Курс лекций "Сетевым технологиям"

Терминалы не имеют конечных адресов сети Х.25. Адрес присваивается порту PAD, который подключен к коммутатору пакетов Х.25 с помощью выделенного канала.

Несмотря  на то что задача подключения «неинтеллектуальных» терминалов к удаленным компьютерам  возникает сейчас достаточно редко, функции PAD все еще остаются востребованными. Устройства PAD часто используются для подключения к сетям Х.25 кассовых терминалов и банкоматов, имеющих асинхронный интерфейс RS-232.

Адресация в сетях Х.25

Если  сеть Х.25 не связана с внешним  миром, то она может использовать адрес любой длины (в пределах формата поля адреса) и давать адресам произвольные значения. Максимальная длина поля адреса в пакете Х.25 составляет 16 байт.

Рекомендация  Х.121 CCITT определяет международную систему нумерации адресов для сетей передачи данных общего пользования. Если сеть Х.25 хочет обмениваться данными с другими сетями Х.25, то в ней нужно придерживаться адресации стандарта Х.121.

Адреса  Х.121 (называемые также International Data Numbers, IDN) имеют разную длину, которая может доходить до 14 десятичных знаков.

• Первые четыре цифры IDN называют кодом идентификации сети (Data Network Identification Code, DNIC).
• Код DNIC поделен на две части;
• первая часть (3 цифры) определяет страну, в которой находится сеть,
• а вторая — номер сети Х.25 в данной стране.

Таким образом, внутри каждой страны можно  организовать только 10 сетей Х.25. Если же требуется перенумеровать больше, чем 10 сетей для одной страны, проблема решается тем, что одной стране дается несколько кодов. Например, Россия имела до 1995 года один код — 250, а в 1995 году ей был выделен еще один код — 251.

• Остальные цифры называются номером национального терминала (National Terminal Number, NTN). Эти цифры позволяют идентифицировать определенное устройство DTE в сети Х.25.

Международные сети Х.25 могут также использовать международный стандарт нумерации абонентов ISO 7498, описанный в предыдущей главе.

Стек  протоколов сети Х.25

• На физическом уровне определены синхронные интерфейсы Х.21 и Х.21 bis к оборудованию передачи данных — либо DSU/CSU, если выделенный канал является цифровым, либо к синхронному модему, если канал аналоговый.
• На канальном уровне используется подмножество протокола HDLC, обеспечивающее возможность автоматической передачи в случае возникновения ошибок в линии. Предусмотрен выбор из двух процедур доступа к каналу: LAP или LAP-B.
• На сетевом уровне определен протокол Х.25/3 обмена пакетами между оконечным оборудованием и сетью передачи данных.

Рис.3. Стек протоколов X25

Транспортный  уровень может быть реализован в  конечных узлах, но он стандартом не определяется.

Протокол  физического уровня канала связи не оговорен, и это дает возможность использовать каналы разных стандартов.

На  канальном уровне обычно используется протокол LAP-B. Этот протокол обеспечивает сбалансированный режим работы, то есть оба узла, участвующих в соединении, равноправны. По протоколу LAP-B устанавливается соединение между пользовательским оборудованием DTE (компьютером, IP- или IPX-маршрутизатором) и коммутатором сети. Хотя стандарт это и не оговаривает, но по протоколу LAP-B возможно также установление соединения на канальном уровне внутри сети между непосредственно связанными коммутаторами. Протокол LAP-B почти во всех отношениях идентичен протоколу LLC2, кроме адресации. Поддерживается как нормальный режим (с максимальным окном в 8 кадров и однобайтовым полем управления), так и расширенный режим (с максимальным окном в 128 кадров и двухбайтовым полем управления).

Сетевой уровень Х.25/3 (в стандарте он назван не сетевым, а пакетным уровнем) реализуется с использованием 14 различных типов пакетов, по назначению аналогичных типам кадров протокола LAP-B. Так как надежную передачу данных обеспечивает протокол LAP-B, протокол Х.25/3 выполняет функции

• маршрутизации пакетов,
• установления и разрыва виртуального канала между конечными абонентами сети и
• управления потоком пакетов.

Коммутаторы (ЦКП) сетей Х.25 представляют собой  гораздо более простые и дешевые  устройства по сравнению с маршрутизаторами сетей TCP/IP. Это объясняется тем, что они не поддерживают процедур обмена маршрутной информацией» и нахождения оптимальных маршрутов, а также не выполняют преобразований форматов кадров канальных протоколов. По принципу работы они ближе к коммутаторам локальных сетей, чем к маршрутизаторам. Однако работа, которую выполняют коммутаторы Х.25 над пришедшими кадрами, включает больше этапов, чем при продвижении кадров коммутаторами локальных сетей. Коммутатор Х.25 должен принять кадр LAP-B и ответить на него другим кадром LAP-B, в котором подтвердить получение кадра с конкретным номером. При утере или искажении кадра коммутатор должен организовать повторную передачу кадра. Если же с кадром LAP-B все в порядке, то коммутатор должен извлечь пакет Х.25, на основании номера виртуального канала определить выходной порт, а затем сформировать новый кадр LAP-B для дальнейшего продвижения пакета. Коммутаторы локальных сетей такой работой не занимаются и просто передают кадр в том виде, в котором он пришел, на выходной порт.

В результате производительность коммутаторов Х.25 оказывается обычно невысокой — несколько тысяч пакетов в секунду. Для низкоскоростных каналов доступа, которыми много лет пользовались абоненты этой сети, такой производительности коммутаторов (1200-9600 бит/с) хватало для работы сети. Гарантий пропускной способности сеть Х.25 не дает. Максимум, что может сделать сеть, — это приоритезировать трафик отдельных виртуальных каналов. Приоритет канала указывается в запросе на установление соединения в поле услуг.

Протоколы сетей Х.25 были специально разработаны  для низкоскоростных линий с высоким уровнем помех. Именно такие линии составляют пока большую часть телекоммуникационной структуры нашей страны, поэтому сети Х.25 будут по-прежнему еще долго являться наиболее рациональным выбором для многих регионов.

Представляет  технологию сетевого уровня.

Выводы

• Сети Х.25 относятся к одной из наиболее старых и отработанных технологий глобальных сетей. Трехуровневый стек протоколов сетей Х.25 хорошо работает на ненадежных зашумленных каналах связи, исправляя ошибки и управляя потоком данных на канальном и пакетном уровнях.
• Сети Х.25 поддерживают групповое подключение к сети простых алфавитно-цифровых терминалов за счет включения в сеть специальных устройств PAD, каждое из которых представляет собой особый вид терминального сервера.
• На надежных волоконно-оптических каналах технология Х.25 становится избыточной и неэффективной, так как значительная часть работы ее протоколов ведется «вхолостую».

Сети frame relay

Назначение  и общая характеристика

Сети  frame relay — сравнительно новые сети, которые гораздо лучше подходят для передачи пульсирующего графика локальных сетей по сравнению с сетями Х.25, правда, это преимущество проявляется только тогда, когда каналы связи приближаются по качеству к каналам локальных сетей, а для глобальных каналов такое качество обычно достижимо только при использовании волоконно-оптических кабелей.

Преимущество  сетей frame relay заключается в их низкой протокольной избыточности и дейтаграммном режиме работы, что обеспечивает высокую пропускную способность и небольшие задержки кадров. Надежную передачу кадров технология frame relay не обеспечивает. Сети frame relay специально разрабатывались как общественные сети для соединения частных локальных сетей. Они обеспечивают скорость передачи данных до 2 Мбит/с.

Особенностью технологии frame relay является гарантированная поддержка основных показателей качества транспортного обслуживания локальных сетей — средней скорости передачи данных по виртуальному каналу при допустимых пульсациях трафика.

Технология  frame relay была стандартизована как служба в сетях ISDN. В 1992-93 годах она была названа службой frame relay и вошла в число служб режима передачи кадров наряду со службой frame switching. Служба frame switching работает в режиме гарантированной доставки кадров с регулированием потока. На практике поставщики телекоммуникационных услуг предлагают только службу frame relay.

Технология  frame relay сразу привлекла большое внимание ведущих телекоммуникационных компаний и организаций по стандартизации. В ее становлении и стандартизации помимо CCITT (ITU-T/ANSI) активное участие принимают Frame Relay Forum (компания Cisco Systems).

Спецификации  Frame Relay Forum носят название FRF и имеют порядковые номера. Спецификации FRF часто стандартизуют аспекты технологии frame relay. Например, спецификация FRF.11 определяет режим передачи голоса по сетям frame relay.

Стандарты frame relay, как ITU-T/ANSI, так и Frame Relay Forum, определяют два типа виртуальных каналов — постоянные (PVC) и коммутируемые (SVC). Это соответствует потребностям пользователей, так как для соединений, по которым трафик передается почти всегда, больше подходят постоянные каналы, а для соединений, которые нужны только на несколько часов в месяц, больше подходят коммутируемые каналы.

Однако  производители оборудования frame relay и поставщики услуг сетей frame relay начали с поддержки только постоянных виртуальных каналов. Это, естественно, является большим упрощением технологии. Тем не менее в последние годы оборудование, поддерживающее коммутируемые виртуальные каналы, появилось, и появились поставщики, предлагающие такую услугу.

Стек  протоколов frame relay

Технология  frame relay использует для передачи данных технику виртуальных соединений, аналогичную той, которая применяется в сетях Х.25, однако стек протоколов frame relay передает кадры (при установленном виртуальном соединении) по протоколам только физического и канального уровня в то время как в сетях х.25 и после установления соединения пользовательские данные передаются протоколом 3-го уровня.

Кроме того, протокол канального уровня LAP(Q.922 по версии ITU-T) в сетях frame relay имеет два режима работы — основной (core) и управляющий (control). В основном режиме, который фактически практикуется в сегодняшних сетях frame relay, кадры передаются без преобразования и контроля, как и в коммутаторах локальных сетей. За счет этого сети frame relay обладают весьма высокой производительностью, так как кадры в коммутаторах не подвергаются преобразованию, а сеть не передает квитанции подтверждения между коммутаторами на каждый пользовательский кадр, как это происходит в сети Х.25. Пульсации трафика передаются сетью frame relay достаточно быстро и без больших задержек.

При таком  подходе уменьшаются накладные  расходы при передаче пакетов  локальных сетей, так как они вкладываются сразу в кадры канального уровня, а не в пакеты сетевого уровня, как это происходит в сетях Х.25.

Структура стека (рис. 3) хорошо отражает происхождение  технологии frame relay в недрах технологии ISDN, так как сети frame relay заимствуют многое из стека протоколов ISDN, особенно в процедурах установления коммутируемого виртуального канала.

Рис. 3. Стек протоколов frame relay 

• Основу  технологии составляет протокол LAP-F core, который является той «рабочей лошадкой», которая трудится на всех сетяхв frame relay.  Обеспечивает минимум средств, позволяющих построить сеть. При использовании PVC оборудованию frame relay нужно поддерживать только протокол LAP-F core.
• Протокол LAP-F contol является необязательной надстройкой над LAP-F core, которая выполняет функции контроля доставки кадров и управления потоком. С помощью протокола LAP-F control сетью реализуется служба frame switching.

Оба протокола относятся  к протоколам канального уровня, обеспечивая передачу данных между двумя соседними коммутаторами.

На физическом уровне frame relay может использовать линии связи технологии PDH/SDH или ISDN. 

Для установки  коммутируемых виртуальных каналов  коммутаторы должны поддерживать два протокола слоя управления - протокол LAP-D (Q.921), который используется для надежной передачи кадров на канальном уровне, и Q.933 на сетевом.

Протокол  Q933 использует адреса конечных узлов, между которыми устанавливается виртуальный канал. Эти адреса задаются в формате телефонных адресов, соответствующих стандарту Е.164( 15+40).

Протокол  составления таблиц маршрутизации  для технологии frame relay не  определен. Может использоваться протокол производителя оборудования или составляться вручную.

В сетях  frame relay после установления виртуального соединения данные передаются только с помощью протокола канального уровня, что снижает накладные расходы (относительно Х.25).

Из-за того, что технология frame relay заканчивается на канальном уровне, она хорошо согласуется с идеей инкапсуляции пакетов единого сетевого протокола, например IP, в кадры канального уровня любых сетей, составляющих интерсеть. Процедуры взаимодействия протоколов сетевого уровня с технологией frame relay стандартизованы, например, принята спецификация RFC 1490, определяющая методы инкапсуляции в трафик frame relay графика сетевых протоколов и протоколов канального уровня локальных сетей и SNA.