Телеграфные службы, сети и службы ПД - часть 12

альных путей (Virtual  Path  —  VP) и виртуальных каналов

(Virtual  Channel  —  VC) между конечными точками сети. Они

необходимы для одновременной связи одного ATM-устройства

с несколькими другими устройствами. Виртуальные пути (ВП)

и   каналы   (ВК)   используются   для   идентификации   отдельных

виртуальных соединений в ATM-сети. Виртуальные пути нуж-

ны   для   объединения   нескольких   виртуальных   каналов   по

определенному признаку.

Естественно,   виртуальные   пути   и   каналы   не   существуют

параллельно. Все ячейки информации передаются последова-

тельно, а информация об их принадлежности к тому или иному

пути и каналу находится в заголовке ячейки.

Каждое соединение в физическом канале имеет уникаль-

ные идентификаторы виртуального пути (VPI) и виртуального

канала (VCI). Комбинация VPI/VCI нужна для идентификации

различных соединений внутри ATM-сети.

Один виртуальный путь может содержать до 65 536 вирту-

альных каналов, любое оконечное  ATM-устройство — до 256

виртуальных путей. Таким образом, оконечное ATM-устройст-

во способно поддерживать одновременно до 16 777 216 со-

единений через один UNI-интерфейс,

ATM  работает   примерно   по  тому  же   принципу,   что   и

обычная телефонная сеть или сеть с коммутацией пакетов при

установлении виртуальных соединений. В ATM перед переда-

чей   каких-либо   сообщений   передающий   узел   проверяет   до-

ступность узда назначения, и лишь при получении подтверж-

дения  доступности   между   ними   устанавливается   соединение.

После   установления   соединения   конечные   АТМ-ус1ройства

могут   передавать   друг   другу   любую   информацию,   будь   то

цифровые данные, речь или видео.

В  ATM-сетях каждое оконечное устройство перед началом

сеанса связи должно пройти регистрацию в сети для получения

адреса и сообщения, что оно включилось в сеть. После этого

сеть будет "знать" местоположение данного устройства и путь,

по которому следует передавать сообщение.

В отличие от ATM обычные технологии локальных вычис-

лительных сетей не проверяют доступность устройства назна-

чения и не устанавливают предварительного соединения между

конечными узлами сети. Если принцип работы ATM ана-

логичен   принципу   действия   телефонной   сети,   то   функцио-

нирование локальной сети можно уподобить работе почтового

отделения. "Пакет" с сообщением отправляется по указанному

на   нем   адресу,   однако,   поскольку   предварительной   связи

между отправителем и адресатом установлено не было, суще-

ствует значительная вероятность того, что адресат сообщение

не получит. В конце концов, адресат вообще может отсутство-

вать по указанному адресу.

ATM застрахована от подобного риска. Установление пред-

варительного соединения между узлами  сети гарантирует не

только передачу, но и прием сообщения адресатом. Без уста-

новления соединения сообщение просто не будет отправлено.

13.6. Глобальные компьютерные сети

Первоначально глобальные сети решали задачу доступа удален-

ных ЭВМ и терминалов к мощным ЭВМ, которые назывались

HOST-компьютер   (часто   используют   термин   сервер).   Такие

подключения   осуществлялись   через   коммутируемые   или   не-

коммутируемые каналы телефонных сетей или через специаль-

ные выделенные сети передачи данных, например сети, рабо-

тающие по протоколу Х.25.

Для подключения к таким сетям передачи данных исполь-

зовались модемы, работающие под управлением специальных

телекоммуникационных программ, таких как ВГГСОМ, СОМГГ,

PROCOM,  MTEZ  и   т.д.   Эти   программы,   работая   под   опе-

рационной системой  MS-DOS, обеспечивали установление со-

единения с удаленным компьютером и обмен с ним инфор-

мацией.

С закатом эры  MS-DOS  их место занимает встроенное в

операционные системы коммуникационное программное обес-

печение.   Примером   могут   служить   средства  Windows-95   или

удаленный доступ (RAS) в Windows NT.

В настоящее время все реже используются подключенные

к глобальным сетям одиночные компьютеры. Это в основном

домашние ПК. В основной массе абонентами компьютерных

сетей являются компьютеры, включенные в локальные вычис-

лительные   сети   (ЛВС),   и   поэтому   часто   решается   задача

организации взаимодействия нескольких удаленных локальных

вычислительных сетей. При этом требуется обеспечить удален-

ному   компьютеру   связь   с   любым   компьютером   удаленной

локальной   сети   и,   наоборот,   любому   компьютеру   ЛВС   с

удаленным компьютером. Последнее становится весьма акту-

альным при расширении парка домашних и переносных ком-

пьютеров.

Каким же образом и с использованием какого оборудо-

вания решаются эти задачи? В настоящее время существует

великое множество организаций, предоставляющих такие ус-

луги как за рубежом, так и в России [32]. В России круп-

нейшими   глобальными   компьютерными   сетями   считаются

Спринт-Сеть — современное название Global One, сеть Инфо-

тел, сети Роснет и Роспак, работающие по протоколу Х.25, а

также сети  RELCOM  и  Internet, работающие  по  протоколу

TCP/IP, и многие другие.

В   качестве   сетевого   оборудования   применяются   центры

коммутации, которые для сетей  Х.25 часто исполняются как

специализированные   устройства   фирм-производителей  Sie-

mens, Telenet, Alcatel, Ericsson и других, а для сетей с TCP/IP

используются маршрутизаторы фирм Cisco и Decnis. Структуры

сетей показаны на рис. 13.15.

Рассмотренные два направления развития техники и техно-

логии Х.25 и TCP/IP в глобальных сетях не единственные. На

сегодняшний   день   в   связи   с   улучшением   качества   каналов

существенное   распространение   получают   новые   технологии,

такие как рассмотренная выше ATM и усовершенствованная

технология Х.25 для высококачественных каналов —  Frame

Relay.

Протокол FRAME RELAY (FR). Frame Relay — это прото-

кол, который описывает  интерфейс доступа к сетям быстрой

коммутации   пакетов.   Он   позволяет   эффективно   передавать

крайне   неравномерно   распределенный   во   времени   трафик   и

обеспечивает высокие скорости прохождения информации че-

рез сеть, малые времена задержек и рациональное использо-

вание полосы пропускания.

В отличие от сетей Х.25 по сетям FR возможна передача

не только собственно данных, но также оцифрованного голоса

[22].

Согласно семиуровневой модели взаимодействия открытых

систем  OSI  (рис.   13.16),  FR  —   протокол   второго   уровня.

Однако он не выполняет некоторых функций, обязательных

для протоколов этого уровня, но выполняет функции протоко-

лов   сетевого   уровня.   В   то   же   время  FR  позволяет   уста-

навливать  соединение  через   сеть,   что  в   соответствии   с  OSI

относится к функции протоколов третьего уровня. Выполнение

этой   функции   по   протоколу  FR  аналогично   установлению

соединения по протоколу Х.25 в том случае, когда используют-

ся   постоянные   виртуальные   соединения   (Permanent  Virtual

Circuits - PVC).

Совокупность  PVC может быть проложена внутри каждого

физического канала.  Выбор  конкретного  PVC  — логического

маршрута,   проложенного   через   сеть,   —   определяется   зна-

чением  поля  DLCI  (Data  Link  Connection  Identifier  — иден-

тификатор соединения по звену передачи данных) кадра  FR

(рис. 13.17).

Для обращения к ресурсу управления сети в протоколе FR

используются   кадры   со   значением  DLCI,   равным   0.   Следует

уточнить, что они применяются не для передачи информации

от одного абонента сети к другому, а именно как служебные

для изменения и мониторинга параметров самой сети.

Возможность   использования   коммутируемых   виртуальных

соединений   (Switched  Virtual  Circuits  —  SVC)   в   сетях  FR

описывается факультативными протоколами.

За   исключением   функции   установления   соединения,   все

остальные процедуры, описываемые протоколом FR, укладыва-

ются в два уровня модели OSI.

Frame  Relay  и Х.25.  Сопоставим структуры кадра прото-

кола LAPB с заключенным в нем пакетом Х.25 (рис. 13.18) и

кадра протокола FR (см. рис. 13.17);

По   своей   структуре   кадр  FR  аналогичен   кадрам  LAPB

(HDLC). Однако в нем отсутствуют некоторые поля, характер-

ные для протоколов уровня звена передачи данных (канально-

го). На рис. 13.17 видно, как уменьшается число служебных
байтов при переходе от X.25/LAPB к FR.

Заметим,   что   такое   сопоставление   кадров   правомерно,  

поскольку сети FR в некоторых случаях выступают альтер-   

нативой  сетям Х.25.  Так, ЛВС  могут подключаться к тер-   

риториальной сети непосредственно по интерфейсу FR. Тогда 

FR выполняет те же функции по обеспечению взаимодействия 

удаленных ЛВС, которые в других случаях выполняет Х.25.

Сеть FR также может выступать в качестве высокоскорост-

ной   магистрали   для   объединения   ряда   сетей   Х.25.   Этому

способствует   наличие   у   большинства   современных   устройств

ПАД/ЦКП сетей Х.25 портов FR.

Более   подробно   отличия   механизмов   сетей  FR  и   Х.25

прослеживаются в табл. 13.4.

Плата   за   скорость.  Каковы   же   основные   механизмы,

реализуемые протоколами канального и сетевого уровней сетей

Х.25 и не реализуемые протоколом  FR? В первую очередь это

механизм повторной передачи принятых с ошибкой кадров.

В сетях Х.25 гарантированная передача данных обеспечива-

ется на канальном уровне. Это означает, что все переданные

между   двумя   узлами   сети   кадры   будут   получены   в   той   же

последовательности,   в   которой   были   отправлены.   В   случае

искажения какого-либо кадра происходит его повторная пере-

дача. Кроме того, на сетевом уровне, определяемом рекомен-

дацией  Х.25, гарантируется передача пакетов, содержащихся в

поле   данных   кадров,   что   обеспечивает   целостность   потока

данных   даже   в   случае   выхода   из   строя   некоторых   каналов

передачи данных.

Для реализации этой функции в служебные поля кадров и

пакетов вводятся специальные переменные — номер передава-

емого   кадра   (пакета)   и   номер   последнего   успешно   принятого

(пакета).

Кадр  FR  не содержит переменных нумерации передавае-

мых и подтверждаемых кадров.

В сетях FR при межузловом обмене информацией ошибоч-

ные   кадры   просто   "выбрасываются",   их   повторная   передача

средствами   самого   протокола  FR  не   предусмотрена.   Чтобы

обеспечить   гарантированную   и   упорядоченную   передачу   ин-

формации, надо использовать либо протоколы более высоких

уровней (например, TCP/IP), либо "приложения" к протоколам

FR (например, Q.922).

В каких случаях использование "чистого"  FR эффективно?

Если  качество  каналов   отвечает  требованиям,  предъявляемым

стандартом  FR  (вероятность   ошибки   порядка   10~

7

),   и   ЛВС

подключаются к сети напрямую (без дополнительной инкапсу-

ляции (включения) трафика ЛВС в кадры Х.25 или  HDLC), то

выигрыш по пропускной способности очевиден.

Действительно,   протокол  FR  имеет   минимальную   прото-

кольную избыточность  (т.е. доля служебной информации в

кадре   по   отношению   к   содержащейся   в   нем   информации

пользователя минимальна) по сравнению даже с HDLC-подоб-

ными   протоколами,   обычно   используемыми   в   мостах/марш-

рутизаторах удаленного взаимодействия ЛВС. В то же время

FR  позволяет   производить   маршрутизацию   информации   в

рамках территориальной сети на "своем" уровне, без использо-

вания механизмов  маршрутизации  по Х.25 или  IP. Это зна-

чительно увеличивает скорость маршрутизации.

Однако ситуация в корне меняется, если качество канала

не соответствует требованиям протокола. В этом случае немало

кадров передадутся с ошибкой. Повторная их передача будет

производиться от одной точки входа в сеть до другой. Ясно,

что при этом информационная скорость значительно упадет и

использование Х.25 может быть более эффективным.

Специфические   механизмы  FRAME  RELAY.  Управление   за-

грузкой сети. Эффективность FR определяется на самом деле

не только уменьшением протокольной избыточности. В прото-

коле   реализуются   специфические   механизмы,   управляющие

загрузкой сети, которые гарантируют доведение кадров через

сеть за определенное время (что позволяет, например, переда-

вать оцифрованную голосовую информацию) и при этом дают

возможность сети адаптироваться к крайне неравномерному во