Azt hihetnénk, hogy ha a vonalak és csomópontok kapacitása elegendő az adatforgalom lebonyolításához, akkor a szabad információáramlás minden esetben garantálható. (A közúti forgalomban is így van?) A tényleges helyzet azonban más. Előfordul, hogy a rendeltetési helyen a csomagoknak a hálózatból való kiléptetése akadályba ütközik, mert a hálózat legfeljebb azzal a sebességgel tudja kézbesíteni a csomagokat, amilyen ütemben a felhasználó hajlandó azokat elfogadni. A csomagok küldőjére ekkor minél előbb át kell hárítani ezt az akadályt, ellenkező esetben a csomagok a hálózatban felhalmozódnak. Ez jelenti azt a forgalomvezérlési funkciót, amelynek segítségével a hálózati forgalmat folyamatosan mozgásban lehet tartani.
Bár a hálózat adatátviteli kapacitását általában a várható igényeknek megfelelőre tervezik, mégis a forgalom statisztikus változásai, még ha alacsony bekövetkezési valószínűséggel is, de túlterhelést idézhetnek elő. A jó hálózati forgalomvezérlési algoritmus megoldást ad a túlterhelések elviselésére is. Fel kell használnia beépített forgalomvezérlő mechanizmusát arra, hogy a túlzott forgalmi igényeket visszautasítsa. Mindaddig fenn kell tartania ezeket a korlátozó intézkedéseket, ameddig a normális, korlátozás mentes üzem ismét vissza nem állítható.
Ha egyes hálózatrészek túltelítődnek akkor a csomagok mozgatása lehetetlenné válhat. Azok a várakozási sorok, amelyeknek ezeket a csomagokat be kellene fogadniuk, állandóan tele vannak. Ezt a helyzetet nevezzük torlódásnak (congestion).
A torlódás szélsőséges esete a befulladás (lock-up). Ez olyan, főként tervezési hibák miatt előálló eset, amelyben bizonyos információfolyamok egyszer s mindenkorra leállnak a hálózatban. A jelenség jól illusztrálható a közúti körforgalomban lejátszódó hasonló események példájával. Ha az elsőbbségi szabály a körforgalomba belépő forgalmat részesíti előnyben, akkor torlódás léphet fel. A forgalom csak akkor indulhat meg újra, ha a szabályokat megváltoztatjuk. A csomagkapcsolt hálózatokban a helytelen puffer-elosztás és a rossz prioritási szabályok hasonló befulladásokat okozhatnak.
A torlódás a csomaghálózatokban olyan állapot, amelyben a hálózat teljesítménye valamilyen módon lecsökken, mert a hálózatban az áthaladó csomagok száma túlságosan nagy. A teljesítménycsökkenés jelentkezhet oly módon is, hogy a hálózat átbocsátóképessége (throughput) lecsökkent, anélkül, hogy a hálózat terhelését csökkentenénk, vagy pedig abban, hogy a hálózaton áthaladó csomagok késleltetése megnőtt. A teljesítménycsökkenés ezen jellegzetes tünetei többnyire együtt lépnek fel.
A torlódás lehet helyi jellegű, amikor a jelenség a hálózatnak csak bizonyos részét érinti, vagy súlyosabb, mikor az egész hálózatra kihat. A torlódás szélsőséges esetben olyan is lehet, hogy a forgalom egészen vagy csaknem egészen megbénul, amikor a hálózat egyáltalán nem vagy csak kevés adatot kézbesít a rendeltetésre és fogad el a forrástól. Nem lehet kérdéses, hogy ez olyan végzetes helyzet az adatátviteli hálózat számára, amelynek bekövetkezését bármi áron el kell kerülni.
A torlódás olyan állapot, amely a legtöbb szállítmányozó rendszerben előfordul. Például a folyóban úszó farönkök akadálytalanul sodródnak mindaddig, amíg az egyes darabok mozgása nincs hatással a többiek előrehaladására. Ha a rönkök számát eddig a szintig növeljük, akkor ezzel együtt az átbocsátott mennyiség is növekszik, de ezzel elérkeztünk egy olyan ponthoz, amelynél a rönkök már akadályozzák egymás mozgását, és a teljes átbocsátott mennyiség lecsökkenhet. További rönkök bedobása esetén a rönksűrűség oly mértékben megnőhet, hogy már szilárdan egymáshoz ékelődnek, és így a csatornában az áramlási sebesség nullára esik vissza.
A közúti forgalom viselkedése még közelebb áll a csomagkapcsolt hálózatok viselkedéséhez. A közutak hálózatot alkotnak, amelyben szállítási csatornák, utak, kereszteződések stb. találhatók. A forgalom az úthálózaton át a nagyszámú forrás-rendeltetés pár között járműfolyamok formájában áramlik. E folyamok minduntalan összefolynak majd szétválnak a különböző keresztezési és elágazási pontokban. A célba érési arány (az időegység alatt célba érkező járművek száma) akkor maximális, ha az utakon közlekedő járművek száma nem halad meg egy bizonyos szintet. Olykor, pl. csúcsforgalomban, amikor az útra kelt járművek száma nagyon nagy, forgalmi dugók jönnek létre, és az egyes járművek előrehaladása sokkal lassúbbá válik. Sőt túlságosan is könnyű olyan feltételt teremteni, amelynek fennállása esetén aligha éri el a jármű rendeltetési helyét. És ez a járműfolyamok és az egyes járművek áramlása egymásra hatásának a következménye.
Visszatérve a hálózatokhoz, általánosan a torlódás okainak az IMP-k viszonylagos lassúságát tekinthetjük, valamint azt a lehetséges okot hogy a kimenő vonalak kapacitása kisebb mint a bemenő vonalaké. Ezért kidolgoztak stratégiákat a torlódás elkerülésére:
Kuj=a*Krégi+(1-a)*f.
Ha K értéke egy küszöböt elér, akkor a kimeneti vonal “figyelmeztetés” állapotba kerül. Az IMP minden beérkező csomag elküldése előtt — ha ezt ilyen állapotú kimeneti vonalon kell továbbküldenie — elküldi, de a forráshelyre visszaküld egy lefojtó csomagot a beérkezett csomagban talált célcímmel együtt. Amikor a forrás IMP egy ilyen lefojtó csomagot kap vissza, akkor adott mértékben csökkentenie kell az ilyen irányú forgalmát.
A torlódások legsúlyosabb esete a holtpont. Ez azt jelenti, hogy az egyik IMP valamire vár, ami a másik IMP-től függ, az pedig egy olyan eseményre, amely a rá várakozótól függ. Ebből nincs kiút. Ilyen eset következhet be, ha például mindkét IMP puffere a másik felé irányuló csomagokkal van tele. Ahhoz hogy fogadni tudjon az egyik, ki kellene ürítenie a pufferét, de nem tudja mert a másik azt jelzi, hogy foglalt. Másik irányban is azonos a szituáció. Ezt az esetet hívják közvetlen tárol és továbbít holtpontnak. Ez az eset természetesen nem csak két szomszédos csomópont, hanem egy hálózat egészében vagy egy részében is létrejöhet, ha egyik IMP-nek sincs szabad helye a csomagok fogadására. Ez
közvetett tárol és továbbít holtpont. Az ilyen és hasonló holtpontok kialakulásának kiküszöbölésére számos, itt nem részletezett módszert fejlesztettek ki. [1]
X.25 hálózat
Ez egy CCITT ajánlás, amely a felhasználó (az adatvég-berendezés, DTE=Data Terminal Equipment) és a hálózat (adatáramkör végződő berendezés, DCE= Data Circuit terminating Equipment) közötti interfészt definiálja. A hálózatok ahol alkalmazzák, csomagkapcsolású hálózatok. Ezekben három alapvető csomagtípusú szolgálatot határoztak meg.
Fontos szolgáltatás a nem csomagkapcsolt hálózatokkal való illesztést biztosító a csomagösszeállítás-felbontás PAD (Packet Assembly-Disassembly) funkció. Ez a szolgáltatás az előfizető bit és karakterfolyamait (pl. egy terminál jeleit) csomagokká alakítja illetve visszaalakítja). Ez teszi lehetővé hogy a karakter üzemmódú terminálok csomag üzemmódú DTE-kel kommunikáljanak.
Az X.25 három protokollszintet különböztet meg.
A fizikai szint a csomagkapcsoló központhoz való kapcsolódást biztosítja adatáramkörökön keresztül. Az adatáramkör lehet bérelt áramkör, vagy kapcsolt összeköttetés, de akár analóg távbeszélő áramkör is. Digitális átvitel esetén ez az X.21, amely egyaránt gondoskodik mind az összeköttetés gyors felépítéséhez a digitális címzésről és a bérelt áramkör működéséről. Analóg áramkör esetén a modemes összeköttetés V.24 ajánlása használható, amit X.21bis szabvány néven is emlegetnek.
A második szint egy HDLC szerinti adatkapcsolat, amely a DTE és a DCE közötti hibamentes adatcserét biztosítja. A HDLC keretek az X.25 interfészen keresztül csak egy-egy csomagot hordoznak. A protokoll neve LAP-B (Link Access Protocoll-Balanced), ami egyenrangú állomásokat (kombinált állomás) definiál a két végponton.
A LAPB helyét a HDLC családban a 92. ábrán láthatjuk.
A harmadik szint a csomagszint, amely az előbbiekben felsorolt (DG, PVC, VC) csomagtípusú szolgálatotokat biztosítja. A virtuális áramkörön a forgalom vezérlését ablaktechnika biztosítja. Reset és újraindítás lehetséges hibaállapot fellépése esetén. A hívások lebonthatók, és a felszabaduló csatornák újra felhasználhatók.
A 91. ábrán egy X.25 DTE-DCE interfész elrendezés látható. A modemes átvitelnél megismert DCE itt kissé más jelentésű. A távbeszélő áramkörökben használt DCE nem más mint a felhasznált modem. X.25 esetén a DCE a hálózat felsőbb rétegeibe is kiterjed.
A csomagszint egyedi azonosítókkal ellátott logikai csatornákból áll. A csatornák csoportokba vannak szervezve. 4 bit hordozza a csoportszámot és 8 bit a csatornaszámot, amely a csomagok fejrészében található meg. Az X.25 számos csomagformátumot definiál, amelyek lehetnek adatcsomagok, illetve az átvitelt vezérlő hívásfelépítő, bontó, forgalomvezérlő, megszakító, reset-et okozó, újraindító, diagnosztikai csomagok, illetve a datagram szolgálati jelzéscsomagok. Részletes leírásuk a [2] irodalomban megtalálható.
A DTE-DCE interfészek közötti átvitelt megvalósító és lebontó folyamat vázlata az 94. ábrán látható.
94. ábra: X.25 Virtuális hívás
A három fázis: a hívás felépítése, adatátvitel és lebontás csomagok segítségével történik. A forgalomvezérlés, ami megakadályozza hogy az egyik oldali gyorsabb DTE-DCE interfész elárassza csomagjaival a másik oldalt, a már megismert és csomagszinten alkalmazott csúszóablakos átviteli technikával történik. A vételi és adási ablakok mérete 8 illetve 128 lehet.
Mint a nevéből következik nem a csomagokat, hanem az adatkapcsolati szint kereteit viszik át a megfelelő minőségű hálózaton. A keret-relézés egy X.25-höz hasonló új módszer, bár az X.25-höz eltérően nem megbízható összeköttetést biztosít ,nincs a sebességet és vevő fogadóképességét figyelembe vevő áramlásvezérlés (flow control).
Az átvitelhez HDLC kereteket használ, ahol az adatrész akár 4 kbájt is lehet.
A keretek egy vagy több, állandó kapcsolatra beállított virtuális áramkörön (Data Link Connection Identifier = DLCI) keresztül haladnak. Mivel a hibamentes keretátvitelt nem figyelik, ezért a felette lévő réteg (HDLC IPC, TCP/IP) feladata a hibák felismerése, és a hibás keretek megismételtetése.
Ez azonban nem akkora probléma, mert a keret-relézést általában nem analóg (pl. telefon) vonalakon, hanem a kis hibaaránnyal működő digitális átviteli vonalakon keresztül valósítják meg. Mivel nincs áramlásvezérlés, a vevő azokat a kereteket, amelyeket nem képes venni, egyszerűen eldobja.
Alkalmazása előtt meg kell adni a használni kívánt a maximális átlagos adatátviteli sebességet (pl. 56 kbit/s). Nagyobb sebességgel történő küldés esetén, az átvitel előtt néhány keret DE (Discard Eligibility) jelölést kap, és a sebesség túllépésekor ezeket fogja a protokoll először eldobni. Észak Amerikában az "európai" X.25 átvitel helyett használják.
1.fejezet: A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak
2.fejezet: Fizikai átviteli jellemzők és módszerek
3.fejezet: Közeg-hozzáférési módszerek
4.fejezet: Adatkapcsolati protokollok
5.fejezet: Hálózati réteg: Forgalomirányítás, Ellenőrző kérdések