Pakiet sieciowy - Network packet

W telekomunikacji i sieciach komputerowych , wykorzystując pakiet sieciowy jest sformatowana jednostka danych prowadzonych przez sieci komutacji pakietów . Pakiet składa się z informacji kontrolnych i danych użytkownika; ten ostatni jest również znany jako ładunek . Informacje sterujące dostarczają dane do dostarczenia ładunku (np. źródłowe i docelowe adresy sieciowe , kody wykrywania błędów lub informacje o sekwencjonowaniu). Zwykle informacja sterująca znajduje się w pakietowych nagłówków i przyczep .

W komutacji pakietów , przepustowość od medium transmisyjnego jest dzielony pomiędzy wielu sesji komunikacyjnych, w przeciwieństwie do przełączania obwodów , w których obwody są zdefiniowanej przez na czas trwania jednej sesji i danych jest zwykle przesyłany w postaci ciągłego strumienia bitów .

Terminologia

W siedmiu warstw modelu OSI w sieci komputerowej , pakiet wyłącznie odnosi się do jednostki danych protokołu w warstwie 3, w warstwie sieci . Jednostką danych w warstwie 2, warstwie łącza danych , jest ramka . W warstwie 4, warstwie transportowej , jednostkami danych są segmenty i datagramy . Tak więc, w przykładzie Komunikacja TCP / IP w sieci Ethernet , A segmentu TCP wykonuje się jeden lub więcej pakietów IP , z których każdy jest wykonanych z jednego lub większej liczby ramek Ethernet .

Architektura

Podstawą koncepcji pakietu jest list pocztowy: nagłówek jest jak koperta, ładunek to cała zawartość koperty, a stopka to Twój podpis na dole.

Projekt sieci może osiągnąć dwa główne rezultaty przy użyciu pakietów: wykrywanie błędów i adresowanie wielu hostów .

Ramy

Różne protokoły komunikacyjne wykorzystują różne konwencje do rozróżniania elementów pakietu i formatowania danych użytkownika. Na przykład w protokole Point-to-Point pakiet jest sformatowany w bajtach 8-bitowych, a do rozgraniczenia różnych elementów używane są znaki specjalne. Inne protokoły, takie jak Ethernet, ustalają początek nagłówka i elementów danych na podstawie ich lokalizacji względem początku pakietu. Niektóre protokoły formatują informacje na poziomie bitowym zamiast na poziomie bajtowym .

Zawartość

Pakiet może zawierać dowolny z następujących składników:

Adresy
Routing pakietów sieciowych wymaga dwóch adresów sieciowych , adres źródłowy hosta wysyłającego oraz adres docelowy hosta odbierającego.
Wykrywanie i korekcja błędów
Wykrywanie i korekcja błędów odbywa się w różnych warstwach stosu protokołów . Pakiety sieciowe mogą zawierać sumę kontrolną , bity parzystości lub cykliczne kontrole nadmiarowe w celu wykrycia błędów występujących podczas transmisji.
W nadajniku obliczenia wykonywane są przed wysłaniem pakietu. Po odebraniu w miejscu docelowym suma kontrolna jest ponownie obliczana i porównywana z tą w pakiecie. Jeśli zostaną znalezione rozbieżności, pakiet może zostać poprawiony lub odrzucony. Każda utrata pakietów spowodowana tymi odrzuceniami jest rozwiązywana przez protokół sieciowy.
W niektórych przypadkach podczas routingu mogą być konieczne modyfikacje pakietu sieciowego, w których sumy kontrolne są przeliczane.
Limit przeskoków
W warunkach awarii pakiety mogą przejść przez obwód zamknięty . Jeśli nic nie zostanie zrobione, w końcu liczba krążących pakietów wzrośnie, aż sieć zostanie przeciążona do punktu awarii. Czas życia to pole, które zmniejsza się o jeden za każdym razem, gdy pakiet przechodzi przez przeskok sieci . Jeśli pole osiągnie zero, routing nie powiódł się i pakiet jest odrzucany.
Pakiety Ethernet nie mają pola czasu do wygaśnięcia, a zatem podlegają promieniowaniu rozgłoszeniowemu w obecności pętli przełączającej .
Długość
Może istnieć pole do identyfikacji całkowitej długości pakietu. Jednak w niektórych typach sieci długość jest implikowana przez czas trwania transmisji.
Identyfikator protokołu
Często pożądane jest posiadanie różnych protokołów komunikacyjnych w tej samej sieci. Pole identyfikatora protokołu może rozróżniać pakiety korzystające z różnych protokołów i umożliwia stosowi protokołów prawidłowe przetwarzanie różnych typów pakietów.
Priorytet
Niektóre sieci wdrażają jakość usług, która może nadać priorytet niektórym typom pakietów przed innymi. To pole wskazuje, która kolejka pakietów powinna zostać użyta; kolejka o wysokim priorytecie jest opróżniana szybciej niż kolejki o niższym priorytecie w punktach sieci, w których występuje przeciążenie.
Ładunek
Ogólnie rzecz biorąc, ładunek to dane, które są przenoszone w imieniu aplikacji. Zwykle ma zmienną długość, do maksymalnej określonej przez protokół sieciowy, a czasami sprzęt na trasie. W razie potrzeby niektóre sieci mogą podzielić większy pakiet na mniejsze pakiety.

Przykłady

Protokół internetowy

Pakiety IP składają się z nagłówka i ładunku. Nagłówek składa się z pól stałych i opcjonalnych. Ładunek pojawia się bezpośrednio po nagłówku. Pakiet IP nie ma zwiastuna. Jednak pakiet IP jest często przenoszony jako ładunek wewnątrz ramki Ethernet, która ma własny nagłówek i końcówkę.

Zgodnie z zasadą „ od końca do końca” sieci IP nie zapewniają gwarancji dostarczenia, braku duplikacji ani dostarczenia pakietów w kolejności. Jednak powszechną praktyką jest nakładanie niezawodnego protokołu transportowego, takiego jak protokół kontroli transmisji, na wierzch usługi pakietowej, aby zapewnić taką ochronę.

NASA Deep Space Network

Standard telemetrii pakietowej opracowany przez Komitet Konsultacyjny ds. Systemów Danych Kosmicznych ( CCSDS ) definiuje protokół używany do transmisji danych instrumentów statku kosmicznego przez kanał głębokiej przestrzeni kosmicznej. Zgodnie z tym standardem obraz lub inne dane wysyłane z instrumentu statku kosmicznego są przesyłane za pomocą jednego lub więcej pakietów.

Strumień pakietowy MPEG

Packetized elementary stream (PES) to specyfikacja związana ze standardem MPEG-2, która umożliwia podzielenie strumienia podstawowego na pakiety. Strumień podstawowy jest pakietowany przez enkapsulację kolejnych bajtów danych ze strumienia podstawowego między nagłówkami pakietów PES.

Typowym sposobem transmitowania danych strumienia elementarnego z kodera wideo lub audio jest najpierw utworzenie pakietów PES z danych strumienia elementarnego, a następnie enkapsulacja tych pakietów PES w pakietach strumienia transportowego MPEG (TS) lub strumienia programowego MPEG (PS). Pakiety TS mogą być następnie transmitowane przy użyciu technik rozgłaszania, takich jak te stosowane w ATSC i DVB .

NICAM

Aby zapewnić „kompatybilność” mono , sygnał NICAM jest przesyłany na podnośnej obok nośnej dźwięku. Oznacza to, że zwykły nośnik dźwięku mono FM lub AM jest pozostawiony sam do odbioru przez odbiorniki monofoniczne. Pakiet NICAM (z wyjątkiem nagłówka) jest przed transmisją zaszyfrowany za pomocą dziewięciobitowego pseudolosowego generatora bitów. Ważne jest, aby strumień bitów NICAM wyglądał bardziej jak biały szum, ponieważ zmniejsza to wzór sygnału na sąsiednich kanałach telewizyjnych.

Zobacz też

Bibliografia