Я изобрел формулу, которая описывает время задержки при передаче информационного пакета в Internet: D=H*Q*(R+P/C). Эта формула поможет нам понять, каким образом различные способы "коммутирования" информации в Internet (мы обсуждали их на прошлой неделе) способны повысить надежность и быстродействие сети.
IP-маршрутизаторы ретранслируют пакеты по направлению к их 32-разрядным конечным адресам. При этом пакеты последовательно, шаг за шагом, ретранслируются из одной сети в другую, от одного маршрутизатора к другому. На каждом таком шаге пакеты передаются, принимаются, собираются в очереди для маршрутизации, причем для каждого из них рассчитывается дальнейший маршрут. Затем пакеты собираются в очередь для передачи и только после этого ретранслируются на следующий маршрутизатор.
Некоторые специалисты по Internet говорят, что маршрутизация и задержка пакетов - на самом деле вещи гораздо более сложные, чем моя формула. Возможно, но надо же нам с чего-то начать.
Итак, в моей формуле D обозначает время задержки, а H - число шагов ретрансляции. Все операции обработки, которым подвергается пакет в маршрутизаторе, должны быть проделаны H раз, прежде чем пакет достигнет адреса своего назначения. При ретрансляции пакета типичным считается число шагов 10 и более, но иногда их может быть и свыше 30. Число шагов H при передаче пакета в Internet растет, и не только из-за роста самой сети. Оно увеличивается из-за того, что передаваемые пакеты без всякой определенной системы проходят по участкам сети, принадлежащим разным поставщикам услуг в Internet.
Параметр Q в моей формуле обозначает длину очереди. Пакеты передаются маршрутизатором дальше не сразу, а предварительно собираются в очередь, дожидаясь, пока для пришедших прежде пакетов будут рассчитаны маршруты и эти пакеты будут отправлены дальше. Похоже, что величина Q в Internet тоже увеличивается. Маршрутизаторы обладают конечным объемом памяти, поэтому, когда очередь достигает определенной величины, новые пакеты просто не принимаются. Увеличение объема памяти может до некоторой степени поправить положение, но удлинение очереди ведет к увеличению времени задержки.
R - это время маршрутизации. Получая новый пакет, маршрутизатор определяет, в очередь на какой выходной порт поставить этот пакет, чтобы он был ретранслирован в сторону его конечного адреса. В адресе пакета содержится указание на конкретный участок сети, куда адресован пакет. Просматривая специальную справочную таблицу, маршрутизатор определяет, на какой порт отправить пакет для следующего шага ретрансляции. Дело не только в том, что растет объем справочных таблиц (они содержат сейчас более 30 тысяч глобальных маршрутов и занимают объем около 10 Мбайт). Помимо этого, при определении маршрута передачи часто используются очень сомнительные критерии; например, маршрутизатор может направить пакет к другому поставщику сетевых услуг вместо того, чтобы транслировать его по наикратчайшему пути. Величина R в Internet тоже проявляет тенденцию к увеличению. Маршрутизаторы все реже успевают транслировать получаемые пакеты; очереди растут, и это приводит к бесследной потере пакетов.
P - это длина пакета, а С - скорость линии. На каждом шаге ретрансляции пакета он приобретает задержку, равную времени его передачи, P/C. Большинство пакетов в Internet имеют небольшую длину, но весомая часть передаваемой информации все же заключена в длинных пакетах. Учитывая, что объем объектов мультимедиа в сети неизбежно будет расти, приходится заключить, что средняя величина P тоже должна увеличиваться. Время передачи пакета Р/С, то есть задержка между моментами его получения и дальнейшей передачи, приобретаемая пакетом на каждом ретрансляционном шаге, уменьшается с увеличением скорости передачи в линии.
Я, однако, утверждаю, что в современной системе Internet эта скорость, обозначенная в моей формуле переменной С, уменьшается, что бы ни говорили крупные сетевые компании по поводу совершенствования своих магистральных линий передачи информации. Почему? Величина С - это средняя скорость передачи всех линий, по которым должен пройти информационный пакет. Все большее число пользователей в Internet подключается к этой системе не через быстродействующие линии локальных сетей, а через модемы. Кроме того, с ростом числа компаний-поставщиков услуг в Internet увеличивается число шагов ретрансляции пакетов на более медленных участках линии, вдали от высокоскоростных магистралей. Возможно, что величина С уменьшается. Кто может сказать наверняка?
Пока нет данных, свидетельствующих об обратном, я берусь утверждать, что все переменные в моей формуле, определяющей величину задержки при передаче информационного пакета, изменяются в "неправильном" направлении.
Чтобы исправить такое положение с передачей данных в Internet, были предложены различные способы коммутации. Например, режим асинхронной передачи (АТМ), использующий принцип ретрансляции пакетов фиксированной длины в 53 байта, направлен на уменьшение параметра Р.
На следующей неделе мы рассмотрим технологию коммутации тегов, предложенную не так давно компанией Cisco Systems, и постараемся разобраться, каким образом теги могут помочь сократить время маршрутизации. А пока, если у вас есть конкретные данные, которые можно было бы подставить в мою формулу, буду рад получить их от вас.