต่างๆ ที่มักจะไม่เป็นทางการ ในการวิเคราะห์โทโพโลยีเครือข่าย และระบุลำดับของอินเทอร์เฟซที่ข้อมูลจะต้องผ่านเพื่อเข้าถึงผู้รับ แรงจูงใจในการเลือกเส้นทางใดเส้นทางหนึ่งอาจเป็น: ข้อกำหนดพิเศษสำหรับเครือข่ายจาก หลากหลายชนิดแอปพลิเคชัน การตัดสินใจรับส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายของผู้ให้บริการรายใดรายหนึ่ง สมมติฐานเกี่ยวกับปริมาณการใช้งานสูงสุดบนลิงก์เครือข่ายบางลิงก์ ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัย

อย่างไรก็ตามแนวทางฮิวริสติกในการกำหนดเส้นทางสำหรับ เครือข่ายขนาดใหญ่ไม่เหมาะสำหรับโทโพโลยีที่ซับซ้อน ในกรณีนี้ งานนี้มักได้รับการแก้ไขโดยอัตโนมัติ เพื่อจุดประสงค์นี้ end nodes และอุปกรณ์เครือข่ายอื่น ๆ ได้รับการติดตั้งเป็นพิเศษ ซอฟต์แวร์ใครเป็นผู้จัด การแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันข้อความบริการทำให้แต่ละโหนดสามารถกำหนดแนวคิดเกี่ยวกับโทโพโลยีเครือข่ายของตนเองได้ จากนั้นจากการวิจัยครั้งนี้และ อัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์มีการกำหนดเส้นทางที่มีเหตุผลที่สุด

กำหนดเส้นทาง - กำหนดลำดับของโหนดการขนส่งและอินเทอร์เฟซที่ต้องส่งข้อมูลอย่างชัดเจนเพื่อส่งมอบไปยังผู้รับ

แจ้งเครือข่ายเกี่ยวกับเส้นทางที่เลือก
เมื่อกำหนดเส้นทางแล้ว (ทั้งด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติ) ควร "แจ้งเตือน" ไปยังอุปกรณ์ทั้งหมดในเครือข่าย ข้อความเส้นทางควรถ่ายทอดไปยังอุปกรณ์ขนส่งแต่ละเครื่องโดยประมาณข้อมูลต่อไปนี้: “หากข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับโฟลว์ n มาถึง จะต้องถูกส่งไปยังอินเทอร์เฟซ F”

ข้อความเส้นทางได้รับการประมวลผลโดยอุปกรณ์ขนส่ง ซึ่งส่งผลให้เกิดข้อความใหม่ การบันทึกวี เปลี่ยนตาราง ซึ่งแอตทริบิวต์ท้องถิ่นหรือส่วนกลางของโฟลว์ (เช่น ป้ายกำกับ หมายเลขอินเทอร์เฟซอินพุต หรือที่อยู่ปลายทาง) เชื่อมโยงกับหมายเลขอินเทอร์เฟซที่อุปกรณ์ควรส่งข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับโฟลว์นี้

ด้านล่างนี้เป็นส่วนหนึ่งของตารางการสลับที่มีรายการที่สร้างขึ้นตามข้อความเกี่ยวกับความจำเป็นในการถ่ายโอนโฟลว์ n ไปยังอินเทอร์เฟซ F

แน่นอนว่าโครงสร้างของข้อความเส้นทางและเนื้อหาของตารางการสลับนั้นขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีเฉพาะ แต่คุณสมบัติเหล่านี้ไม่ได้เปลี่ยนสาระสำคัญของกระบวนการที่เป็นปัญหา

การถ่ายโอนข้อมูลเกี่ยวกับเส้นทางที่เลือกตลอดจนการกำหนดเส้นทางสามารถทำได้ด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติ ผู้ดูแลระบบเครือข่ายสามารถแก้ไขเส้นทางได้โดยการกำหนดค่าอุปกรณ์ด้วยตนเอง เช่น การเดินสายไปที่ เวลานานอินเทอร์เฟซอินพุตและเอาต์พุตบางคู่ (นี่คือวิธีที่ "ผู้หญิงโทรศัพท์" ทำงานบนสวิตช์ตัวแรก) เขายังสามารถป้อนรายการเส้นทางลงในตารางสลับได้ด้วยความคิดริเริ่มของเขาเอง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโทโพโลยีของเครือข่ายและกระแสข้อมูลสามารถเปลี่ยนแปลงได้ (ความล้มเหลวหรือการเกิดขึ้นของโหนดกลางใหม่ การเปลี่ยนที่อยู่ หรือการกำหนดโฟลว์ใหม่) โซลูชันที่ยืดหยุ่นสำหรับปัญหาในการกำหนดและกำหนดเส้นทางจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์สถานะเครือข่ายและการอัปเดตอย่างต่อเนื่อง ของเส้นทางและตารางการสลับซึ่งต้องใช้เครื่องมืออัตโนมัติ

แจ้งเครือข่ายเกี่ยวกับเส้นทางที่พบ - หมายถึงการกำหนดค่าสวิตช์แต่ละตัวด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติเพื่อให้ "รู้" ว่าควรส่งสตรีมแต่ละรายการไปในทิศทางใด

โปรโมชั่น - การรับรู้การไหลและการสลับที่แต่ละโหนดการขนส่ง
เมื่อเครือข่ายได้รับแจ้งเส้นทางแล้ว เครือข่ายก็สามารถเริ่มทำหน้าที่เชื่อมต่อหรือเปลี่ยนสมาชิกได้ สำหรับสมาชิกแต่ละคู่ การดำเนินการนี้สามารถแสดงได้ด้วยชุดของการดำเนินการเปลี่ยนท้องถิ่นหลายชุด (ตามจำนวนโหนดการขนส่ง) ผู้ส่งจะต้องเปิดเผยข้อมูลไปยังพอร์ตที่เส้นทางที่พบเริ่มต้น และโหนดการขนส่งทั้งหมดจะต้อง "ถ่ายโอน" ข้อมูลจากพอร์ตหนึ่งไปยังอีกพอร์ตหนึ่งอย่างเหมาะสม กล่าวคือ ทำการสลับ

อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อทำการสลับเรียกว่าสวิตช์ สวิตช์จะสลับการไหลของข้อมูลเข้าสู่พอร์ต โดยนำข้อมูลเหล่านั้นไปยังพอร์ตเอาต์พุตที่เกี่ยวข้อง (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. สวิตช์

อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะทำการสลับได้ สวิตช์จะต้องรับรู้การไหลก่อน ในการดำเนินการนี้ ข้อมูลขาเข้าจะถูกตรวจสอบเพื่อหาสัญญาณของกระแสใดๆ ที่ระบุในตารางการสลับ หากการจับคู่เกิดขึ้น ข้อมูลนี้จะถูกส่งไปยังอินเทอร์เฟซที่กำหนดไว้ในเส้นทาง

เงื่อนไขการสลับ ตารางการสลับ และสวิตช์ในเครือข่ายโทรคมนาคมสามารถตีความได้อย่างคลุมเครือ เราได้กำหนดคำว่าการสลับไว้แล้วว่าเป็นกระบวนการในการเชื่อมต่อสมาชิกเครือข่ายผ่านโหนดการขนส่ง เราใช้คำเดียวกันเพื่อกำหนดการเชื่อมต่อของอินเทอร์เฟซภายในโหนดการขนส่งที่แยกจากกัน สลับเข้า ในความหมายกว้างๆคำนี้เป็นอุปกรณ์ทุกประเภทที่สามารถดำเนินการสลับสตรีมข้อมูลจากอินเทอร์เฟซหนึ่งไปยังอีกอินเทอร์เฟซหนึ่งได้ การสลับสามารถทำได้ตามกฎและอัลกอริธึมต่างๆ วิธีการสลับบางอย่างและตารางและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องได้รับชื่อพิเศษ (เช่น การกำหนดเส้นทาง ตารางการกำหนดเส้นทาง เราเตอร์) ขณะเดียวกันสำหรับคนอื่นๆ ประเภทพิเศษการสลับและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องมีชื่อเดียวกัน - การสลับ ตารางการสลับ และสวิตช์ - ซึ่งใช้ที่นี่ในความหมายที่แคบ เช่น การสลับและสวิตช์เครือข่ายท้องถิ่น เครือข่ายโทรศัพท์ ซึ่งปรากฏเร็วกว่าเครือข่ายคอมพิวเตอร์มาก ก็ใช้คำศัพท์ที่คล้ายกันเช่นกัน สวิตช์ เป็นคำพ้องความหมายที่นี่ ชุมสายโทรศัพท์- เนื่องจากอายุที่มากขึ้นและความชุก (จนถึงปัจจุบัน) ที่มากขึ้น เครือข่ายโทรศัพท์ส่วนใหญ่ในวงการโทรคมนาคมคำว่า "สวิตช์" หมายถึงสวิตช์โทรศัพท์

สวิตช์สามารถเป็นได้ทั้ง อุปกรณ์พิเศษ, ดังนั้น คอมพิวเตอร์เอนกประสงค์ด้วยกลไกการสลับซอฟต์แวร์ในตัว ในกรณีนี้สวิตช์เรียกว่าซอฟต์แวร์ คอมพิวเตอร์สามารถรวมฟังก์ชันการสลับข้อมูลที่ส่งไปยังโหนดอื่นเข้ากับการทำงานของตัวเองได้ ฟังก์ชั่นปกติโหนดสิ้นสุด อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี วิธีแก้ปัญหาที่มีเหตุผลมากกว่าคือการจัดสรรโหนดบางโหนดในเครือข่ายเพื่อการสวิตชิ่งโดยเฉพาะ โหนดเหล่านี้เกิดขึ้น การสลับเครือข่าย ที่ทุกคนเชื่อมต่อถึงกัน ในรูป รูปที่ 3 แสดงเครือข่ายสวิตชิ่งที่เกิดขึ้นจากโหนด 1, 5, 6 และ 8 ซึ่งเชื่อมต่อกับโหนดปลาย 2, 3, 4, 7, 9 และ 10

ข้าว. 3. การสลับเครือข่าย

มัลติเพล็กซ์และดีมัลติเพล็กซ์
ดังที่กล่าวไปแล้ว ก่อนที่จะส่งต่อข้อมูลไปยังอินเทอร์เฟซที่กำหนดไว้ สวิตช์จะต้องเข้าใจว่าเป็นของโฟลว์ใด ปัญหานี้จะต้องได้รับการแก้ไขไม่ว่าจะมีสตรีมเดียวในรูปแบบ "บริสุทธิ์" หรือสตรีม "แบบผสม" ที่รวมหลายสตรีมเข้าด้วยกัน มาถึงอินพุตของสวิตช์ ในกรณีหลัง งาน demultiplexing จะถูกเพิ่มเข้าไปในงานการจดจำ

ปัญหาการดีมัลติเพล็กซ์ - การแบ่งสตรีมรวมทั้งหมดที่มาถึงอินเทอร์เฟซเดียวออกเป็นสตรีมองค์ประกอบหลายรายการ

ตามกฎแล้ว การดำเนินการสับเปลี่ยนจะมาพร้อมกับการดำเนินการย้อนกลับด้วย - มัลติเพล็กซ์ .

งานมัลติเพล็กซ์ - การก่อตัวของกระแสรวมทั่วไปจากหลาย ๆ กระแสข้อมูล ซึ่งสามารถส่งผ่านช่องทางการสื่อสารทางกายภาพช่องเดียว

การดำเนินการมัลติเพล็กซ์/ดีมัลติเพล็กซ์จะเหมือนกัน สำคัญในเครือข่ายใดๆ เช่นเดียวกับการดำเนินการสวิตชิ่ง เพราะหากไม่มีสวิตช์ทั้งหมด จะต้องเชื่อมต่อกัน จำนวนมากช่องสัญญาณคู่ขนานซึ่งจะลบล้างข้อดีทั้งหมดของเครือข่ายที่เชื่อมต่อบางส่วน

ในรูป รูปที่ 4 แสดงส่วนของเครือข่ายที่ประกอบด้วยสวิตช์สามตัว สวิตช์ 1 มีอินเทอร์เฟซเครือข่ายห้าอินเทอร์เฟซ มาดูกันว่าเกิดอะไรขึ้นกับอินเทอร์เฟซ 1 ข้อมูลมาจากอินเทอร์เฟซสามอินเทอร์เฟซ - int 3, int.4 และ int.5 ทั้งหมดจะต้องถูกถ่ายโอนไปยังช่องทางทางกายภาพทั่วไปนั่นคือจะต้องดำเนินการมัลติเพล็กซ์ มัลติเพล็กซ์เป็นวิธีการในการทำให้ช่องทางทางกายภาพพร้อมใช้งานพร้อมกันสำหรับเซสชันการสื่อสารหลายครั้งระหว่างสมาชิกเครือข่าย

ข้าว. 4. การดำเนินการของมัลติเพล็กซ์และดีมัลติเพล็กซ์ของสตรีมระหว่างการสลับ

มีหลายวิธีในการสตรีมแบบมัลติเพล็กซ์บนช่องทางทางกายภาพเดียวกัน และวิธีที่สำคัญที่สุดคือการแบ่งปันเวลา ด้วยวิธีนี้ แต่ละเธรดเป็นครั้งคราว (ด้วยระยะเวลาคงที่หรือสุ่ม) จะได้รับช่องทางทางกายภาพและส่งข้อมูลผ่านช่องทางนั้น เป็นเรื่องธรรมดามากเช่นกัน การแบ่งความถี่ช่องสัญญาณเมื่อแต่ละสตรีมส่งข้อมูลในช่วงความถี่ที่จัดสรรให้

เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์ควรอนุญาตให้ผู้รับสตรีมสรุปดังกล่าวดำเนินการย้อนกลับได้ โดยแบ่ง (แยกมัลติเพล็กซ์) ข้อมูลออกเป็นสตรีมส่วนประกอบ บนอินเทอร์เฟซ int.3 สวิตช์จะแยกโฟลว์ออกเป็นโฟลว์ย่อยสามองค์ประกอบ มันจะถ่ายโอนหนึ่งในนั้นไปยังอินเทอร์เฟซ int 1 อีกอันบน int.2 และอันที่สามบน int.5 แต่บนอินเทอร์เฟซ int.2 ไม่จำเป็นต้องทำการมัลติเพล็กซ์หรือดีมัลติเพล็กซ์ - อินเทอร์เฟซนี้ได้รับการจัดสรรให้กับเธรดเดียวสำหรับการใช้งานพิเศษ โดยทั่วไป งานทั้งสองอย่าง—มัลติเพล็กซ์และดีมัลติเพล็กซ์—สามารถทำได้พร้อมกันในแต่ละอินเทอร์เฟซ

กรณีพิเศษของสวิตช์ (รูปที่ 5a) ซึ่งกระแสข้อมูลขาเข้าทั้งหมดถูกสลับไปยังอินเทอร์เฟซเอาต์พุตเดียว โดยที่กระแสเหล่านั้นจะถูกมัลติเพล็กซ์เป็นการไหลรวมเดียวและส่งไปยังช่องทางทางกายภาพเดียว เรียกว่า มัลติเพล็กเซอร์ (มัลติเพล็กเซอร์, mux) - เรียกว่าสวิตช์ (รูปที่ 5b) ซึ่งมีอินเทอร์เฟซอินพุตหนึ่งช่องและอินเทอร์เฟซเอาต์พุตหลายช่อง อุปกรณ์แยกส่งสัญญาณ .

ข้าว. 5.5. มัลติเพล็กเซอร์ (a) และดีมัลติเพล็กเซอร์ (b)

สื่อที่ใช้ร่วมกัน
พารามิเตอร์อื่นที่แสดงลักษณะการใช้ช่องทางการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันคือจำนวนโหนดที่เชื่อมต่อกับช่องทางดังกล่าว ในตัวอย่างข้างต้น มีเพียงสองโหนดที่มีการโต้ตอบเท่านั้นที่เชื่อมต่อกับช่องทางการสื่อสาร หรือแม่นยำยิ่งขึ้นคือสองอินเทอร์เฟซ ในเครือข่ายโทรคมนาคม จะใช้การเชื่อมต่อประเภทอื่นเมื่อมีการเชื่อมต่อหลายอินเทอร์เฟซเข้ากับช่องสัญญาณเดียว การเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซที่หลากหลายนี้ก่อให้เกิดโทโพโลยี "คอมมอนบัส" ที่กล่าวถึงข้างต้น บางครั้งเรียกว่าการเชื่อมต่อแบบเดซี่เชน ในกรณีเหล่านี้ทั้งหมด เกิดปัญหาในการประสานการใช้ช่องทางระหว่างอินเทอร์เฟซหลาย ๆ อัน รูปภาพด้านล่างแสดงตัวเลือกต่างๆ สำหรับการแบ่งช่องทางการสื่อสารระหว่างอินเทอร์เฟซ

ข้าว. 6. สองช่องทางทางกายภาพทิศทางเดียว

ในกรณีในรูป. 6 สวิตช์ K1 และ K2 เชื่อมต่อกันด้วยช่องทางกายภาพสองทิศทางเดียว นั่นคือช่องสัญญาณที่สามารถส่งข้อมูลได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น ในกรณีนี้คือตัวส่งสัญญาณ อินเทอร์เฟซใช้งานอยู่ และสื่อการส่งผ่านทางกายภาพอยู่ภายใต้การควบคุมทั้งหมด อินเทอร์เฟซแบบพาสซีฟ รับเฉพาะข้อมูลเท่านั้น ไม่มีปัญหาในการแชร์ช่องสัญญาณระหว่างอินเทอร์เฟซที่นี่ อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่างานของสตรีมข้อมูลมัลติเพล็กซ์ในช่องยังคงเหมือนเดิม ในทางปฏิบัติ ช่องสัญญาณทิศทางเดียวสองช่องที่ใช้การสื่อสารดูเพล็กซ์ในวงกว้างระหว่างอุปกรณ์ทั้งสองมักจะถูกพิจารณาว่าเป็นช่องสัญญาณดูเพล็กซ์เดียว และอินเทอร์เฟซสองช่องของอุปกรณ์เดียวกันจะถือเป็นส่วนที่ส่งและรับของอินเทอร์เฟซเดียวกัน

ข้าว. 7. ช่องฮาล์ฟดูเพล็กซ์หนึ่งช่อง

ในรูปที่ 7 สวิตช์ K1 และ K2 เชื่อมต่อกันด้วยช่องสัญญาณที่สามารถส่งข้อมูลได้ทั้งสองทิศทาง แต่จะสลับกันเท่านั้น ในกรณีนี้ จำเป็นต้องมีกลไกในการประสานงานการเข้าถึงอินเทอร์เฟซ K1 และ K2 ไปยังช่องสัญญาณดังกล่าว ลักษณะทั่วไปของตัวเลือกนี้คือกรณีที่แสดงในรูปที่ 1 8 เมื่อเชื่อมต่อหลายอินเทอร์เฟซ (มากกว่าสอง) เข้ากับช่องทางการสื่อสาร ก่อตัวเป็นบัสทั่วไป

ข้าว. 8. โครงการรถโดยสารทั่วไป

ช่องทางทางกายภาพที่ใช้ร่วมกันโดยหลายอินเทอร์เฟซเรียกว่า shared1) (แชร์) คำนี้ก็ยังใช้บ่อยเช่นกัน "สื่อที่ใช้ร่วมกัน" การส่งข้อมูล ช่องทางการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการสื่อสารแบบสลับต่อสวิตช์เท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์กับสวิตช์และคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์ด้วย

มีหลายวิธีในการจัดการการเข้าถึงสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกัน ในบางกรณี จะมีการใช้วิธีการแบบรวมศูนย์ เมื่อการเข้าถึงถูกควบคุมโดยอุปกรณ์พิเศษ - ผู้ชี้ขาด ในกรณีอื่น ๆ - อุปกรณ์แบบกระจายอำนาจ ภายในคอมพิวเตอร์ยังมีปัญหาในการแบ่งปันสายการสื่อสารระหว่างโมดูลต่างๆ ตัวอย่างคือการเข้าถึงบัสระบบซึ่งควบคุมโดยโปรเซสเซอร์หรือตัวตัดสินบัสพิเศษ ในเครือข่าย องค์กรของการเข้าถึงสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันมีลักษณะเฉพาะของตนเอง เนื่องจากต้องใช้เวลานานกว่ามากในการแพร่กระจายสัญญาณไปตามสายการสื่อสาร ซึ่งอาจทำให้ขั้นตอนการเจรจาการเข้าถึงลิงก์ใช้เวลานานเกินไป และทำให้ประสิทธิภาพของเครือข่ายลดลงอย่างมาก

แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ แต่สื่อที่ใช้ร่วมกันก็ถูกใช้บ่อยมากในเครือข่ายท้องถิ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวทางนี้ถูกนำไปใช้ในเทคโนโลยีคลาสสิกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอย่าง Ethernet, Token Ring, FDDI ในเครือข่ายทั่วโลก สื่อที่ใช้ร่วมกันระหว่างอินเทอร์เฟซไม่ได้ถูกนำมาใช้จริง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความล่าช้าครั้งใหญ่ในการแพร่กระจายของสัญญาณตามช่องทางการสื่อสารที่ยาวนานนำไปสู่ขั้นตอนการเจรจาที่ยาวเกินไปสำหรับการเข้าถึงสื่อที่ใช้ร่วมกันซึ่งลดส่วนแบ่งการใช้ช่องทางการสื่อสารที่เป็นประโยชน์ในการส่งสัญญาณไปสู่ระดับที่ยอมรับไม่ได้ ข้อมูลสมาชิก

อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีแนวโน้มที่จะละทิ้งสื่อการรับส่งข้อมูลที่ใช้ร่วมกันในเครือข่ายท้องถิ่น เนื่องจากต้นทุนเครือข่ายที่ลดลงที่เกิดขึ้นนั้นมาพร้อมกับต้นทุนประสิทธิภาพ เครือข่ายที่มีสื่อที่ใช้ร่วมกันซึ่งมีโหนดจำนวนมากจะทำงานช้ากว่าเครือข่ายที่คล้ายกันซึ่งมีสายการสื่อสารแต่ละสายเสมอ เนื่องจากแบนด์วิดท์ของสายการสื่อสารแต่ละสายจะไปที่คอมพิวเตอร์เครื่องเดียว และเมื่อใช้ร่วมกันจะถูกแบ่งระหว่างคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบน เครือข่าย. บ่อยครั้งที่ต้องยอมรับการสูญเสียประสิทธิภาพนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของเครือข่าย ไม่เพียงแต่ในรูปแบบคลาสสิกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเทคโนโลยีใหม่ที่พัฒนาขึ้นสำหรับเครือข่ายท้องถิ่นด้วย โหมดของสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันจะยังคงอยู่ ตัวอย่างเช่น นักพัฒนาเทคโนโลยี Gigabit Ethernet ซึ่งนำมาใช้เป็นมาตรฐานใหม่ในปี 1998 ได้รวมโหมดการแบ่งปันสื่อไว้ในข้อกำหนดพร้อมกับโหมดลิงก์แต่ละรายการ

สื่อที่ใช้ร่วมกัน

พารามิเตอร์อื่นที่แสดงลักษณะการใช้ช่องทางการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันคือจำนวนโหนดที่เชื่อมต่อกับช่องทางดังกล่าว ในตัวอย่างข้างต้น มีเพียงสองโหนดที่มีการโต้ตอบเท่านั้นที่เชื่อมต่อกับช่องทางการสื่อสาร หรือแม่นยำยิ่งขึ้นคือสองอินเทอร์เฟซ ในเครือข่ายโทรคมนาคม จะใช้การเชื่อมต่อประเภทอื่นเมื่อมีการเชื่อมต่อหลายอินเทอร์เฟซเข้ากับช่องสัญญาณเดียว การเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซที่หลากหลายนี้ก่อให้เกิดโทโพโลยี "คอมมอนบัส" ที่กล่าวถึงข้างต้น บางครั้งเรียกว่าการเชื่อมต่อแบบเดซี่เชน ในกรณีเหล่านี้ทั้งหมด เกิดปัญหาในการประสานการใช้ช่องทางระหว่างอินเทอร์เฟซหลาย ๆ อัน รูปภาพด้านล่างแสดงตัวเลือกต่างๆ สำหรับการแบ่งช่องทางการสื่อสารระหว่างอินเทอร์เฟซ

ข้าว. 5.6. สองช่องทางทางกายภาพทิศทางเดียว

ในกรณีในรูปที่ 5.6 สวิตช์ K1 และ K2 เชื่อมต่อกันด้วยช่องสัญญาณทางกายภาพแบบทิศทางเดียวสองช่อง นั่นคือช่องสัญญาณที่สามารถส่งข้อมูลได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น ในกรณีนี้ อินเทอร์เฟซการส่งสัญญาณจะทำงานอยู่ และสื่อการส่งสัญญาณทางกายภาพอยู่ภายใต้การควบคุมทั้งหมด อินเทอร์เฟซแบบพาสซีฟรับเฉพาะข้อมูลเท่านั้น ไม่มีปัญหาในการแชร์ช่องสัญญาณระหว่างอินเทอร์เฟซที่นี่ อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่างานของสตรีมข้อมูลมัลติเพล็กซ์ในช่องยังคงเหมือนเดิม ในทางปฏิบัติ ช่องสัญญาณทิศทางเดียวสองช่องที่ใช้การสื่อสารดูเพล็กซ์ในวงกว้างระหว่างอุปกรณ์ทั้งสองมักจะถูกพิจารณาว่าเป็นช่องสัญญาณดูเพล็กซ์เดียว และอินเทอร์เฟซสองช่องของอุปกรณ์เดียวกันจะถือเป็นส่วนที่ส่งและรับของอินเทอร์เฟซเดียวกัน

ข้าว. 5.7. ช่องฮาล์ฟดูเพล็กซ์หนึ่งช่อง

ในรูปที่ 5.7 สวิตช์ K1 และ K2 เชื่อมต่อกันด้วยช่องสัญญาณที่สามารถส่งข้อมูลได้ทั้งสองทิศทาง แต่จะสลับกันเท่านั้น ในกรณีนี้ จำเป็นต้องมีกลไกในการประสานงานการเข้าถึงอินเทอร์เฟซ K1 และ K2 ไปยังช่องสัญญาณดังกล่าว ลักษณะทั่วไปของตัวเลือกนี้คือกรณีที่แสดงในรูปที่ 1 5.8 เมื่อเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซหลายตัว (มากกว่าสอง) เข้ากับช่องสัญญาณการสื่อสาร ก่อตัวเป็นบัสทั่วไป

ข้าว. 5.8. โครงการรถโดยสารทั่วไป

ช่องทางทางกายภาพที่ใช้ร่วมกันโดยหลายอินเทอร์เฟซเรียกว่า shared1) (แชร์) คำว่า "สื่อที่ใช้ร่วมกัน" สำหรับการส่งข้อมูลก็มักใช้เช่นกัน ช่องทางการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการสื่อสารแบบสลับต่อสวิตช์เท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์กับสวิตช์และคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์ด้วย

มีหลายวิธีในการจัดการการเข้าถึงสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกัน ในบางกรณี จะมีการใช้วิธีการแบบรวมศูนย์ เมื่อการเข้าถึงถูกควบคุมโดยอุปกรณ์พิเศษ - ผู้ชี้ขาด ในกรณีอื่น ๆ - อุปกรณ์แบบกระจายอำนาจ ภายในคอมพิวเตอร์ยังมีปัญหาในการแบ่งปันสายการสื่อสารระหว่างโมดูลต่างๆ ตัวอย่างคือการเข้าถึงบัสระบบซึ่งควบคุมโดยโปรเซสเซอร์หรือตัวตัดสินบัสพิเศษ ในเครือข่าย องค์กรของการเข้าถึงสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันมีลักษณะเฉพาะของตนเอง เนื่องจากต้องใช้เวลานานกว่ามากในการแพร่กระจายสัญญาณไปตามสายการสื่อสาร ซึ่งอาจทำให้ขั้นตอนการเจรจาการเข้าถึงลิงก์ใช้เวลานานเกินไป และทำให้ประสิทธิภาพของเครือข่ายลดลงอย่างมาก

แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ แต่สื่อที่ใช้ร่วมกันก็ถูกใช้บ่อยมากในเครือข่ายท้องถิ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวทางนี้ถูกนำไปใช้ในเทคโนโลยีคลาสสิกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอย่าง Ethernet, Token Ring, FDDI ในเครือข่ายทั่วโลก สื่อที่ใช้ร่วมกันระหว่างอินเทอร์เฟซไม่ได้ถูกนำมาใช้จริง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความล่าช้าครั้งใหญ่ในการแพร่กระจายของสัญญาณตามช่องทางการสื่อสารที่ยาวนานนำไปสู่ขั้นตอนการเจรจาที่ยาวเกินไปสำหรับการเข้าถึงสื่อที่ใช้ร่วมกันซึ่งลดส่วนแบ่งการใช้ช่องทางการสื่อสารที่เป็นประโยชน์ในการส่งสัญญาณไปสู่ระดับที่ยอมรับไม่ได้ ข้อมูลสมาชิก

อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีแนวโน้มที่จะละทิ้งสื่อการรับส่งข้อมูลที่ใช้ร่วมกันในเครือข่ายท้องถิ่น เนื่องจากต้นทุนเครือข่ายที่ลดลงที่เกิดขึ้นนั้นมาพร้อมกับต้นทุนประสิทธิภาพ เครือข่ายที่มีสื่อที่ใช้ร่วมกันซึ่งมีโหนดจำนวนมากจะทำงานช้ากว่าเครือข่ายที่คล้ายกันซึ่งมีสายการสื่อสารแต่ละสายเสมอ เนื่องจากแบนด์วิดท์ของสายการสื่อสารแต่ละสายจะไปที่คอมพิวเตอร์เครื่องเดียว และเมื่อใช้ร่วมกันจะถูกแบ่งระหว่างคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบน เครือข่าย. บ่อยครั้งที่ต้องยอมรับการสูญเสียประสิทธิภาพนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของเครือข่าย ไม่เพียงแต่ในรูปแบบคลาสสิกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเทคโนโลยีใหม่ที่พัฒนาขึ้นสำหรับเครือข่ายท้องถิ่นด้วย โหมดของสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันจะยังคงอยู่ ตัวอย่างเช่น นักพัฒนาเทคโนโลยี Gigabit Ethernet ซึ่งนำมาใช้เป็นมาตรฐานใหม่ในปี 1998 ได้รวมโหมดการแบ่งปันสื่อไว้ในข้อกำหนดเฉพาะของพวกเขาพร้อมกับโหมดลิงก์แต่ละรายการ

ในตัวอย่างสตรีมมัลติเพล็กซ์ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ทั้งหมด มีเพียงสองอินเทอร์เฟซเท่านั้นที่เชื่อมต่อกับแต่ละสายการสื่อสาร ในกรณีที่สายสื่อสารเป็นช่องทางการสื่อสารแบบดูเพล็กซ์ ดังแสดงในรูป 2.20 แต่ละอินเทอร์เฟซใช้ช่องทางการสื่อสารในทิศทาง "ไม่อยู่" โดยเฉพาะ เนื่องจากช่องสัญญาณดูเพล็กซ์ประกอบด้วยสื่อส่งสัญญาณอิสระสองช่อง (ช่องสัญญาณย่อย) และเนื่องจากมีเพียงเครื่องส่งสัญญาณอินเทอร์เฟซเท่านั้น อุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่และเครื่องรับจะรอสัญญาณจากเครื่องรับอย่างอดทน จากนั้นจะไม่เกิดการโต้แย้งช่องสัญญาณย่อย โหมดการใช้สื่อการรับส่งข้อมูลนี้เป็นโหมดหลักในเครือข่ายท้องถิ่นและระดับโลกของคอมพิวเตอร์

อย่างไรก็ตาม หากมีการใช้โหมดนี้ในเครือข่ายทั่วโลกมาโดยตลอด จากนั้นในเครือข่ายท้องถิ่นจนถึงกลางทศวรรษที่ 90 จะมีโหมดอื่นที่ใช้สื่อการรับส่งข้อมูลที่ใช้ร่วมกัน

ในส่วนใหญ่ กรณีง่ายๆผลกระทบของการแยกตัวกลางเกิดขึ้นเมื่อเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซทั้งสองโดยใช้ช่องทางการสื่อสารฮาล์ฟดูเพล็กซ์นั่นคือช่องทางที่สามารถส่งข้อมูลไปในทิศทางใดก็ได้ แต่สลับกันเท่านั้น (รูปที่ 2.21) ในกรณีนี้ ตัวรับสัญญาณสองตัวของโหนดเครือข่ายอิสระสองตัวจะเชื่อมต่อกับสื่อการรับส่งข้อมูลเดียวกัน (เช่น สายโคแอกเชียลหรือสื่อวิทยุทั่วไป)

สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกัน(สื่อที่ใช้ร่วมกัน) เป็นสื่อกลางในการส่งข้อมูลทางกายภาพซึ่งมีเครื่องส่งหลายโหนดของเครือข่ายเชื่อมต่อโดยตรง ยิ่งไปกว่านั้น ในเวลาใดก็ตาม มีตัวส่งสัญญาณเพียงตัวเดียวของโหนดเครือข่ายใด ๆ เท่านั้นที่สามารถเข้าถึงสื่อที่ใช้ร่วมกันและใช้เพื่อส่งข้อมูลไปยังตัวรับของโหนดอื่นที่เชื่อมต่อกับสื่อเดียวกัน

ข้าว. 2.21. ช่องฮาล์ฟดูเพล็กซ์- สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกัน

เมื่อใช้สื่อการรับส่งข้อมูลในลักษณะนี้ งานใหม่ การใช้สิ่งแวดล้อมร่วมกันโดยเครื่องส่งสัญญาณอิสระในลักษณะที่ในเวลาใดก็ตาม ข้อมูลจากเครื่องส่งเพียงเครื่องเดียวจะถูกส่งผ่านตัวกลาง กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือมี ความต้องการกลไกในการซิงโครไนซ์การเข้าถึงอินเทอร์เฟซกับสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกัน.

ลักษณะทั่วไปของสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันเป็นกรณีที่แสดงในรูปที่ 1 2.22 เมื่อมีการเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซมากกว่าสองรายการกับช่องทางการสื่อสาร (ในตัวอย่างที่ให้มา สามรายการ) จะใช้โทโพโลยีบัสทั่วไป

มีหลายวิธีในการแก้ปัญหาในการจัดการการเข้าถึงสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกัน บางส่วนของพวกเขาหมายถึง รวมศูนย์วิธีการเมื่อการเข้าถึงช่องถูกควบคุมโดยอุปกรณ์พิเศษ - อนุญาโตตุลาการ, อื่น - กระจายอำนาจ- ถ้าเราหันไปหาองค์กรของการทำงานของคอมพิวเตอร์เราจะเห็นว่าการเข้าถึงระบบบัสของคอมพิวเตอร์ที่ใช้ร่วมกัน หน่วยในร่มคอมพิวเตอร์ถูกควบคุมจากส่วนกลาง - ไม่ว่าจะโดยโปรเซสเซอร์หรือตัวตัดสินบัสพิเศษ

ข้าว. 2.22. ช่องทางการเชื่อมต่อหลายช่องทาง - สื่อที่ใช้ร่วมกัน

ในเครือข่าย องค์กรของการเข้าถึงสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันมีลักษณะเฉพาะของตนเอง เนื่องจากต้องใช้เวลานานกว่ามากในการแพร่กระจายสัญญาณไปตามสายการสื่อสาร ขั้นตอนการเจรจาการเข้าถึงลิงก์อาจใช้เวลานานเกินไปและนำไปสู่การสูญเสียประสิทธิภาพเครือข่ายอย่างมาก ด้วยเหตุนี้จึงไม่ได้ใช้กลไกในการแบ่งปันสภาพแวดล้อมในเครือข่ายทั่วโลก

เมื่อมองแวบแรกอาจดูเหมือนว่ากลไกของการแบ่งสื่อนั้นคล้ายคลึงกับกลไกของสตรีมมัลติเพล็กซ์มาก - ในทั้งสองกรณี สตรีมข้อมูลหลายรายการจะถูกส่งผ่านสายการสื่อสาร อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการควบคุมสายการสื่อสาร (จัดการ) ในการมัลติเพล็กซ์ สายการสื่อสารดูเพล็กซ์ในแต่ละทิศทางจะอยู่ภายใต้ ควบคุมทั้งหมดสวิตช์เดียวที่ตัดสินใจว่าจะแชร์สตรีมใด ช่องทางทั่วไปการสื่อสาร

สำหรับเครือข่ายท้องถิ่น สื่อที่ใช้ร่วมกันเป็นกลไกหลักในการใช้ช่องทางการสื่อสารมาเป็นเวลานานซึ่งใช้ในเทคโนโลยีเครือข่ายท้องถิ่นทั้งหมด - Ethernet, ArcNet, Token Ring, FDDI ในเวลาเดียวกันเทคโนโลยีเครือข่ายท้องถิ่นใช้วิธีการกระจายอำนาจในการเข้าถึงสภาพแวดล้อมซึ่งไม่จำเป็นต้องมีผู้ตัดสินในเครือข่าย ความนิยมของเทคนิคการแยกสื่อในเครือข่ายท้องถิ่นอธิบายได้ด้วยความเรียบง่ายและความคุ้มค่าของโซลูชันฮาร์ดแวร์ ตัวอย่างเช่น ในการสร้างเครือข่ายอีเทอร์เน็ตบนสายโคแอกเซียล จะไม่มีอย่างอื่น อุปกรณ์เครือข่ายนอกเหนือจากอะแดปเตอร์เครือข่ายคอมพิวเตอร์และสายเคเบิลแล้ว ก็ไม่จำเป็นต้องมี การเพิ่มจำนวนคอมพิวเตอร์ในเครือข่ายท้องถิ่นอีเธอร์เน็ตบนสายโคแอกเซียลก็ค่อนข้างง่ายเช่นกัน - โดยการเชื่อมต่อสายเคเบิลส่วนใหม่เข้ากับสายเคเบิลที่มีอยู่

ทุกวันนี้ในเครือข่ายท้องถิ่นแบบใช้สาย วิธีการแยกตัวกลางได้หยุดใช้ไปแล้ว เหตุผลหลักในการละทิ้งสภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันคือประสิทธิภาพที่ต่ำและคาดการณ์ได้ไม่ดี รวมถึงความสามารถในการปรับขนาดที่ไม่ดี ประสิทธิภาพต่ำอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแบนด์วิธของช่องสัญญาณการสื่อสารถูกแบ่งระหว่างคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบนเครือข่าย เช่น ถ้าเป็นท้องถิ่น เครือข่ายอีเทอร์เน็ตประกอบด้วยคอมพิวเตอร์จำนวน 100 เครื่อง และเชื่อมต่อกันโดยใช้ สายโคแอกเซียลและ อะแดปเตอร์เครือข่ายทำงานที่ความเร็ว 10 Mbit/s โดยเฉลี่ยแล้วคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจะมีแบนด์วิธเพียง 0.1 Mbit/s เป็นการยากที่จะประมาณส่วนแบ่งแบนด์วิดท์ที่เป็นของคอมพิวเตอร์ใดๆ บนเครือข่ายได้อย่างแม่นยำมากขึ้น เนื่องจากค่านี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยสุ่มต่างๆ เช่น กิจกรรมของคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นๆ เมื่อถึงจุดนี้ผู้อ่านอาจเข้าใจถึงสาเหตุของความสามารถในการขยายขนาดที่ไม่ดีแล้ว เครือข่ายที่คล้ายกัน- ยิ่งเราเพิ่มคอมพิวเตอร์มากเท่าใด ส่วนแบ่งแบนด์วิดท์จะไปที่คอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องบนเครือข่ายก็จะน้อยลงเท่านั้น

ข้อเสียที่อธิบายไว้เป็นผลมาจากหลักการแยกสิ่งแวดล้อมดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะเอาชนะสิ่งเหล่านี้ได้อย่างสมบูรณ์ การเกิดขึ้นของสวิตช์เครือข่ายท้องถิ่นที่ราคาไม่แพงในช่วงต้นทศวรรษที่ 90 ทำให้เกิดการปฏิวัติอย่างแท้จริงในด้านนี้ และสวิตช์ค่อยๆ เข้ามาแทนที่สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกันโดยสิ้นเชิง

ปัจจุบันกลไกการแยกตัวกลางใช้เฉพาะในเครือข่ายท้องถิ่นไร้สายเท่านั้น โดยที่ตัวกลางคืออากาศแบบวิทยุ ตามธรรมชาติเชื่อมต่อโหนดปลายทั้งหมดที่อยู่ในโซนการแพร่กระจายสัญญาณ

พารามิเตอร์อื่นที่แสดงลักษณะการใช้ช่องทางการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันคือจำนวนโหนดที่เชื่อมต่อกับช่องทางดังกล่าว ในตัวอย่างข้างต้น มีเพียงสองโหนดที่มีการโต้ตอบเท่านั้นที่เชื่อมต่อกับช่องทางการสื่อสาร หรือแม่นยำยิ่งขึ้นคือสองอินเทอร์เฟซ ใน เครือข่ายโทรคมนาคมการเชื่อมต่อประเภทอื่นยังใช้เมื่อเชื่อมต่อหลายอินเทอร์เฟซเข้ากับช่องสัญญาณเดียว การเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซที่หลากหลายนี้ก่อให้เกิดโทโพโลยี "คอมมอนบัส" ที่กล่าวถึงข้างต้น บางครั้งเรียกว่าการเชื่อมต่อแบบเดซี่เชน ในกรณีเหล่านี้ทั้งหมด เกิดปัญหาในการประสานการใช้ช่องทางระหว่างอินเทอร์เฟซหลาย ๆ อัน รูปภาพด้านล่างแสดงตัวเลือกต่างๆ การแยกช่องการเชื่อมต่อระหว่างอินเทอร์เฟซ

ข้าว. 5.6.

ในกรณีในรูปที่ 5.6 สวิตช์ K1 และ K2 เชื่อมต่อกันด้วยสองทิศทางเดียว ช่องทางทางกายภาพนั่นคือช่องทางที่สามารถส่งข้อมูลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น ในกรณีนี้คือตัวส่งสัญญาณ อินเทอร์เฟซใช้งานอยู่และสื่อการส่งผ่านทางกายภาพอยู่ภายใต้การควบคุมทั้งหมด อินเทอร์เฟซแบบพาสซีฟรับเฉพาะข้อมูลเท่านั้น ไม่มีปัญหาในการแชร์ช่องสัญญาณระหว่างอินเทอร์เฟซที่นี่ อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่า ปัญหามัลติเพล็กซ์การไหลของข้อมูลในช่องจะถูกเก็บรักษาไว้ ในทางปฏิบัติ ช่องสัญญาณทิศทางเดียวสองช่องที่ใช้การสื่อสารดูเพล็กซ์ในวงกว้างระหว่างอุปกรณ์ทั้งสองมักจะถูกพิจารณาว่าเป็นช่องสัญญาณดูเพล็กซ์เดียว และอินเทอร์เฟซสองช่องของอุปกรณ์เดียวกันจะถือเป็นส่วนที่ส่งและรับของอินเทอร์เฟซเดียวกัน

ในรูปที่ 5.7 สวิตช์ K1 และ K2 เชื่อมต่อกันด้วยช่องสัญญาณที่สามารถส่งข้อมูลได้ทั้งสองทิศทาง แต่จะสลับกันเท่านั้น ในกรณีนี้ จำเป็นต้องมีกลไกในการประสานงานการเข้าถึงอินเทอร์เฟซ K1 และ K2 ไปยังช่องสัญญาณดังกล่าว ลักษณะทั่วไปของตัวเลือกนี้คือกรณีที่แสดงในรูปที่ 1 5.8 เมื่อเชื่อมต่ออินเทอร์เฟซหลายตัว (มากกว่าสอง) เข้ากับช่องสัญญาณการสื่อสาร ก่อตัวเป็นบัสทั่วไป

แชร์ระหว่างหลายอินเทอร์เฟซ ช่องทางทางกายภาพเรียกว่าหาร 2 ลงตัว ก็ต้องเน้นย้ำว่าคำว่า "สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกัน"(สื่อที่ใช้ร่วมกัน) มักเรียกกันโดยเฉพาะว่าเป็นกรณีของการแบ่งปันช่องทางระหว่างอินเทอร์เฟซ และแทบไม่เคยพูดถึงกรณีของการแบ่งปันช่องทางระหว่างเธรด(แชร์) คำนี้ก็ยังใช้บ่อยเช่นกัน "สภาพแวดล้อมที่ใช้ร่วมกัน" ( สื่อที่ใช้ร่วมกัน) การส่งข้อมูล ช่องทางการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการสื่อสารแบบสลับต่อสวิตช์เท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์กับสวิตช์และคอมพิวเตอร์กับคอมพิวเตอร์ด้วย

มีวิธีจัดระเบียบที่แตกต่างกัน การแบ่งปันถึง สายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกัน- ในบางกรณี จะมีการใช้วิธีการแบบรวมศูนย์ เมื่อการเข้าถึงถูกควบคุมโดยอุปกรณ์พิเศษ - ผู้ชี้ขาด ในกรณีอื่น ๆ - อุปกรณ์แบบกระจายอำนาจ ภายในคอมพิวเตอร์ ยังมีปัญหาในการแบ่งปันสายการสื่อสารระหว่างโมดูลต่างๆ อีกด้วย ตัวอย่างคือ การเข้าถึงบัสระบบ ซึ่งควบคุมโดยโปรเซสเซอร์หรือตัวตัดสินบัสพิเศษ องค์กรในเครือข่าย การแบ่งปันไปยังสายสื่อสารมีลักษณะเฉพาะของตัวเองเนื่องจากเวลาการแพร่กระจายของสัญญาณตามสายสื่อสารยาวนานกว่ามาก ซึ่งอาจทำให้ขั้นตอนการเจรจาการเข้าถึงลิงก์ใช้เวลานานเกินไป และทำให้ประสิทธิภาพของเครือข่ายลดลงอย่างมาก

แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ แต่สื่อที่ใช้ร่วมกันก็ถูกใช้บ่อยมากในเครือข่ายท้องถิ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวทางนี้ถูกนำไปใช้ในเทคโนโลยีคลาสสิกที่แพร่หลายอย่าง Ethernet, Token Ring, FDDI ในเครือข่ายทั่วโลก สื่อที่แชร์ระหว่างอินเทอร์เฟซไม่ได้ถูกนำมาใช้จริง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความล่าช้าครั้งใหญ่ในการแพร่กระจายของสัญญาณตามช่องทางการสื่อสารที่ยาวนานนำไปสู่ขั้นตอนการเจรจาที่ยาวเกินไปสำหรับการเข้าถึงสื่อที่ใช้ร่วมกันซึ่งลดส่วนแบ่งการใช้ช่องทางการสื่อสารที่เป็นประโยชน์ในการส่งสัญญาณไปสู่ระดับที่ยอมรับไม่ได้ ข้อมูลสมาชิก

อย่างไรก็ตามในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีแนวโน้มที่จะละทิ้งการแบ่งปัน สื่อการส่งข้อมูลและบนเครือข่ายท้องถิ่น เนื่องจากต้นทุนเครือข่ายที่ลดลงที่เกิดขึ้นนั้นมาพร้อมกับต้นทุนประสิทธิภาพ เครือข่ายที่มีสื่อที่ใช้ร่วมกันซึ่งมีโหนดจำนวนมากจะทำงานช้ากว่าเครือข่ายที่คล้ายกันที่มีสายการสื่อสารแต่ละสายเสมอ เนื่องจาก ปริมาณงานสายสื่อสารแต่ละสายจะถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่ง และเมื่อใช้ร่วมกัน สายสื่อสารจะถูกแบ่งออกเป็นคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องบนเครือข่าย บ่อยครั้งที่ต้องยอมรับการสูญเสียประสิทธิภาพนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของเครือข่าย ไม่เพียงแต่ในรูปแบบคลาสสิกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเทคโนโลยีใหม่ที่พัฒนาขึ้นสำหรับเครือข่ายท้องถิ่นด้วย โหมดของสายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันจะยังคงอยู่ ตัวอย่างเช่น นักพัฒนาเทคโนโลยี Gigabit Ethernet ซึ่งนำมาใช้เป็นมาตรฐานใหม่ในปี 1998 ได้รวมโหมดการแบ่งปันสื่อไว้ในข้อกำหนดเฉพาะของพวกเขาพร้อมกับโหมดลิงก์ส่วนบุคคล