Классификация информационно-вычислительных сетей (ИВС). Локальные, городские и глобальные сети

Коммуникационная сеть - система, состоящая из объектов, называемых пунктами (узлами) сети и осуществляющих функции генерации, преобразования, хранения и потребления некоторого продукта, а также линий передачи (связей, коммуникаций, соединений), осуществляющих передачу продукта между пунктами. В качестве продукта могут фигурировать информация, энергия, масса. Соответственно различают группы сетей информационных, энергетических, вещественных. В группах сетей возможно разделение на подгруппы. Так, среди вещественных сетей могут быть выделены сети транспортные, водопроводные, производственные и др.

Информационно-вычислительная сеть - коммуникационная сеть, в которой продуктом генерирования, переработки, хранения и использования является информация, а узлами сети является вычислительное оборудование. Компонентами ИВС могут быть ЭВМ и периферийные устройства, являющиеся источниками и приемниками данных, передаваемых по сети. Эти компоненты составляют оконечное оборудование данных. В качестве оконечного оборудования данных могут выступать ЭВМ, принтеры, плоттеры и другое вычислительное, измерительное и исполнительное оборудование автоматических и автоматизированных систем. Собственно пересылка данных происходит с помощью сред и средств, объединяемых под названием среда передачи данных.

Классификация сетей.

ИВС классифицируются по ряду признаков. В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:

территориальные - охватывающие значительное географическое пространство. Среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы; региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network).

локальные вычислительные сети (ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1...2 км). Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network).

корпоративные сети (масштаба предприятия) - совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях.

Среди глобальных сетей следует выделить единственную в своем роде глобальную сеть Internet и реализованную в ней информационную службу World Wide Web (WWW) (переводится на русский язык как всемирная паутина).

Различают интегрированные сети, неинтегрированные сети и подсети.

5)( OSI), часто называемая также эталонной семиуровневой логической моделью открытых систем. Открытая система —система, доступная для взаимодействия с другими система­ми в соответствии с принятыми стандартами. Эта система протоколов базируется на разделении всех процедур взаимодействия на отдельные мелкие уровни, для каждого из которых легче создать стандартные алгоритмы их по­строения. Модель OSI представляет собой самые общие рекомендации для построения стан­дартов совместимых сетевых программных продуктов, она же служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. В настоящее время модель взаимодействия открытых систем является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. В общем случае сеть должна иметь 7 функциональных уровней

Прикладной уровень (application) - управляет запуском программ пользователя, их выполнением, вводом-выводом данных, управлением терминалами, административным управ­лением сетью. На этом уровне обеспечивается предоставление пользователям раз­личных услуг, связанных с запуском его программ. На этом уровне функционируют технологии, являющиеся как бы надстройкой над передачей данных. Уровень представления (presentation)— интерпретация и преобразование пере­даваемых в сети данных к виду, удобному для прикладных процессов. На практике многие функции этого уровня задействованы на прикладном уровне, поэтому про­токолы уровня представлений не получили развития и во многих сетях практи­чески не используются. Сеансовый уровень (session)— организация и проведение сеансов связи между прикладными процессами (инициализация и поддержание сеанса между абонен­тами сети, управление очередностью и режимами передачи данных). Многие функции этого уровня в части установле­ния соединения и поддержания упорядоченного обмена данными на практике реализуются на транспортном уровне, поэтому протоколы сеансового уровня име­ют ограниченное применение. Транспортный уровень (transport)— управление сегментированием данных и транспорти­ровкой данных от источника к потребителю (т.е. обмен управляющей информацией и установление между абонентами логического канала, обеспечение качества пе­редачи данных). Протоколы транспортного уровня развиты очень широко и интенсивно используются на практике. Большое внимание на этом уровне уделено контролю достоверности передаваемой информации. Сетевой уровень (network)— управление логическим каналом передачи данных в сети (адресация и маршрутизация данных). Каждый пользователь сети обязательно использует протоколы этого уровня и имеет свой уникальный сетевой адрес, используемый протоколами сетевого уровня. На этом уровне выполняется структуризация данных — разбивка их на пакеты и присвое­ние пакетам сетевых адресов. Канальный уровень (data—link)— формирование и управление физическим ка­налом передачи данных между объектами сетевого уровня (установление, поддер­жание и разъединение логических каналов), обеспечение “прозрачности” физических соединений, контроля и исправления ошибок передачи. Физический уровень (physical)— установление, поддержание и расторжение со­единений с физическим каналом сети. Управление выполняется на уров­не битовцифровых (импульсы, их амплитуда, форма) и аналоговых (амплитуда, частота, фаза непрерывного сигнала).

Сети и сетевые технологии нижних уровней

Сеть ISDN

Цифровая сеть с интеграцией услугISDN (Integrated Services Digital Network) использует цифровые каналы связи в режиме коммутации каналов. Это самая по­пулярная и распространенная цифровая сеть с коммутацией каналов, как в Европе, так и на других континентах. Первоначально ISDN задумывалась как сеть, способная интегрировать телефонные сети с сетями передачи данных.

Адресация в сети строится по телефонному принципу. Номер ISDN состоит из 15 десятичных цифр и включает в себя код страны, код сети и код местной подсети. Код страны такой же, как в обычной телефонной сети. По коду сети выполняется переход в заданную сеть ISDN. Внутри подсети для адресации используется 35 де­сятичных цифр, что позволяет детально идентифицировать любое устройство.

Основным достоинством сетей ISDNявляется то, чтоони позволяют объединить в единое целое различные виды связи (передачу видео-, аудиоданных). Можно, на­пример, одновременно осуществлять связь нескольких видов: беседовать по видеоте­лефону и по ходу разговора выводить на экран компьютера схемы, графики, тексты и т. д. Скорости передачи данных, реализуемые сетью: 64 Кбит/с, 128 Кбит/с, в более дорогих системах и до 2 Мбит/с, а в мощных сетях на широкополосныхканалах связи — до 155 Мбит/с.

Компоненты сетейISDN

Компонентами сетей ISDN являются (рис.7) терминалы (terminals), терминаль­ные адаптеры (terminal adapters, ТА), сетевые терминалы (network termination devices), линейные терминалы (line-termination equipment) и магистральные уст­ройства (exchange-termination equipment).

Рис.7. Физическая структура сети ISDN

Специализированные ISDN-терминалы ТЕ1 обеспечивают представление дан­ных пользователю и непосредственное подключение пользователя к интегриро­ванной сети. Простые терминалы ТЕ2 не выполняют подключения поль­зователя к сети ISDN.

Терминальный адаптер ТА обеспечивает подключение простых терминалов к сети ISDN. Точка сопряжения R используется для подключения простых терми­налов к терминальным адаптерам.

Сетевые терминалы NT1 и NT2 обеспечивают подключениетерминалов пользо­вателяк точкам сопряжения сети ISDN. Точка сопряжения S использу­ется для подключения терминалов пользователя к сетевому терминалу. Сетевой терминал NT2 осуществляет взаимодействие с сетью терминалов пользователя, ко­торые подключены к магистрали S. Точка сопряжения Т используется для подклю­чения сетевых терминалов NT1 и NT2. Точка сопряжения U служит для подключе­ния сетевого терминала NT1 к коммутатору ISDN.

Пользовательские интерфейсы сетейISDN

Примечание:

Интерфейс(англ. interface — поверхность раздела, перегородка) - совокупность средств и правил обеспечивающих взаимодействие устройств вычислительной системы и программ, а также взаимодействие их с человеком.

Пользовательский интерфейс (ПИ, User Interface, UI, интерфейс пользователя)

Объединяет в себе все элементы и компоненты программы, которые способны оказывать влияние на взаимодействие пользователя с программным обеспечением. К этим элементам относятся:

средства отображения информации, отображаемая информация, форматы и коды;

командные режимы, язык пользователь-интерфейс;

устройства и технологии ввода данных;

диалоги, взаимодействие и транзакции между пользователем и компьютером;

обратная связь с пользователем;

поддержка принятия решений в конкретной предметной области;

порядок использования программы и документация на нее.

Пользователь может соединяться с сетью как по цифровым, так и по аналоговым каналам, в последнем случае на входе сети выполняется аналого-цифровое, а на вы­ходе сети цифро-аналоговое преобразование информации.

Внутрисетевой интерфейс базируется на цифровых каналах трех типов:

В — основной канал передачи пользовательских данных со скоростью передачи данных 64 Кбит/с;

D — канал передачи управляющей (адресной) информации, на основании кото­рой выполняется коммутация каналов (может передавать и пользовательские данные с низкой скоростью) со скоростью передачи 16 или 64 Кбит/с;

Н — канал высокоскоростной передачи пользовательских данных со скоростями 384 Кбит/с (канал НО), 1536 Кбит/с (канал НИ), 1920 Кбит/с (канал Н12).

На основании этих каналов сеть ISDN поддерживает два типа пользовательских интерфейсов:

Начальный пользовательский интерфейс (BRI, Basic Rate Interface) выделяет пользователю два канала В для передачи данных и один канал D (16 Кбит/с) для передачи управляющей информации (формат 2B+D) и обеспечивает общую пропускную способность 192 Кбит/с. Данные но интерфейсу передаются 48-би­товыми кадрами. Передача кадра длится 250 мс, что обеспечивает пропускную способность каналов В равной 64 Кбит/с, а канала D — 16 Кбит/с. Возможно ис­пользование не только формата 2B+D, но и B+D, и просто D. Протокол физиче­ского уровня построен по стандарту 1.430/431. Различные каналы пользователя могут мультиплексировать (разделять) один физический канал по технологии TDM (Time Division Multiplexing).

Основной пользовательский интерфейс — интерфейс первичной скорости (PRI, Primary Rate Interface) обеспечивает пользователей более скоростной передачей данных, выделяя ему ресурсы по форматам 30B+D (в Европе) или 23B+D (на других континентах). Суммарная пропускная способность составляет 2048 Кбит/с в Европе и 1544 Кбит/с на других континентах (в принципе, соот­ветствующей настройкой системы можно реализовать и другие форматы: при одном D устанавливать любое значение В, ноне более 31). В интерфейсе PRI могут использоваться и каналы Н, но общая пропускная способность не должна превышать 2048 Кбит/с (то есть для каналов Н11 и Н12 возможен только фор­мат H+D), Основной пользовательский интерфейс применяется в сетях N-ISDN (narrowband). При использовании широкополосных каналов связи могут быть организованы более мощные сети D-ISDN (broadband), способные передаватьданные со скоростью 155 000 Кбит/с.

Интеграция разнородных трафиков в сети ISDN выполняется по принципу вре­менного разделения (time division multiplexing — TDM).

Хотя основной режим сетей ISDN — работа с коммутацией каналов, в ней реали­зованы также службы, обеспечивающие работу с коммутацией пакетов, с трансляцией кадров (Frame Relay), по некоммутируемым (выделенным) цифровым каналам и по коммутируемой телефонной сети общего пользования.

Стек протоколов сетейISDN

В сетях ISDN используются два отдельных стека протоколов для каналов D и кана­лов В (Н). Для каналов D используются протоколы сети с коммутацией пакетов, причем определены только для трех нижних уровней

На физическом уровне функционирует протокол по стандарту 1.430/431 (при подключении сетевого терминала к коммутатору ISDN передаются кадры длиной 240 бит).

На канальном уровне управление процессами передачи данных осуществляется путем формирования вызовов. Управляющие команды, которые формируют вызов, передаются по каналам D. Для того чтобы обеспечить передачу управляющей ин­формации вызова конкретному пользователю из группы, эта информация проходит на двух уровнях модели OSI — на канальном уровне и сетевом уровне. Для достав­ки управляющей информации на канальном уровне используется протокол LAP-D (Link Access Procedure D-channel) — один из протоколов множества HDLC (High-level Data Link Control Procedure), включающего в свой состав также протоколы LAP-B, используемые в сетях Х.25, и LAP-M, работающие в современных модемах. Протоколы множества HDLC осуществляют передачу данных в виде кадров пере­менной длины. Начало и конец кадра помечается специальной последовательно­стью битов, которая называется флагом.

Кадр протокола LAP-D включает в себя 5 полей: FLAG, ADDRESS, CONROL, DATA, FCS.

Поле DATA содержит передаваемое сообщение. Поле ADDRESS определяет тип передаваемой информации, и может содержать физический адрес терминала (Terminal End point Identifier), с которым осуществляется промежуточное взаимо­действие при передаче кадра.

Поле CONTROL содержит вспомогательную информацию для управления пе­редачей:

информационные кадры (Information Frames) — непосредственная передача управляющих сообщений сетевого уровня ISDN; в 16-разрядном поле CONTROL кадров данного типа размещаются 7-разрядные номера переданного и принятого кадра для обеспечения выполнения процедуры управления потоком;

управляющие кадры (Supervisory Frames), предназначенные для управления процессом передачи информационных кадров и для разрешения проблем, свя­ занных с потерями кадров в процессе передачи;

ненумерованные кадры (Unnumbered Frames), предназначенные для установле­ния и разрывания логического соединения, согласования параметров линии и формирования сигналов о возникновении неустранимых ошибок в процессе передачи данных информационными кадрами.

Поля FLAG и FCS — байты обрамления кадра, причем FCS содержит контроль­ную сумму кадра.

На сетевом уровне используется либо протокол Х.25 (коммутаторы сетей ISDN выполняют роль коммутаторов Х.25), либо протокол Q.931, выполняющий мар­шрутизацию с коммутацией каналов.

Для каналов В используется сеть с коммутацией каналов, причем в технологии ISDN определен только протокол физического уровня, соответствующий стандарту 1.430/431.

На канальном и следующих уровнях управление осуществляется по указаниям, полученным по каналу D. Если же для канала D используется протокол Q.931, для канала В создается непрерывный физический канал,

Сети ISDN можно использовать при передаче данных, для объединения удален­ных локальных сетей, для доступа к сети Интернет, для интеграции передачи раз­ного вида трафика, в том числе видео и голосового. Терминальными устройствами сети могут быть цифровые телефонные аппараты, компьютеры с ISDN-адаптером, видео- и аудиооборудование.

Основные достоинства сетей ISDN:

предоставление пользователю широкого круга качественных услуг: передача данных, телефония, объединение ЛВС, доступ к Интернету, передача видео- и аудиотрафика;

использование обычных двухпроводных линий связи с мультиплексированием одного канала между несколькими абонентами;

более высокая, нежели чем при работе с традиционными модемами, скорость пере­дачи информации по телефонным каналам связи — до 128 Кбит/с на один канал;

эффективность эксплуатации в корпоративных сетях.

Недостатки сетей:

большие единовременные затраты при создании и модернизации сети;

синхронное использование каналов связи, не позволяющее динамически под­ключать к работающему каналу новых абонентов. Скоростной предел передачи данных — 2048 Кбит/с (в сети D-ISDN до 155 Мбит/с). Следует сказать, что для работы по цифровым каналам связи, особенно по выделенным цифровым кана­лам, существуют технологий, позволяющие передавать информацию с гораздо большими скоростями. Например, технологии SDH (Synchronous Digital Hierar­chy) и SONET (Synchronous Optical NET) обеспечивают скорости передачи, в частности по волоконно-оптическому кабелю, до 2488 Мбит/с.

Сеть и технология Х.25

Сеть Х.25 является классической полнопротоколъной сетью, разработанной Между­народной организацией по стандартизации (ISO). Эта сеть явилась базой информа­ционного обмена региональных и общероссийских органов управления, иных корпо­ративных структур. Сети Х.25, ориентированные на использование малых и больших компьютеров, существуют в сотнях городов России и базируются на инфраструкту­ре Ростелекома. Часто эту сеть называют сетью МККТТ (Международного Кон­сультативного Комитета по Телеграфии и Телефонии).

Главной особенностью сети Х.25 является использование виртуальных каналов для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами сети. Вир­туальные каналы предназначены для организации вызова и непосредственной пере­дачи данных между абонентами сети. Информационный обмен в сети Х.25 во многом похож на аналогичный процесс в сетях ISDN и состоит из трех обязательных фаз:

установление вызова (виртуального канала);

информационный обмен по виртуальному каналу;

разрывание вызова (виртуального канала).

Компонентами сети являются устройства трех основных категорий:

терминальные устройства DTE (Data Terminal Equipment);

сетевые терминалы DCE (Data Circuit-Terminating Equipment);

магистральные коммутаторы PSE (Packet Switching Exchange).

Базовая технология Х.25 не имеет развитых протоколов прикладного уровня и предоставляет пользователям в основном транспортные услуги передачи данных. Все, что требуется сверх передачи данных, должно быть организовано дополнитель­но, как надстройка над технологией, Стек протоколов стандарта Х.25 включает в себя как обязательные только протоколы трех нижних уровней; протоколы, ино­гда указываемые для верхних уровней управления, носят лишь рекомендательный характер.

На физическом уровне используется протокол Х.21.

На канальном уровне функционирует LAP-B (Link Access Procedure Balan­ced) - один из протоколов множества HDLC, осуществляющих передачу данных в виде кадров переменной длины. Начало и конец кадра помечаются специальной последовательностью битов, которая называется флагом.

Протокол LAP-B описывает взаимодействие соседних узлов как процедуру с ус­тановлением соединения и подтверждением, при этом решает следующие задачи:

обеспечение передачи сообщений, содержащих любое количество битов и любые возможные комбинации битов — требование кодовой прозрачности;

выполнение при передаче данных процедур, обнаруживающих ошибки, на при­емной стороне;

защиту от потерь или искажения компонентов сообщения при возникновении ошибки в передаваемой информации;

поддержку работы как двухточечных, так и многоточечных физических цепей;

поддержку работы и дуплексных, и полудуплексных линий связи;

обеспечение информационного обмена при значительных вариациях времени распространения сигнала.

Для обеспечения дисциплины управления процессом передачи данных одна из станций, обеспечивающих информационный обмен, может быть обозначена как первичная, а другая (или другие) - как вторичные. Кадр, который посылает пер­вичная станция, называется командой (command). Кадр, который формирует и пе­редает вторичная станция, называется ответ (response).

Структура кадраLAP-В

Кадр протокола LAP-B состоит из четырех полей: ADDRESS, CONROL, DATA, FCS.

Поле DATA содержит передаваемые данные.

В поле ADDRESS располагается бит признака C/R (Command/Response), физи­ческие адреса принимающей и передающей станции.

Содержимое поля CONTROL определяет тип кадра:

информационный;

управляющий;

ненумерованный.

Режимы организации взаимодействия на канальном уровне

Вторичная станция сегмента может работать в двух режимах;

режим нормального ответа;

режим асинхронного ответа.

Вторичная станция, которая находится в режиме нормального ответа, начинает передачу данных только в том случае, если она получила разрешающую команду от первичной станции. Вторичная станция, которая находится в режиме асинхронного ответа, может по своей инициативе начать передачу кадра или группы кадров, Станции, которые сочетают в себе функции первичных и вторичных станций, назы­ваются комбинированными. Симметричный режим взаимодействия комбинирован­ных станций называется сбалансированным режимом.

На сетевом уровне используется основной протокол Х.25, Процесс сетевого уровня получает в свое распоряжение часть полосы пропускания физического ка­нала в виде виртуального канала. Полная полоса пропускания канала делится в равных пропорциях между виртуальными каналами, которые активны в текущий момент. Пакет Х.25 состоит как минимум из трех байтов, которые определяют заго­ловок пакета. Первый байт включает в себя 4 бита идентификатора общего формата и 4 бита номера группы логического канала. Второй байт содержит номер логиче­ского канала, а третий — идентификатор типа пакета.

Пакеты в сети бывают двух типов:

управляющие пакеты;

пакеты данных.

Тип пакета определяется значением младшего бита идентификатора типа пакета. Сетевые адреса получателя и отправителя пакета состоят из двух частей:

Data Network Id Code (DNIC) — содержит 4 десятичные цифры, определяющие код страны и номер провайдера;

Network Terminal Number — содержит 10 или 11 десятичных цифр, которые про­вайдер назначает для идентификации конкретного пользователя.

Протоколы более высоких уровней стандартом не регламентируются, но исполь­зуются обычно дополнительно разработанные OSI-протоколы: на транспортном уровне — Х.224, на сеансовом уровне — Х.225, на уровне представления — Х.226 и на прикладном уровне — Х.400 (протокол передачи электронной почты), СМТР (Common Management Information Protocol) — общий информационный протокол управления, FTAM (File Transfer, Access and Management) — протокол передачи, доступа и управления файлами и т. д.

Сеть использует коммутацию пакетов и является одной из самых распростра­ненных корпоративных сетей этого типа. Ее популярность определяется прежде всего тем, что она, в отличие от Интернета, дает гарантии коэффициента готовно­сти сети (одного из показателей надежности). Сеть Х.25 хорошо работает на нена­дежных линиях связи благодаря применению протоколов подтверждения установ­ления соединений и коррекции ошибок на двух уровнях: канальном и сетевом.

В сетях Х.25 наиболее развиты протоколы канального и сетевого уровней. На канальном уровне поток данных структурируется на кадры (фреймы), каждый кадр обрамляется флагами (операторными скобками, уникальными кодами) и содержит служебную информацию (поле адреса, поле управления с последовательным номе­ром кадра и поле контрольной суммы для проверки достоверности) и поле данных. Здесь же выполняется управление потоком данных между соседними узлами сети, определяется оптимальный по скорости режим передачи, исходя из протяженности канала и его качества, осуществляется контроль за появлением ошибок. Контроль за ошибками производится во всех узлах сети. При передаче данных каждому тран­зитному узлу присваивается порядковый номер и после проведения контроля, од­новременно с отправкой пакета на следующий узел, предыдущему передается сооб­щение о подтверждении приема. При обнаружении ошибок выполняется повторная передача информации.

На сетевом уровне происходит объединение (мультиплексирование) кадров, пе­редаваемых из разных каналов в один поток. При этом общий поток снова структу­рируется — разбивается на пакеты, выполняется маршрутизация пакетов на базе информации, содержащейся в их заголовках.

Фрагментацию, а затем восстановление пакетов выполняет специальное устрой­ство «сборщик-разборщик пакетов» (PAD, Packet Assembler-Disassembler). Кроме процедур сборки-разборки PAD производит управление процедурами установле­ния соединения и разъединения по всей сети с нужными компьютерами, формиро­вание и передачу старт-стоповых кодов и битов проверки на четность, продвижение пакетов по сети.

Доступ пользователей к сети Х25 может осуществляться в монопольном и па­кетном режимах. Простые терминалы пользователей, например, кассовые аппара­ты, банкоматы, можно подключать к сети непосредственно через PAD. Эти терми­налы бывают как встроенными, так и удаленными, в последнем случае может использоваться интерфейс RS-232C.

К достоинствам сети Х.25 можно отнести следующее:

в сети обеспечивается гарантированная доставка пакетов,

высокая надежность сети, ввиду постоянного эффективного контроля за появле­нием ошибок и наличия механизма альтернативной маршрутизации, с помощью которого помимо основного маршрута просчитываются и несколько резервных;

возможность работы, как по аналоговым, так и по цифровым каналам, как по вы­деленным, так и коммутируемым каналам;

возможность в режиме реального времени разделения одного физического кана­ла доступа между несколькими абонентами (оплата будет производиться в этом случае не за все время соединения, а только за время передачи информации пользователя).

Недостатки сети:

невысокая, обусловленная развитыми механизмами контроля достоверности ин­формации, скорость передачи данных — обычно в пределах от 56Кбит/с до 64Кбит/с;

невозможность передавать чувствительный к временным задержкам трафик (оциф­рованный голос, видеоинформацию), обусловленная необходимостью частой повторной передачи искаженных кадров в каналах связи плохого качества, вслед­ствие чего в сети возникают непредвиденные задержки передачи.

Сеть и технологияFrameRelay

Технология Frame Relay (FR, ретрансляция кадров) ориентирована на использова­ние в сетях с коммутацией пакетов, Сама технология охватывает только физиче­ский и канальный уровни OSI. Сетью Frame Relay принято считать любую сеть, использующую на нижних двух уровнях управления одноименную технологию. Ос­новное отличие Frame Relay от Х.25 — в механизме обеспечения достоверности ин­формации. Сеть Х.25 разрабатывалась с учетом плохих аналоговых каналов связи, имевшихся в то время, и поэтому в ней приняты весьма трудоемкие меры по обес­печению достоверности, требующие для своей реализации больших временных за­трат. Именно поэтому сеть Х.25 является сетью с гарантированной доставкой ин­формации,

Технология FR разрабатывалась с учетом уже достигнутых в телекоммуникаци­ях высоких скоростей передачи данных и низкого уровня ошибок в современных сетях. Таким образом, сеть Frame Relay ориентирована на хорошие цифровые кана­лы передачи информации, и в ней отсутствует проверка выполнения соединения между узлами и контроль достоверности информации (контроль за появлением ошибок) на канальном уровне, а именно на этом уровне в FR выполняется мульти­плексирование потока данных в кадры, Каждый кадр канального уровня содержит заголовок, который используется для маршрутизации трафика. Контроль достовер­ности передачи осуществляется на верхних уровнях модели OSL При обнаружении ошибки повторная передача кадра не производится, а искаженный кадр просто вы­брасывается,

Таким образом, в сети Frame Relay обеспечивается гарантированная согласован­ная скорость передачи информации. Скорость передачи может быть весьма боль­шой: в диапазоне от 56 Кбит/с до 44 Мбит/с, но без гарантии достоверности доСТАВКИ .

Компонентами сети Frame Relay являются устройства трех основных категорий:

устройства DTE (Data Terminal Equipment);

устройства DCE (Data Circuit-Terminating Equipment);

устройства FRAD (Frame Relay Access Device).

Также как и в сети Х.25, основу Frame Relay составляют виртуальные каналы (virtual circuits). Виртуальный канал в сети Frame Relay представляет собой логи­ческое соединение, создаваемое между двумя устройствами DTE в сети Frame Relay и используемое для передачи данных,

В сети Frame Relay используется два типа виртуальных каналов — коммутируе­мые (SVC) и постоянные (PVC).

Коммутируемые виртуальные каналы представляют собой временные соедине­ния, предназначенные для передачи импульсного трафика между двумя устройст­вами DTE в сетях Frame Relay. Процесс передачи данных с использованием SVC состоит из четырех последовательных фаз:

установление вызова (Call Setup) — на этом этапе организуется виртуальное со­единение между двумя DTE;

передача данных (Data Transfer) — непосредственная передача данных;

ожидание (Idle) — передача данных через уже существующее виртуальное со­единение не производится; если период ожидания превысит установленное зна­чение, соединение может быть завершено автоматически;

завершение вызова (Call Termination) — выполняются операции, необходимые для завершения соединения.

Постоянные каналы представляют собой постоянное соединение, обеспечиваю­щее информационный обмен между двумя DTE-устройствами. Процесс передачи данных по каналу PVC имеет всего две фазы: передача данных и ожидание.

Для обозначения виртуальных каналов в сети Frame Relay используются иден­тификаторы DLCI (Data-Link Connection Identifier), выполняющие ту же роль, что и номера логического канала в сетях Х.25. DLCI определяет номер виртуального порта для процесса пользователя.

В технологии Frame Relay задействуются протоколы только на физическом и канальном уровнях. Протокол физического уровня описывается весьма распро­страненным стандартом 1.430/431.

Протоколом канального уровня в Frame Relay является LAP-F — упрощенная версия протокола LAP-D, описывающего взаимодействие соседних узлов либо как процедуру без установления соединения, либо как процедуру с установлением со­единения без подтверждения.

На остальных уровнях могут работать протоколы любых сетей с коммутацией пакетов. В частности, с технологией Frame Relay хорошо согласуются стек протоко­лов TCP/IP и протоколы сети Х.25,

Протокол LAP-F в сетях Frame Relay имеет два режима работы; основной и управляющий. В основном режиме кадры передаются без преобразования и кон­троля, как в обычных коммутаторах. Поэтому достигается высокая производитель­ность, тем более, что подтверждения передачи не требуется.

Упрощена и процедура передачи пакетов из локальных сетей: они просто вкла­дываются в кадры канального уровня, а не в пакеты сетевого уровня, как в Х.25.

Кадр протокола Frame Relay содержит минимально необходимое количество служебных полей. Его формат, реализованный в соответствии с протоколом HDLC, показан ниже.

В поле заголовка кадра размещается информация, используемая для управления виртуальными соединениями и процессами передачи данных в сети (в частности, поле адреса, содержащее адреса сетевых узлов источника и получателя кадра).

Поле данных в кадре Frame Relay имеет переменную длину (но не более 8000 бай­тов, большинство сетей Frame Relay работает с кадрами длиной 1024 байта) и предна­значено для переноса блоков данных протоколов верхних уровней. Поле FCS содер­жит 16-разрядную контрольную сумму всех полей кадра Frame Relay, за исключе­нием поля «флаг».

Проверка достоверности преобразования информации в сетях Frame Relay долж­на выполняться, как уже упоминалось, на верхних уровнях управления. В этом от­ношении технология Frame Relay подобна основным технологиям локальных сетей, таким как Ethernet, Token Ring, FDDI, которые тоже искаженные кадры не коррек­тируют, а просто выбрасывают.

Поддержка «качества обслуживания» обеспечивается выполнением заказа каче­ства обслуживания, в котором указывается согласованная скорость передачи дан­ных (Committed Information Rate) и некоторые дополнительные параметры: гаран­тируемый объем передаваемых данных (committed burst size.) и не гарантируемый объем передаваемых данных (excess burst size). Если пользователь сам нарушает со­гласованную скорость ввода информации в сеть, кадр с такой информацией получа­ет низший приоритет обслуживания и ему не гарантируется качество обслужива­ния, он может быть даже выброшен из сети в случае перегрузки последней.

Сеть и технология Х.25.

Сеть X.25является классической полнопротокольной сетью, разработанной Международной организацией по стандартизации (ISO). Эта сеть явилась базой информационного обмена региональных и общероссийских органов управления, иных корпоративных структур. Сети X.25, ориентированные на использование малых и больших компьютеров, существуют в сотнях городов России и базируются на инфраструктуре Ростелекома.

Главной особенностью сети X.25 является использование виртуальных каналов для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами сети. Виртуальные каналы предназначены для организации вызова и непосредственной передачи данных между абонентами сети. Информационный обмен в сети X.25 во многом похож на аналогичный процесс в сетях ISDN и состоит из трех обязательных фаз:

l установление вызова (виртуального канала);

l информационный обмен по виртуальному каналу;

l разрывание вызова (виртуального канала).

Компонентами сети являются устройства трех основных категорий:

l терминальные устройства DTE (Data Terminal Equipment);

l сетевые терминалы DCE (Data Circuit-Terminating Equipment);

l магистральные коммутаторы PSE (Packet Switching Exchange).

Базовая технология X.25 не имеет развитых протоколов прикладного уровня и предоставляет пользователям в основном транспортные услуги передачи данных. Все, что требуется сверх передачи данных, должно быть организовано дополнительно, как надстройка над технологией. Стек протоколов стандарта Х.25 включает в себя как обязательные только протоколы трех нижних уровней; протоколы, иногда указываемые для верхних уровней управления, носят лишь рекомендательный характер.

На физическом уровне используется протоколХ.21. На канальном уровне функционирует LAP-B (Link Access Procedure Balanced) — один из протоколов множества HDLC, осуществляющих передачу данных в виде кадров переменной длины. Начало и конец кадра помечаются специальной последовательностью битов, которая называется флагом. Протокол LAP-B описывает взаимодействие соседних узлов как процедуру с установлением соединения и подтверждением, при этом решает следующие задачи:

l обеспечение передачи сообщений, содержащих любое количество битов и любые возможные комбинации битов — требование кодовой прозрачности;

l выполнение при передаче данных процедур, обнаруживающих ошибки, на приемной стороне;

l защиту от потерь или искажения компонентов сообщения при возникновении ошибки в передаваемой информации;

l поддержку работы как двухточечных, так и многоточечных физических цепей;

l поддержку работы и дуплексных, и полудуплексных линий связи;

l обеспечение информационного обмена при значительных вариациях времени распространения сигнала.

Для обеспечения дисциплины управления процессом передачи данных одна из станций, обеспечивающих информационный обмен, может быть обозначена как первичная, а другая (или другие) — как вторичные. Кадр, который посылает первичная станция, называется командой (command). Кадр, который формирует и передает вторичная станция, называется ответ (response).

Протоколы семейства HDLC осуществляют передачу данных в виде кадров переменной длины. Начало и конец кадра помечаются специальной последовательностью битов, которая называется флагом.

Технология Frame Relay

История стандарта

Пакетная технология глобальных сетей Frame Relay появилась в конце 80-хгодов в связи

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: