Трансляция протоколов в асимметричных системах связи

УДК 004(06) Информатика и процессы управления
С.В. ЕФИМОВ, А.В. ЖУРАВЛЕВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ТРАНСЛЯЦИЯ ПРОТОКОЛОВ В АСИММЕТРИЧНЫХ
СИСТЕМАХ СВЯЗИ
В работе рассматриваются аспекты применения технологии трансляции
сетевых протоколов передачи данных в асимметричных системах связи.
В настоящее время в системах передачи данных наиболее
распространенным является набор протоколов, основанный на
семиуровневой модели OSI, называемой также стеком протоколов TCP/IP.
В рамках этой модели, в частности, используются протоколы,
поддерживающие передачу данных. Протоколы передачи данных условно
можно разделить на две группы – протоколы, ориентированные на работу
собственно с данными, и протоколы, ориентированные на работу с
соединениями.
Среди протоколов, относящихся к первой группе, можно назвать
протокол HTTP, который завоевал популярность среди других средств
удалённой работы с приложениями именно благодаря своей
ориентированности на работу с данными. Протоколы, ориентированные
на работу с соединениями (такие, например, как X11 или Telnet)
требовали постоянного поддержания соединения для обмена данными
между пользователем и сервером, который обслуживал его действия. В
отличие от подобных протоколов HTTP передаёт блок данных, полностью
описывающий документ, а такие действия, как прокрутка или заполнение
форм, производятся самим клиентом, избавляя сервер от необходимости
выполнения лишних запросов, а сеть – от передачи избыточного трафика.
Распространение технологий несимметричного доступа привело к
снижению преимущества подхода, ориентированного на работу с
данными. Проведённые исследования показали, что в сетях
корпоративного уровня доля персонифицированного, нужного только
одному конкретному пользователю, трафика составляет не более 10
процентов. Таким образом, в случае массовой доставки информационного
наполнения клиентам можно существенно сократить время ожидания,
применяя многоадресную рассылку содержимого запрашиваемых
ресурсов.
Для многоадресной рассылки целесообразно применение протокола
доставки UDP, который в отличие от протокола TCP не требует
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 12
108
УДК 004(06) Информатика и процессы управления
подтверждения получения каждого пакета. Именно это свойство
протокола UDP легло в основу технологии рассылки данных
неопределенному набору получателей. Эта технология была названа
MULTICAST-рассылкой. Характерное свойство этой технологии состоит
в том, что нагрузка на сеть не зависит от того, сколько пользователей
одновременно получают данные, однако в отличие от BROADCASTрассылки, которая доставляет данные всем пользователям в пределах
подсети, многоадресная рассылка дает пользователю возможность
самостоятельно определять набор потоков, которые ему необходимо
получать.
В связи с тем, что протокол UDP является протоколом ненадежной
доставки данных, возникает необходимость осуществлять контроль за
содержимым передаваемого трафика с целью обеспечения целостности и
корректности получаемых пользователем данных. Для этого предлагается
использование механизма негативных подтверждений (NACK), суть
которого состоит в том, что серверу отправляются не сообщения
(подтверждения) полученных данных, а сообщения о неполученных,
некорректных или испорченных данных. Это резко снижает объем
трафика, исходящего с клиентской стороны.
Экспериментальный макет подобной системы передачи данных
представляет собой комбинацию медленного наземного канала от
пользователя к серверу (GPRS), по которому передаются негативные
подтверждения, высокоскоростного широкополосного канала связи от
сервера к пользователю (в качестве такого канала использовался канал
нисходящей спутниковой связи, который по определению является
односторонним) и программного комплекса прозрачной трансляции
трафика из двухстороннего TCP в односторонний UDP с негативными
подтверждениями. Показатель надежности спутникового канала, в
качестве которого рассматривалось отношение ошибочно доставленных
данных к корректно доставленным, составлял около 10 -6.
В результате проведенных исследований были получены следующие
показатели: увеличение скорости доставки данных по сравнению с
традиционной двухсторонней TCP-доставкой составило от 20% для
небольших объемов до 1000% для больших объемов данных, отношение
исходящего трафика ко входящему – от 10% до 0,05% соответственно.
Список литературы
1. J.Postel. Transmission Control Protocol. IETF, Sep-01-1981
2. J.Postel. User Datagram Protocol. IETF, Aug-28-1980
3. S.E.Deering. Host extensions for IP multicasting. IETF, Aug-01-1989
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 12
109
УДК 004(06) Информатика и процессы управления
4. R.Fielding and others. Hypertext Transfer Protocol – HTTP/1.1. IETF, June 1999.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 12
110