Төлемдік желілердегі дерек алмасу бірлігі: Датаграмма

Кіріспе

Пакеттік коммутациялық желіге байланысты негізгі деректерді беру бірлігі – датаграмма. Датаграмма – пакеттік коммутациялық желіге байланысты негізгі деректерді беру бірлігі. Датаграммалар әдетте қаптама (header) және жүк (payload) бөлімдерінен тұрады. Датаграммалар пакеттік коммутациялық желіде байланыссыз байланыс қызметін қамтамасыз етеді. Желі датаграммалардың жеткізілуін, келу уақытын және келу ретін кепілдік беруі міндетті емес.

Тарих

1970-ші жылдардың басында «датаграмма» термині CCITT пакеттік коммутация жөніндегі хатшысы Халвор Ботнер Байдың «data» және «telegram» сөздерін біріктіруі арқылы пайда болды. Бұл сөз жаңа болғанымен, мұндай ұғымның тарихы ұзақ. 1964 жылы Пол Баран RAND корпорациясының есебінде ядролық шабуылға төтеп беруге тиіс болжамдық әскери желіні сипаттады. Кішкентай стандартталған хабарлама блоктары, бастапқы және түмендік мекенжайларымен, жоғары тиімді торлы компьютерлік желідегі компьютерлік түйіндерде сақталып, жіберілді. «Желіні пайдаланушы соңғы станцияға виртуалды қосылымды шақырып, хабарлама жіберген жағдайда, жүйені айналма қосылысты қамтамасыз ететін қара жәшік ретінде қарастыруы мүмкін». 1967 жылы Дональд Дэвис пакеттер және пакеттік коммутацияны енгізген маңызды мақала жариялады. Оның ұсынған негізгі желісі Пол Баран ұсынған желіге ұқсас, бірақ ол тәуелсіз түрде дамыды. Ол «желідегі барлық пайдаланушылар қателерді басқарудың қандай да бір түрін қамтамасыз етеді» деп болжайды. Оның мақсаты – «жалпы қолжетімді байланыс желісі». Компьютерлік қызметтерге пайдаланушы терминалдарының қашықтан қол жеткізуін қамтамасыз ету үшін, сол кезде әр таңбадан жіберілетін, ол желі перифериясында таңба ағындарын пакет ағындарына және керісінше айналдыратын интерфейс компьютерлерін енгізді. 1970 жылы Лоуренс Робертс пен Барри Д. Весслер ARPANET туралы мақала жариялады, бұл алғашқы көп түйінді пакеттік коммутация желісі. Қоса берілген құжатта оның коммутациялық түйіндері (IMP) және пакет форматтары сипатталған. Желінің негізгі бөлігі Баран мен Дэвис моделіне сәйкес датаграммалық коммутацияны жүзеге асырды, бірақ желі хосттарына ұсынылатын қызмет қосылымға бағытталған. Осылайша пайдаланушы компьютерлеріне сенімді хабарлама беру қызметі ұсынылды, бұл желі құрылымын едәуір жеңілдетті. Бұл ARPANET-ті виртуалды контурлы желі деп атауға мүмкіндік берді. Робертс байланыс мамандарына пакеттік коммутация идеясын ұсынды және наразылық пен қарсылыққа тап болды. ARPANET іске қосылғанға дейін, олар маршрутизатор буферлері тез толып кетеді деп мәлімдеді. ARPANET іске қосылғаннан кейін, пакеттік коммутация үкіметтік субсидиясыз экономикалық болып табылмауы мүмкін екенін дәлелдеді. Баран да осындай қарсылықтарға тап болды және әскерді пакеттік коммутация желісін құруға көндіре алмады. 1973 жылы Луи Пузин CYCLADES жобасын ұсынды, бұл таза Дэвис датаграммасы моделін іске асыратын алғашқы ірі желі. Осылайша CYCLADES тобы пайдаланушы қосымшаларына сенімді виртуалды контур қызметін ұсынудың өте күрделі мәселесін бірінші болып шешті, сонымен бірге желілік қызметте соңғы принципті пайдаланып, мүмкін елеусіз деректерді жоғалту мен қайта реттеуді тудыратын желілік қызметті пайдаланды. Пузиннің «алғашқы кезеңде пакеттік коммутация технологиясында жаңалықтар жасау емес, Цикладтар үшін сенімді байланыс құралын жасау» деген мақсаты болғанымен, датаграммалық қызмет көбінесе пошта жеткізу қызметімен салыстырылады; пайдаланушы тек түмендік мекенжайды көрсетеді, бірақ жеткізілімге кепілдік жоқ және сәтті қабылдау туралы хабарлама келмейді. Сондықтан датаграммалық қызмет сенімсіз деп есептеледі. Датаграммалық қызмет алдын ала белгіленген жолды құрмай-ақ датаграммаларды маршруттайды. Сондықтан датаграммалық қызмет байланыссыз болып саналады. Сондай-ақ, олардың және басқа датаграммалардың жіберілу немесе қабылдану ретіне ешқандай назар аударылмайды. Шындығында, бір топтағы көптеген датаграммалар бір мақсатқа басқа тәртіппен жетуден бұрын әртүрлі жолдармен жүре алады.

In the early 1970s, the term datagram was created by combining the words data and telegram by the CCITT rapporteur on packet switching, Halvor Bothner By. While the word was new, the concept had already a long history. In 1964, Paul Baran described, in a RAND Corporation report, a hypothetical military network having to resist a nuclear attack. Small standardized message blocks, bearing source and destination addresses, were stored and forwarded in computer nodes of a highly redundant meshed computer network. "The network user who has called up a virtual connection to an end station and has transmitted messages might also view the system as a black box providing an apparent circuit connection". In 1967, Donald Davies published a seminal article in which he introduced the packet and packet switching. His proposed core network is similar to the one proposed by Paul Baran though developed independently. He assumes that "all users of the network will provide themselves with some kind of error control". His target is a "common carrier communication network". To support remote access to computer services by user terminals, which at that time were transmitted character by character, he included, at the network periphery, interface computers that convert character flows into packet flows and vice versa. In 1970, Lawrence Roberts and Barry D. Wessler published an article about ARPANET, the first multi node packet switching network. An accompanying paper described its switching nodes (the IMPs) and its packet formats. The network core performed datagram switching as in Baran's and Davies' model, but the service offered to hosts by the network was connection oriented. A reliable message transfer service was thus offered to user computers, thus greatly simplifying the network design. This made the ARPANET what would come to be called a virtual circuit network. Roberts presented the idea of packet switching to the communication professionals and faced anger and hostility. Before ARPANET was operating, they argued that the router buffers would quickly run out. After the ARPANET was operating, they argued packet switching would never be economic without the government subsidy. Baran faced the same rejection and thus failed to convince the military to construct a packet switching network. In 1973, Louis Pouzin presented his design for CYCLADES, the first large scale network implementing the pure Davies datagram model. The CYCLADES team has thus been the first to tackle the highly complex problem of providing user applications a reliable virtual circuit service while using the end to end principle in a network service known to possibly produce non negligible datagram losses and reordering. Although Pouzin's concern "in a first stage is not to make breakthrough [sic] in packet switching technology, but to build a reliable communications tool for Cyclades",

Datagram service is often compared to a mail delivery service; the user only provides the destination address but receives no guarantee of delivery, and no confirmation upon successful receipt. Datagram service is therefore considered unreliable. Datagram service routes datagrams without first creating a predetermined path. Datagram service is therefore considered connectionless. There is also no consideration given to the order in which it and other datagrams are sent or received. In fact, many datagrams in the same group can travel along different paths before reaching the same destination in a different order.

Құрылымы

Әрбір дерекграммада екі компонент бар: тақырып және деректер жүктемесі. Тақырыпта бастапқы жабдықтан түпкілікті меңзілге дейін жабдық пен желі арасындағы бұрынғы алмасуларға тәуелсіз маршруттау үшін қажетті барлық ақпарат болады. Тақырыптарда бастапқы және түпкілікті мекенжайлар, сондай-ақ түр және ұзындық салалары болуы мүмкін. Жүктеме – тасымалданатын деректер. Белгіленген тақырыпқа деректер жүктемесін енгізу процесі инкапсуляция деп аталады.

Мысалдар

+ Датаграмма номенклатурасы OSI қабаты Атауы 4-қабаттағы TCP сегменті 3-қабаттағы Желілік пакет 2-қабаттағы Ethernet кадры (IEEE 802.3) Сымсыз LAN кадры (IEEE 802.11) 1-қабаттағы Чип (CDMA)

Интернет протоколы

Интернет протоколы (IP) бірнеше типтегі дерек пакеттері үшін стандарттарды белгілейді. Интернет қабаты – IP арқылы ұсынылатын дерек пакеттері қызметі. Мысалы, UDP интернет қабатында дерек пакеттері қызметін пайдаланады. IP – толығымен қосылыссыз, ең жақсы күш салумен, сенімсіз, хабар жеткізу қызметі. TCP – IP-нің үстінде жұмыс істейтін жоғары деңгейдегі протокол, ол сенімді қосылысқа бағытталған қызметті қамтамасыз етеді.