Режим коммутации с промежуточным хранением данных SAF

Сетевой коммутатор, использующий режим коммутации SAF, временно сохраняет пакет и проверяет его по полю CRC. Если пакет не содержит ошибок, он пересылается; в противном случае он отбрасывается. Таким образом, SAF является наилучшим режимом пересылки для предотвращения передачи ошибок по сети. Буферизация, используемая в этом режиме, также позволяет коммутатору отправлять пакеты с другой скоростью, в отличие от той, с которой он их получает. Например, пересылать пакеты из сети на 10 Мбит/с в более быстрые сети, такие как Ethernet на 100 Мбит/с^[1].

Главное отличие SAF от других режимов коммутации состоит в полном буферировании во внутренней буферной памяти FIFO всех ретранслируемых пакетов. Размер каждого буфера при этом должен быть не меньше максимальной длины пакета. Соответственно значительно возрастает и задержка коммутации, она составляет не менее 12000 битовых интервалов. Карликовые пакеты (меньше 512 бит) и ошибочные пакеты (с неправильной контрольной суммой) таким коммутатором отфильтровываются, не пересылаются. Перегрузки возникают гораздо реже, так как есть возможность отложить на время передачу пакета^[2].

• Метод Store and forward возник в сетях, устойчивых к разрывам. В таких сетях отсутствуют услуги реального времени.
• Логистическая сеть — это масштабируемая форма сетей с методом SAF, которая предоставляет встроенные в сеть буферы на промежуточных узлах и позволяет сетевым менеджерам более высокого уровня гибко создавать такие службы, как: кэширование, связь «точка-многоточие», доставку контента и многие другие распределённые службы с отслеживанием состояния^[3]. Службы реального времени могут быть созданы с использованием логистической сети, если позволяет подключение для передачи данных.

Центр коммутации с методом SAF — это центр коммутации сообщений, в котором сообщение принимается от исходного пользователя (отправителя), сохраняется в физическом хранилище и пересылается конечному пользователю (получателю) в соответствии с приоритетом, установленным для сообщения исходным пользователем, и доступностью исходящего канала. .

Центры коммутации с методом SAF обычно реализуются в MSC (центрах мобильной коммутации): SMS, полученное от отправителя, сначала направляется в MSC. Если адрес назначения недоступен, центр сохраняет это сообщение и пытается отправить его позже. Это повышает вероятность доставки сообщения. В том случае, если адрес назначения доступен в данный момент, сообщение отправляется немедленно.

Одним из ключевых показателей качества работы компьютерной сети является надёжность передачи информации по сети, а именно, вероятность доставки сообщения до получателя, время, за которое это сообщение будет доставлено, и равнозначность отправленного и полученного сообщений. Внедрение компьютерных сетей во многие области жизнедеятельности человека привело к тому, что одними из основных проблем в этом направлении являются проблемы пропускной способности каналов передачи информации, их функционирование и надёжность. Основными показателями работы сети принято считать такие характеристики, как надёжность, функциональность, пропускная способность.

Трудности использования традиционных сетевых протоколов в сетях с задержкой времени касаются протоколов как транспортного, так и прикладного уровня, так как интерактивный обмен многочисленными сообщениями становится невозможен ни с теоретической, ни с практической точек зрения.

Стек стандартных транспортных протоколов для компьютерных сетей TCP/IP предполагает, что время задержки на всём протяжении пути пакета от источника к месту назначения невелико. Для установления соединения в протоколе TCP используется правило «three way handshake»: время установления соединения пропорционально значению времени задержки пакета в сети. Но если задержки времени являются достаточно большими, то, например, обычный браузер, как правило, выдаёт сообщение «Ошибка номер 403 — Ресурс не найден».

Использование традиционного протокола прикладного уровня (HTTP) в сетях с задержкой времени также становится затруднено, поскольку схема работы HTTP-протокола предполагает те же условия работы, что и схема работы протокола TCP.

Для решения проблем TCP/IP протокола в сетях с большими временами задержки передачи сообщений был разработан новый протокол сетевого уровня DTN, основанный на режиме коммутации с промежуточным хранением данных SAF.

Однако, традиционный протокол передачи данных прикладного уровня по семиуровневой модели OSI — HTTP не может решить возникающие в новых условиях проблемы, то есть работать «поверх» DTN в DTN сетях из-за своих особенностей, таких как многочисленные пары «запрос-ответ», необходимых для загрузки одной страницы. DTN существенным образом отличается от привычных протоколов (например, ТСP или UDP). Его особенностью является доставка данных вне зависимости от текущего состояния каналов связи. Для «классических» протоколов в случае невозможности доставки данных в «текущий» момент они удаляются. В DTN реализован принцип SAF: при получении данных для узла, в настоящий момент находящегося вне зоны доступа, данные сохраняются. После нахождения маршрута до получателя (или самого получателя) данные передаются на следующий узел.

Соответственно, при использовании традиционных протоколов в DTN сетях существуют следующие особенности:

• Модели надёжности для сетей, работающих на традиционных протоколах, в случае DTN сети не подходят.
• При сохранении аппаратной части компьютерной сети при переходе на протокол DTN изменяется сегмент транспортной сети, отвечающий за технологию передачи данных.
• Возникает необходимость в частичной модификации протокола HTTP для работы в DTN сетях^[4][5].

Сети с методом SAF появились ещё до создания компьютеров. Телетайпное оборудование «точка-точка»"" использовалось для отправки сообщений, которые хранились на приёмной стороне на перфоленте в центре ретрансляции (англ. relay center). Оператор вручную извлекал ленту с сообщением из приёмного устройства, считывал адресную информацию, а затем отправлял её в место назначения по соответствующему исходящему каналу телетайпа «точка-точка». Если исходящая линия была занята, оператор помещал сообщение на ленте в физическую очередь, обычно состоящую из набора зажимов или крючков. Крупный ретрансляционный центр в середине 1900-х годов мог иметь десятки входящих и исходящих телетайпов, множество операторов и тысячи сообщений в очередях в пиковые периоды. Операторы называли эти центры «центрами ретрансляции с разорванной лентой», подразумевая удаление полученного сообщения с входящего телетайпа путём разрыва бумажной ленты для отделения одного сообщения от другого. В США военные центры такого типа назывались «Центр ретрансляции без автоматизации» (англ. Non-Automated Relay Center — NARC).

В 1948 году Western Union представила «Plan 55-A» — первую автоматическую электромеханическую систему хранения и пересылки сообщений. Все операции по хранению сообщений выполнялись с помощью перфорационных машин для перфолент, которые были соединены со считывающими устройствами для перфоленты, с контейнером между ними.

Системы электронной почты, использующие протокол SMTP, обычно работают по принципу SAF: почтовый сервер принимает сообщение, сохраняет его и затем пересылает согласно маршрутизации. Хотя полностью открытые почтовые релеи больше не распространены (по состоянию на 2008 год открытые релеи признаны ошибочной конфигурацией почтовой системы), принцип SAF используется не только в случаях обычной серверной пересылки, но и многими службами фильтрации электронной почты и при автоматизированных рассылках электронной почты.

SMS- сообщение сначала отправляется в SMS-центр (центр обслуживания коротких сообщений), где оно временно хранится, а затем пересылается на телефон получателя. В случае, если в данный момент телефон получателя недоступен, данный метод позволяет осуществить доставку позже, когда он снова появится в сети.

До развития Интернета соединение между компьютерами осуществлялось с помощью различных технологий «точка-точка», при этом многие небольшие компьютеры использовали метод коммутируемого доступа. Протоколы UUCP с промежуточным хранением позволяли сообщению (обычно электронной почте) перемещаться между компьютерами и в конечном итоге достигать пункта назначения. В конце XX века технология SAF развилась до коммутации пакетов, которая и заменила её для большинства задач.

Фидонет (англ. FidoNet) — была системой хранения и пересылки электронной почты для систем электронных досок объявлений. Она достигла пика в 45 000 систем с миллионами пользователей по всему миру. Система была очень эффективной, использовала новейшие технологии сжатия данных и передачи файлов, что значительно снижало стоимость передачи по сети, которая в основном была любительской. Позже система была модифицирована для поддержки публичных сообщений (форумов) под названием EchoMail, которые достигали объёма до 8 МБ в день в сжатом виде.