Виртуальное соединение (Fnjmrgl,uky vky;nuyuny)

Виртуальное соединение (ВС), виртуальный канал (ВК) (англ. VC - Virtual Circuit) — канал связи в сети коммутации пакетов, соединяющий двух и более абонентов, и состоящий из последовательных физических звеньев системы передачи между узлами связи (коммутаторами), а также из физических и логических звеньев внутри коммутаторов на пути между указанными абонентами. Логическое звено управляет физическим звеном и они оба одновременно организуются на этапе установления сквозного ВС между абонентами.

Логическое звено представляет собой запись в памяти коммутатора соответствия идентификатора входящего логического канала (ЛК), ожидаемого в заголовке пакета на данном входящем физическом порту, идентификатору исходящего ЛК и номеру исходящего физического порта.

Как только на данном входящем порту появляется пакет для передачи, логическое звено активируется и задействует соответствующее физическое звено, которое с помощью коммутационного поля передаёт пакет в исходящий порт. При этом входящий идентификатор ЛК (ИЛК) в заголовке пакета заменяется на исходящий ИЛК. Таким образом, помимо физической коммутации, осуществляется и логическая коммутация.

ВС обеспечивает передачу пакетов с сохранением их исходной последовательности («строго друг за другом»). Каждый такой пакет содержит только идентификатор ближайшего логического канала в звене, и не несёт полную адресную информацию места назначения, в отличие от дейтаграмм. При разъединении ВС соответствующие ему записи в памяти коммутаторов стираются, и на их место могут быть записаны данные нового ВС.

Концепция ВС

Согласно книге одного из пионеров коммутации пакетов и сотрудника Национальной физической лаборатории Великобритании Дональда Дэвиса и соавторов, концепция виртуального канала была предложена в исследованиях корпорации Рэнд, США. Однако тогда под виртуальным каналом, или точнее, виртуальным соединением (англ. VC - Virtual Connection) понималось соединение, устанавливаемое по запросу оконечного пользователя сети с другим оконечным пользователем сети с тем, что сама сеть представлялась пользователю как «чёрный ящик с соединением, установленным через всю территорию Соединённых Штатов». Этот «чёрный ящик» являлся проектируемой распределённой сетью с децентрализованным принятием решений каждым «обучающимся» коммутатором при использовании адаптивной маршрутизации. Сеть предназначалась для работы в экстремальных ситуациях, с выходом из строя её элементов, и речи о реализации ВС внутри сети не шло.

Термин «виртуальный» в настоящей статье подчёркивает тот факт, что, хотя канал и существует постоянно во всё время сеанса связи между абонентами, но при отсутствии активности корреспондирующих сторон физические ресурсы, через которые проходит данное ВС, такие как тракты передачи между узлами сети, и соответствующие участки коммутационных полей этих узлов выделены не только под данное ВС, но могут использоваться и другими ВС. А также и при активности всех сторон физические ресурсы могут использоваться совместно, по принципу статистического мультиплексирования пакетов (др. словами, мультиплексирования по требованию).

Таким образом, ВС обладает некоторыми свойствами как коммутации каналов — за счёт сохранения исходного порядка следования пакетов, так и коммутации пакетов — за счёт возможности их статистического мультиплексирования.

ВС могут быть как коммутируемыми (англ. SVC - Switched Virtual Circuit) по инициативе абонентов с помощью соответствующей технической процедуры по типу набора номера в обычной телефонной сети, так и постоянными (англ. PVC - Permanent Virtual Circuit), устанавливаемыми по обращению абонентов к администрации сети, на более-менее продолжительный срок, например, на три месяца, полгода или год.

Пример установления ВС

Пример организации ВС

На рисунке, составленном по материалам, показан пример установления коммутируемого двустороннего (дуплексного) ВС на участке сети с коммутацией пакетов. На каждое физическое звено цифровой системы передачи в коммутаторах пакетов (КП) условно выделено до 256 идентификаторов логического канала (ИЛК) на передачу и до 256 ИЛК на приём, уникальных только в пределах данного звена, что позволяет устанавливать максимум 256 дуплексных ВС. Таблицы показаны только в части логической коммутации, для них принято, что при установлении ВС занимается первый свободный сверху ИЛК. Например, в таблице порта № 3 КП А заняты первые 62 ИЛК и так далее для остальных таблиц. После установления соединения таблица переходит во 2-е состояние, при этом какие-то ИЛК могут освободиться, как, например, ЛК2 в таблице порта № 4 КП В. В реальных системах принцип занятия свободных ИЛК может отличаться.

Иерархия ВС

Для удобства маршрутизации и коммутации виртуальные соединения могут «вкладываться» друг в друга. Так, например, в технике ATM существует понятие виртуального пути, как пучка из нескольких ВС, поскольку на некоторых участках сети целесообразно коммутировать сразу пучок ВС, не разбирая их по отдельности.

Для этого в заголовке ячейки ATM размещены идентификатор виртуального пути (ИВП) (англ. VPI - Virtual Path Identifier) и идентификатор виртуального канала (ИВК) (англ. VCI - Virtual Channel Identifier). Сочетание ИВП/ИВК выполняет адресные функции при продвижении ячеек по сети. Некоторые значения ИВП/ИВК зарезервированы заранее, на уровне спецификации протокола, и используются для служебных целей.

См. также

• Английская статья о Дональде Дэвисе

Литература

• Paul Baran. On Distributed Communications Networks // IEEE Transactions on Communications Systems : журнал. — 1964. — Т. CS-12, № 1 (March).
• Д. Дэвис, Д. Барбер, У. Прайс, С. Соломонидес. Вычислительные сети и сетевые протоколы = Computer Networks and their Protocols / Пер. с англ. под ред. д.т.н., проф. С. И. Самойленко. — М.: "Мир", 1982. — 562 с. — 10,000 экз.
• И. А. Мизин, В. А. Богатырёв, А. П. Кулешов. Сети коммутации пакетов / акад. В. С. Семенихин. — М.: "Радио и связь", 1986. — 408 с. — 5,500 экз.
• Ю. Блэк. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы = Uyless Black, COMPUTERS NETWORKS: Protocols, Standards, and Interfaces / пер. с англ. под ред. к.т.н. В. В. Василькова. — М.: "Мир", 1990. — 506 с. — 25,000 экз. — ISBN 5-03-001367-9 (русск.); 0-13-166091-8 (англ.).
• Achille Pattavina. Switching Theory: Architecture and Performance in Broadband ATM Networks. — John Wiley & Sons Ltd, 1998. — ISBN 0-471-96338-0 (Hardback); 0-470-84191-5 (Electronic).