Назначение и структура пакетов

Сообщения в сетях, передаются не целиком, а отдельными частями, называемыми пакетами (кадрами, блоками). Использование пакетов позволяет разделить во времени сеть между передающими информацию абонентами. Длина пакета зависит от типа сети, но обычно она составляет от нескольких десятков байт до нескольких килобайт. Существует некоторая оптимальная длина пакета (или оптимальный диапазон длин пакетов), при которой скорость обмена информацией по сети будет максимальна. Оптимальная длина не является неизменной величиной, она зависит от уровня помех, метода управления обменом, количества абонентов сети, характера передаваемой информации и многих других факторов.

Структура пакета зависит от аппаратурных особенностей сети, ее топологии, среды передачи информации и определяется используемым протоколом. Существуют некоторые общие принципы формирования пакета, определяемые характерными особенностями обмена информацией по любым сетям, типовая структура представлена на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Типичная структура пакета

Стартовая комбинация обеспечивает настройку сетевого адаптера на прием и обработку пакета. Это поле может отсутствовать или сводиться к одному-единственному стартовому биту.

Адрес приемника позволяет принимающему абоненту распознать пакет, адресованный ему лично (передача точка-точка), группе, которую он адресует, или всем абонентам сети одновременно (широковещательная передача). Адрес источника информирует принимающего абонента, откуда пришел данный пакет.

Управляющая информация является служебной и указывает на тип пакета, его номер, размер, формат, маршрут доставки, на то, что с ним надо делать приемнику и т.п.

Данные содержат непосредственно часть того сообщения, которое требуется передать. Существуют специальные управляющие пакеты, которые не имеют поля данных и используются как сетевые команды. В отличие от управляющих, пакеты включающие поле данных, называются информационными пакетами.

Контрольная сумма пакета – это кодовая комбинация, формируемая передатчиком по определенным правилам и содержащая в сжатом виде информацию о пакете. Приемник, повторяя вычисления, сделанные передатчиком, с принятым пакетом, сравнивает их результат с контрольной суммой и делает вывод о правильности или ошибочности передачи пакета.

Стоповая комбинация служит для информирования сетевого адаптера приемника об окончании пакета, обеспечивает выход аппаратуры приемника из состояния приема.

Часто в структуре пакета выделяют всего три поля:

· заголовок (стартовая комбинация, адрес приемника, адрес источника, управляющая информация);

· данные;

· трейлер (контрольная сумма, стоповая комбинация).

В процессе сеанса обмена информацией по сети между передающим и принимающим абонентами происходит обмен информационными и управляющими пакетами по установленным правилам, называемым протоколом обмена.

Рис. 9.5. Обмен пакетами при сеансе связи

Пример простейшего протокола показан на рис. 9.5 и в табл. 9.2. Сеанс связи начинается с запроса готовности сервера на соединение. В случае готовности он посылает в ответ управляющий пакет «Подтверждение соединения». Затем начинается передача данных. При этом на каждый полученный от клиента «Запрос данных» сервер выдает соответствующий «Ответ». Заканчивается сеанс управляющими пакетами «Разрыв соединения». Существует множество стандартных протоколов, которые используют как передачу с подтверждением (с гарантированной доставкой пакета), так и передачу без подтверждения (без гарантии доставки пакета).

Таблица 9.2

При реальном обмене по сети используются многоуровневые протоколы, каждый из которых предполагает свою структуру кадра (свою адресацию, свою управляющую информацию, свой формат данных и т.д.).

Рис. 9.6. Многоуровневое вложение (инкапсуляция) пакетов

Все пакеты более высоких уровней последовательно вкладываются в передаваемый пакет, точнее, в поле данных передаваемого пакета (рис. 9.6). Каждый следующий вкладываемый пакет содержит свой собственный заголовок и трейлер.