Телеграфные службы, сети и службы ПД - часть 11

ной   станции   с   определенными   требованиями   на   интервалы

времени между передачами в сети [8].

Основное отличие  FDDI  от  Token  Ring  — использование

волоконно-оптического   кабеля,   позволяющего   поднять   ско-

рость передачи до 100 Мбит/с и применение двойного кольца,

позволяющего повысить живучесть сети.

Стандарт Fast Ethernet IEEE 802.3V, В июне 1995 г. после

двух   лет   разработки   технология  Fast  Ethernet  была   стан-

дартизирована комитетом ШЕЕ 802.3 (тем же комитетом в свое

время был принят стандарт на классическую 10 Мбит/с  Et-

hernet). Новый стандарт получил название  IEEE  802.3U. Ско-

рость передачи информации 100 Мбит/с.

Топология сети.  Для успешного применения технологии

Fast  Ethernet необходимо хорошо понимать все ограничения в

топологии и размерах сети, которые довольно необычны для

специалистов, привыкших к классическому  Ethernet. Пожалуй,

единственное,   что   осталось   от   старых   правил,   —   это   мак-

симальное (при использовании  UTP-неэкранированной витой

пары) расстояние между концентратором и станцией, равное

100 м. Все остальное полностью изменилось.

Вводится понятие домена конфликтов, включающего в

себя   сетевые   устройства   и   часть   кабельной   системы,   огра-

ниченной   мостами,   маршрутизаторами   или   коммутаторами.

Устройства из одного домена могут порождать конфликты при

обмене данными, а устройства из разных доменов — нет. В

классическом  Ethernet  все устройства, подключенные, напри-

мер, к иерархической структуре концентраторов, образовывали

один единственный домен конфликтов.

В   сети   с  Fast  Ethernet  организуются   несколько   доменов

конфликтов,   но   с   обязательным   учетом   класса   повторителя,

используемого в доменах.

В   зависимости   от   времени   задержки   повторители  Fast

Ethernet  делятся на два класса:  I  и  II. Повторители описыва-

ются в стандарте IEEE 802.3U. Прозрачные повторители (trans-

parent repeaters) используют лишь одну среду передачи данных,

вследствие чего время задержек мало и эти повторители всегда

соответствуют классу П. Преобразующие повторители (trans-la-

tional repeaters) могут работать с несколькими средами передачи

данных и поэтому производят дополнительное преобразование

данных; время задержек возрастает, и удовлетворяются  лишь

требования к повторителям класса I.

В  Fast  Ethernet  внутри   одного   домена   конфликтов   могут

находиться не более двух повторителей класса II (рис. 13.11)

или   не   более   одного   повторителя   класса  I  (рис.   13.12).   В

противном случае общая задержка превысит допустимый по-

рог,   поэтому   станции   на   разных   концах   домена   не   смогут

корректно   разрешать   возникновение   конфликтов.   Основные

варианты построения сети и ее размеры указаны в табл. 13.3 [26].

Технология  Gigabit  Ethernet.  Следующий   шаг   в   развитии

технологии  Ethernet  — разработка проекта стандарта  IEEE-

802.3z.   Данный   стандарт   предусматривает   скорость   обмена

информацией между станциями локальной сети 1 Гбит/с. Пред-

полагается,   что  устройства  Gigabit  Ethernet  будут   объединять

сегменты   сетей   с  Fast  Ethernet  со   скоростями   100   Мбит/с.

Разрабатываются  сетевые  карты со скоростью 1 Гбит/с, а

также   серия   сетевых   устройств,   таких   как   коммутаторы   и

маршрутизаторы.

В сети с  Gigabit  Ethernet  будут использоваться управление

трафиком,   контроль   перегрузок   и   обеспечение   качества   об-

служивания (Quality-of-service  —  QoS) [27]. Стандарт  Gigabit

Ethernet  —   один   из   серьезных   соперников   развивающейся

сегодня технологии ATM [28].

Технология  ATM.  Сеть  ATM  имеет звездообразную топо-

логию.   Типичная   сеть  ATM  строится   на   основе   одного   или

нескольких коммутаторов, являющихся неотъемлемой частью

данной   коммуникационной   структуры.   Простейший   пример

такой сети — один коммутатор, обеспечивающий коммутацию

пакетов   данных,   и   несколько   оконечных   устройств,   которые

одновременно могут выполнять функции как приемников, так

и   передатчиков   информации.  Каждое   оконечное  устройство

имеет   свой   собственный   выделенный   физический   канал   в

коммутаторе,   что   обеспечивает   возможность   обмена   инфор-

мацией между устройствами с использованием полной ширины

полосы конкретного канала.

Реализация   таких   важных   принципов   как   однородность

среды сетевого взаимодействия и прозрачность для пользова-

тельских приложений позволяет строить ATM-сети с использо-

ванием одних только коммутаторов, исключая мосты и марш-

рутизаторы.   Маршрутизация   пакетов   осуществляется   внутри

коммутаторов со скоростью 155 Мбит/с на порт. Такая ско-

рость   гарантируется   для   всех   устройств,   подключенных   к

коммутатору.

Ячейки  ATM.  ATM  — это метод передачи информации

между устройствами в сети маленькими пакетами фиксирован-

ной длины, названными ячейками (cells). Фиксация размеров

ячейки имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с

пакетами переменной длины. Во-первых, ячейки фиксирован-

ной   длины   требуют   минимальной   обработки   при   операциях

маршрутизации   в   коммутаторах.   Это   позволяет   максимально

упростить схемные решения коммутаторов при высоких скоро-

стях   коммутации.   Во-вторых,   все   виды   обработки   ячеек   по

сравнению   с   обработкой   пакетов   переменной   длины   зна-

чительно проще, так как отпадает необходимость в вычислении

длины  ячейки.   И  наконец,   в-третьих,  в   случае   применения

пакетов переменной длины передача длинного пакета данных

могла бы вызвать задержку выдачи в линию пакетов с речью

или видео, что привело бы к их искажению.

Выбор  длины   ячейки   определялся   исходя  из  допуска  на

задержку распространения через сеть речевых сигналов. Ячей-

ки   большой   длины   лучше   используют   полосу   пропускания

канала   связи,   так   как   при   этом   в   сеть   передается   меньше

заголовков ячеек. Однако длинные пакеты дольше копятся на

входе в сеть. С учетом возможной миграции пакетов между

сетями ATM и с учетом рекомендаций расчетный размер

содержательной части ячейки оказался в диапазоне от 32 до

64 байт. Представители США в МСЭ-Т отстаивали длину

64 байта, а представители Европы — 32 байта. Сошлись на

"золотой середине" — 48 байт. С учетом пяти байт заголовка

полная длина ячейки составила 53 байта.

Архитектура   протоколов   в  ATM-сетях.  Модель  ATM

имеет четырехуровневую структуру. Обычно различают следу-

ющие уровни: пользовательский (User Layer) — включает уров-

ни начиная с сетевого и выше (IPX/SPX  или TCP/IP), адап-

тации (ATM  Adaptation  Layer  -  AAL),  ATM  (ATM  Layer) и

физический (Physical Layer) (см. рис. 13.13).

Пользовательский   уровень   обеспечивает   создание   сооб-

щения, которое должно быть передано в сеть ATM и соответ-

ствующим образом преобразовано.

Уровень  адаптации   (AAL)   обеспечивает  доступ  пользова-

тельских приложений к коммутирующим устройствам  ATM,

так  как   многие  приложения  не  имеют   прямого   доступа   к

сервису  ATM. Данный уровень формирует стандартные  ATM-

ячейки   и   передает   их   на   уровень  ATM  для   последующей

обработки. Уровень адаптации в свою очередь состоит из двух

подуровней: преобразования, обеспечивающего синхронизацию

для различных классов обслуживания и подготовку пакетов для

сегментации, и разборки-сборки пакетов большой длины, где

происходит   разбиение   больших   пакетов   на   стандартные   48-

байтные ячейки  ATM  (без учета пяти байт заголовка). Пос-

ледний подуровень гарантирует, что ни один пакет нестандар-

тной длины не будет отправлен на уровень ATM.

Уровень ATM занимается обменом с физическим уровнем

и отвечает за создание ячеек  ATM. Он принимает 48-байтные

пакеты, сформированные на уровне адаптации, добавляет к

ним пятибайтный заголовок и передает их в сеть. На этом

уровне устанавливаются соединения и происходит мультиплек-

сирование ячеек от разных пользовательских приложений в

один   выходной   порт,   а   также   их   демультиплексирование   из

входного порта в различные приложения или другие порты.

Физический   уровень   обеспечивает   передачу   ячеек   через

разнообразные   коммуникационные   среды.   Данный   уровень

состоит   из   двух   подуровней   —   подуровня   преобразования

передачи,   реализующего   различные   протоколы   передачи   по

физическим линиям, и подуровня адаптации к среде передачи [29].

На рис. 13.13 приведена схема прохождения информации с

высших уровней через  ATM-модель в сопоставлении с мо-

делью  ISO  (показано   предварительно   установленное   соеди-

нение):

1) пользовательские данные — это блок размером 1024 байта;

2) к  пользовательским  данным  прибавляются  ТСРДР-заго-

ловки, что увеличивает размер пакета до 1072 байт;

3) затем IP-пакет переходит на уровень адаптации ATM (AAL).

Подуровень  преобразования  готовит  IP-пакет  к сегмен

тации, добавляя контрольную информацию как в заголовок,

так и в конец пакета;

4) затем подуровень  сборки-разборки пакетов сегментирует

пакет на блоки данных (ячейки) по 48 байт;

5) уровень ATM добавляет заголовок для создания 53-байтной

ячейки;

6) после уровня ATM ячейка переходит на физический уро

вень, состоящий из подуровня преобразования и подуровня

адаптации к среде передачи[31].

Многими комитетами по стандартизации в качестве физи-

ческого   уровня   модели  ATM  рассматривается   спецификация

SONET (Synchronous Optical Network) — международный стан-

дарт на высокоскоростную передачу данных. Европейское со-

общество   называет   всю   иерархию   скоростей,   известную   как

SONET, синхронной цифровой иерархией (SDH — Synchronous

Digital Hierarchy).

ATM-устройства.  Оконечные   устройства  ATM-сети   под-

ключаются к коммутаторам через интерфейс, называемый UNI

(User to Network Interface), — интерфейс пользователя с сетью.

UNI  может быть интерфейсом между рабочей станцией, ПК,

АТС, маршрутизатором или каким угодно "черным ящиком" и

ATM-коммутатором. К примеру, рабочая станция, подключен-

ная   прямо   к   сети  ATM,   —   это   место,   где   оканчивается   и

начинается  ATM-сеть. Другими словами, станция имеет сете-

вой  ATM-адаптер, подключенный к коммутатору. Эта рабочая

станция является конечной точкой и включает в себя уровни

AAL,  ATM  и  физический.  Каждая  ATM-сеть  может   иметь

больше одного коммутатора. Коммутаторы соединяются между

собой, образуя тем  самым  сколь  угодно разнообразную кон-

фигурацию. Интерфейс между ATM-коммутаторами называет-

Рис. 13.14.   Сетевые интерфейсы 

ATM.

ся  NNI  (Network  to  Network

Interface) — интерфейс между

сетями (рис. 13.14) [30].

Принцип   виртуальных   со-

единений.  Технология  ATM  —

это   транспортный   механизм,

ориентированный на установ-

ление   соединений   для   пере-

дачи разнообразной информа-

ции.   Одно   из   основных   от-

личий ATM от традиционных

ЛВС-технологий состоит в том, что в  ATM  разработана кон-

цепция виртуальных соединений (virtual connection) вместо выде-

ленных   физических   связей   между   конечными   точками   сети.

Виртуальное соединение — это сконфигурированная определен-

ным образом среда между двумя или более конечными устрой-

ствами для передачи информации.

ATM  использует принцип виртуальных соединений между

конечными точками сети. Различают два вида соединений:

PVC  (Permanent  Virtual  Circuit) — постоянный виртуальный

канал и  SVC  (Switched  Virtual  Circuit) — коммутируемый вир-

туальный   канал.  PVC  представляет   собой   соединение   между

конечными  точками,  которое  существует   постоянно  и   может

устанавливаться или разрываться оператором сети вручную.

SVC  — это тоже соединение между конечными точками, но

устанавливаемое или закрываемое динамически специальными

процедурами в  ATM-устройствах, участвующих в соединении.

Коммутируемые   виртуальные   соединения   динамически   уста-

навливаются и разрываются по требованию программного обес-

печения,  ATM-устройств или по другим причинам без вмеша-

тельства   оператора  ATM-сети.   Концепции  ATM  одинаково

применимы как к SVC, так и к PVC. Процессы формирования

ячеек  ATM  и   их  передачи  не   различаются   для   обоих   видов

соединений.   Единственное   их   отличие   состоит   в   способах

установления соединения. ATM использует принципы вирту-