kantrium.com | E-Norway.ru | HELFI.ru | MySuomi.com

Эталонная модель OSI

Перемещение информации между компьютерами различных схем является чрезвычайно сложной задачей. В начале 1980 года Международ­ная организация по стандартизации (ISO) признала необходимость в со­здания модели сети, которая могла бы помочь поставщикам создавать реализации взаимодействующих сетей. Эту потребность удовлетворяет эталонная модель «Взаимодействие Открытых Систем» (OSI), выпущен­ная в 1984 г.

Эталонная модель OSI быстро стала основной архитектурной мо­делью для передачи межкомпьютерных сообщений. Несмотря на то, что были разработаны другие архитектурные модели (в основном патен­тованные), большинство поставщиков сетей, когда им необходимо пре­доставить обучающую информацию пользователям поставляемых ими изделий, ссылаются на них как на изделия для сети, соответствующей эталонной модели OSI. И действительно, эта модель является самым лучшим средством, имеющемся в распоряжении тех, кто надеется изу­чить технологию сетей.

Иерархическая связь

Эталонная модель OSI делит проблему перемещения информации между компьютерами через среду сети на семь менее крупных, и следо­вательно, более легко разрешимых проблем. Каждая из этих семи про­блем выбрана потому, что она относительно автономна, и следователь­но, ее легче решить без чрезмерной опоры на внешнюю информацию.

Каждая из семи областей проблемы решалась с помощью одного из уровней модели. Большинство устройств сети реализует все семь уров­ней. Однако в режиме потока информации некоторые реализации сети пропускают один или более уровней. Два самых низших уровня OSI реа­лизуются аппаратным и программным обеспечением; остальные пять высших уровней, как правило, реализуются программным обеспечени­ем.

Справочная модель OSI описывает, каким образом информация проделывает путь через среду сети (например, провода) от одной при­кладной программы (например, программы обработки крупноформат­ных таблиц) до другой прикладной программы, находящейся в другом компьютере. Так как информация, которая должна быть отослана, про­ходит вниз через уровни системы, по мере этого продвижения она стано­вится все меньше похожей на человеческий язык и все больше похожей на ту информацию, которую понимают компьютеры, а именно «едини­цы» и «нули».

 

Проблемы совместимости

Эталонная модель OSI не является реализацией сети. Она только определяет функции каждого уровня. В этом отношении она напомина­ет план для постройки корабля. Точно также, как для выполнения фак­тической работы по плану могут быть заключены контракты с любым ко­личеством кораблестроительных компаний, любое число поставщиков сети могут построить протокол реализации по спецификации протокола. И если этот план не будет предельно понятным, корабли, построенные различными компаниями, пользующимися одним и тем же планом, пусть незначительно, но будут отличаться друг от друга. Примером само­го незначительного отличия могут быть гвозди, забитые в разных местах.

Чем объясняется разница в реализациях одного и того же плана корабля (или спецификации протокола)? Частично эта разница вызвана неспособностью любой спецификации учесть все возможные детали ре­ализации. Кроме того, разные люди, реализующие один и тот же проект, всегда интерпретируют его немного по-разному. И наконец, неизбежные ошибки реализации приводят к тому, что изделия разных реализаций от­личаются исполнением. Этим объясняется то, что реализация протокола X одной компании не всегда взаимодействует с реализацией этого прото­кола, осуществленной другой компанией.

Уровни OSI

Каждый уровень имеет заранее заданный набор функций, кото­рые он должен выполнить для того, чтобы связь могла состояться.

Прикладной уровень

Прикладной уровень — это самый близкий к пользователю уро­вень OSI. Он отличается от других уровней тем, что не обеспечивает ус­луг ни одному из других уровней OSI; однако он обеспечивает ими при­кладные процессы, лежащие за пределами масштаба модели OSI.

Примерами таких прикладных процессов могут служить програм­мы обработки крупномасштабных таблиц, программы обработки слов, программы банковских терминалов и т.д.

Прикладной уровень идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно рабо­тающие прикладные программы, а также устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и управления целостностью информа­ции. Прикладной уровень также определяет, имеется ли в наличии до­статочно ресурсов для предполагаемой связи.

Представительный уровень

Представительный уровень отвечает за то, чтобы информация, посылаемая из прикладного уровня одной системы, была читаемой для прикладного уровня другой системы. При необходимости представи­тельный уровень осуществляет трансляцию между множеством форма­тов представления информации путем использования общего формата представления информации.

Представительный уровень занят не только форматом и представ­лением фактических данных пользователя, но также структурами дан­ных, которые используют программы. Поэтому кроме трансформации формата фактических данных (если она необходима), представительный уровень согласует синтаксис передачи данных для прикладного уровня.

Сеансовый уровень

Как указывает его название, сеансовый уровень устанавливает, управляет и завершает сеансы взаимодействия между прикладными за­дачами. Сеансы состоят из диалога между двумя или более объектами представления (сеансовый уровень обеспечивает своими услугами пред­ставительный уровень). Сеансовый уровень синхронизирует диалог между объектами представительного уровня и управляет обменом ин­формации между ними. В дополнение к основной регуляции диалогов (сеансов) сеансовый уровень предоставляет средства для отправки ин­формации, класса услуг и уведомления в исключительных ситуациях о проблемах сеансового, представительного и прикладного уровней.

Транспортный уровень

Граница между сеансовым и транспортным уровнями может быть представлена как граница между протоколами прикладного уровня и протоколами низших уровней. В то время как прикладной, представи­тельный и сеансовый уровни заняты прикладными вопросами, четыре низших уровня решают проблемы транспортировки данных.

Транспортный уровень пытается обеспечить услуги по транспор­тировке данных, которые избавляют высшие слои от необходимости вникать в ее детали. В частности, заботой транспортного уровня являет­ся решение таких вопросов, как выполнение надежной транспортировки данных через объединенную сеть. Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень обеспечивает механизмы для установки, поддер­жания и упорядоченного завершения действия виртуальных каналов, си­стем обнаружения и устранения неисправностей транспортировки и уп­равления информационным потоком (с целью предотвращения переполнения системы данными из другой системы).

Сетевой уровень

Сетевой уровень — это комплексный уровень, который обеспечи­вает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечны­ми системами, подключенными кразным «подсетям», которые могут на­ходиться в разных географических пунктах. В данном случае «подсеть» — это по сути независимый сетевой кабель (иногда называемый сегмен­том).

Так как две конечные системы, желающие организовать связь, мо­жет разделять значительное географическое расстояние и множество подсетей, сетевой уровень является доменом маршрутизации. Протоко­лы маршрутизации выбирают оптимальные маршруты через последова­тельность соединенных между собой подсетей. Традиционные протоко­лы сетевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.

Канальный уровень

Канальный уровень (формально называемый информационно-канальным уровнем) обеспечивает надежный транзит данных через фи­зический канал. Выполняя эту задачу, канальный уровень решает вопро­сы физической адресации (в противоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейной дисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал), уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных и управления потоком информации.

Физический уровень

Физический уровень определяет электротехнические, механичес­кие, процедурные и функциональные характеристики активации, под­держания и дезактивации физического канала между конечными систе­мами.

Спецификации физического уровня определяют такие характери­стики, как уровни напряжений, синхронизацию изменения напряже­ний, скорость передачи физической информации, максимальные рас­стояния передачи информации, физические соединители и другие аналогичные характеристики.

 

Адресация

Существенным компонентом любой системы сети является опре­деление местонахождения компьютерных систем. Существуют различ­ные схемы адресации, используемые для этой цели, которые зависят от используемого семейства протоколов. Другими словами, адресация AppleTalk отличается от адресации TCP/IP, которая в свою очередь отли­чается от адресации OSI, и т.д.

Двумя важными типами адресов являются адреса канального уровня и адреса сетевого уровня. Адреса канального уровня (называемые также физическими или аппаратными адресами), как правило, уникаль­ны для каждого сетевого соединения. У большинства локальных сетей (LAN) адреса канального уровня размещены в схеме интерфейса; они назначаются той организацией, которая определяет стандарт протокола, представленный этим интерфейсом. Так как большинство компьютер­ных систем имеют одно физическое сетевое соединение, они имеют только один адрес канального уровня. Роутеры и другие системы, соеди­ненные с множеством физических сетей, могут иметь множество адресов канального уровня.

В отличие от адресов канального уровня, которые обычно сущест­вуют в пределах плоского адресного пространства, адреса сетевого уров­ня обычно иерархические. Другими словами, они похожи на почтовые адреса, которые описывают местонахождение человека, указывая стра­ну, штат, почтовый индекс, город, улицу, адрес на этой улице и наконец, имя. Хорошим примером одноуровневой адресации является номерная система социальной безопасности США, в соответствии с которой каж­дый человек имеет один уникальный номер, присвоенный ему службой безопасности.

Иерархические адреса делают сортировку адресов и повторный вызов более легкими путем исключения крупных блоков логически схо­жих адресов в процессе последовательности операций сравнения. На­пример, можно исключить все другие страны, если в адресе указана стра­на «Ирландия». Легкость сортировки и повторного вызова являются причиной того, что роутеры используют адреса сетевого уровня в качест­ве базиса маршрутизации.

Адреса сетевого уровня различаются в зависимости от используе­мого семейства протоколов, однако они, как правило, используют соот­ветствующие логические разделы для нахождения компьютерных систем в объединенной сети. Некоторые из этих логических разделов базируют­ся на физических характеристиках сети (таких, как сегмент сети, в кото­ром находится какая-нибудь система); другие логические разделы бази­руются на группировках, не имеющих физического базиса (например, «зона» AppleTalk).

Блоки данных, пакеты и сообщения

После того, как по адресам установили местоположение компью­терных систем, может быть произведен обмен информацией между дву­мя или более системами. В литературе по объединенным сетям наблюда­ется непоследовательность в г аименовании логически сгруппированных блоков информации, которая перемещается между компьютерными си­стемами, «блок данных», «пакет», «блок данных протокола», «PDU», «сегмент», «сообщение» — используются все эти и другие термины, в за­висимости от прихоти тех, кто пишет спецификации протоколов.

Как правило, «блок данных» (frame) обозначает блок информа­ции, источником и пунктом назначения которого являются объекты ка­нального уровня. Термин «пакет» (packet) обозначает блок информации, у которого источник и пункт назначения — объекты сетевого уровня. И наконец, термин «сообщение» (message) обозначает информационный блок, у которого объекты источника и места назначения находятся выше сетевого уровня. Термин «сообщение» используется также для обозначе­ния отдельных информационных блоков низших уровней, которые име­ют специальное, хорошо сформулированное назначение.

Основы маршрутизации

В общедоступном значении слова маршрутизация означает пере­движение информации от источника к пункту назначения через объеди­ненную сеть. При этом, как правило, на пути встречается по крайней ме­ре один узел. Маршрутизация часто противопоставляется объединению сетей с помощью моста, которое, в популярном понимании этого спосо­ба, выполняет точно такие же функции. Основное различие между ними заключается в том, что маршрутизация и объединение по мостовой схе­ме используют различную информацию в процессе ее перемещения от источника к месту назначения. Результатом этого является то, что марш­рутизация и объединение с помощью моста выполняют свои задачи раз­ными способами; фактически, имеется несколько различных видов мар­шрутизации и объединения с помощью мостов.

Компоненты маршрутизации

Маршрутизация включает в себя два основных компонента: опре­деление оптимальных трактов маршрутизации и транспортировка ин­формационных групп (обычно называемых пакетами) через объединен­ную сеть. Как правило, последний из этих двух компонентов называется коммутацией. Коммутация относительно проста. С другой стороны, определение маршрута может быть очень сложным процессом.

 

Определение маршрута

Определение маршрута может базироваться на различных показа­телях (величинах, результирующих из алгоритмических вычислений по отдельной переменной — например, длина маршрута) или комбинациях показателей. Программные реализации алгоритмов маршрутизации вы­считывают показатели маршрута для определения оптимальных маршру­тов к пункту назначения.

Для облегчения процесса определения маршрута, алгоритмы мар­шрутизации инициализируют и поддерживают таблицы маршрутизации, в которых содержится маршрутная информация. Маршрутная информа­ция изменяется в зависимости от используемого алгоритма маршрутиза­ции.

Алгоритмы маршрутизации заполняют маршрутные таблицы не­ким множеством информации. Ассоциации «Пункт назначения/ следу­ющая пересылка» сообщают роутеру, что определенный пункт назначе­ния может быть оптимально достигнут путем отправки пакета в определенный роутер, представляющий «следующую пересылку» на пу­ти к конечному пункту назначения. При приеме поступающего пакета роутер проверяет адрес пункта назначения и пытается ассоциировать этот адрес со следующей пересылкой.

Роутеры сообщаются друг с другом (и поддерживают свои марш­рутные таблицы) путем передачи различных сообщений. Одним из видов таких сообщений является сообщение об «обновлении маршрутизации». Обновления маршрутизации обычно включают всю маршрутную табли­цу или ее часть. Анализируя информацию об обновлении маршрутиза­ции, поступающую ото всех роутеров, любой из них может построить де­тальную картину топологии сети. Другим примером сообщений, которыми обмениваются роутеры, является «объявление о состоянии ка­нала». Объявление о состоянии канала информирует другие роутеры о состоянии каналов отправителя. Канальная информация также может быть использована для построения полной картины топологии сети. По­сле того, как топология сети становится понятной, роутеры могут опре­делить оптимальные маршруты к пунктам назначения.

Коммутация

Алгоритмы коммутации сравнительно просты и в основном оди­наковы для большинства протоколов маршрутизации. В большинстве случаев главная вычислительная машина определяет необходимость от­правки пакета в другую главную вычислительную машину. Получив оп­ределенным способом адрес роутера, главная вычислительная машина-источник отправляет пакет, адресованный специально в физический адрес роутера (уровень MAC), однако с адресом протокола (сетевой уро­вень) главной вычислительной машины пункта назначения.

После проверки адреса протокола пункта назначения пакета роу­тер определяет, знает он или нет, как передать этот пакет к следующему роутеру. Во втором случае (когда роутер не знает, как переслать пакет) пакет, как правило, игнорируется. В первом случае роутер отсылает па­кет к следующей роутер/ путем замены физического адреса пункта на­значения на физический адрес следующего роутера и последующей пере­дачи пакета.

Следующая пересылка может быть или не быть главной вычисли­тельной машиной окончательного пункта назначения. Если нет, то сле­дующей пересылкой, как правило, является другой роутер, который вы­полняет такой же процесс принятия решения о коммутации. По мере того, как пакет продвигается через объединенную сеть, его физический адрес меняется, однако адрес протокола остается неизменным.

В изложенном выше описании рассмотрена коммутация между источником и системой конечного пункта назначения. Международная Организация по Стандартизации (ISO) разработала иерархическую тер­минологию, которая может быть полезной при описании этого процесса. Если пользоваться этой терминологией, то устройства сети, не обладаю­щие способностью пересылать пакеты между подсетями, называются ко­нечными системами (ES), в то время как устройства сети, имеющие та­кую способность, называются промежуточными системами (IS). Промежуточные системы далее подразделяются на системы, которые могут сообщаться в пределах «доменов маршрутизации» («внутридомен-ные» IS), и системы, которые могут сообщаться как в пределах домена маршрутизации, так и с другими доменами маршрутизации («междомен­ные IS»). Обычно считается, что «домен маршрутизации» — это часть объединенной сети, находящейся под общим административным управ­лением и регулируемой определенным набором административных ру­ководящих принципов. Домены маршрутизации называются также «ав­тономными системами» (AS). Для определенных протоколов домены маршрутизации могут быть дополнительно подразделены на «участки маршрутизации», однако для коммутации как внутри участков, так и между ними также используются внутридоменные протоколы маршру­тизации.

Алгоритмы маршрутизации

Алгоритмы маршрутизации можно дифференцировать, основыва­ясь на нескольких ключевых характеристиках. Во-первых, на работу ре­зультирующего протокола маршрутизации влияют конкретные задачи, которые решает разработчик алгоритма. Во-вторых, существуют различ­ные типы алгоритмов маршрутизации, и каждый из них по-разному вли­яет на сеть и ресурсы маршрутизации. И наконец, алгоритмы маршрути­зации используют разнообразные показатели, которые влияют на расчет оптимальных маршрутов.

Цели разработки алгоритмов маршрутизации

При разработке алгоритмов маршрутизации часто преследуют од­ну или несколько из перечисленных ниже целей:

♦                Оптимальность

♦                Простота и низкие непроизводительные затраты

♦                Живучесть и стабильность

♦                Быстрая сходимость

♦           Гибкость

Оптимальность

Оптимальность, вероятно, является самой общей целью разработ­ки. Она характеризует способность алгоритма маршрутизации выбирать «наилучший» маршрут. Наилучший маршрут зависит от показателей и от «веса» этих показателей, используемых при проведении расчета. Напри­мер, алгоритм маршрутизации мог бы использовать несколько пересы­лок с определенной задержкой, но при расчете «вес» задержки может быть им оценен как очень значительный. Естественно, что протоколы маршрутизации должны строго определять свои алгоритмы расчета показателей.

Простота и низкие непроизводительные затраты

Алгоритмы маршрутизации разрабатываются как можно более простыми. Другими словами, алгоритм маршрутизации должен эффек­тивно обеспечивать свои функциональные возможности, с минималь­ными затратами программного обеспечения и коэффициентом исполь­зования.

Особенно важна эффективность в том случае, когда программа, реализующая алгоритм маршрутизации, должна работать в компьютере с ограниченными физическими ресурсами.

Живучесть и стабильность

Алгоритмы маршрутизации должны обладать живучестью. Други­ми словами, они должны четко функционировать в случае неординар­ных или непредвиденных обстоятельств, таких как отказы аппаратуры, условия высокой нагрузки и некорректные реализации. Так как роутеры расположены в узловых точках сети, их отказ может вызвать значитель­ные проблемы.

Часто наилучшими алгоритмами маршрутизации оказываются те, которые выдержали испытание временем и доказали свою надежность в различных условиях работы сети.

Быстрая сходимость

Алгоритмы маршрутизации должны быстро сходиться. Сходи­мость — это процесс соглашения между всеми роутерами по оптималь­ным маршрутам. Когда какое-нибудь событие в сети приводит к тому, что маршруты или отвергаются, или становятся доступными, роутеры рассылают сообщения об обновлении маршрутизации. Сообщения об обновлении маршрутизации пронизывают сети, стимулируя пересчет оптимальных маршрутов и, в конечном итоге, вынуждая все роутеры прийти к соглашению по этим маршрутам. Алгоритмы маршрутизации, которые сходятся медленно, могут привести к образованию петель мар­шрутизации или выходам из строя сети.

Гибкость

Алгоритмы маршрутизации должны быть также гибкими. Други­ми словами, алгоритмы маршрутизации должны быстро и точно адапти­роваться к разнообразным обстоятельствам в сети. Например, предполо­жим, что сегмент сети отвергнут. Многие алгоритмы маршрутизации, после того как они узнают об этой проблеме, быстро выбирают следую­щий наилучший путь для всех маршрутов, которые обычно используют этот сегмент. Алгоритмы маршрутизации могут быть запрограммирова­ны таким образом, чтобы они могли адаптироваться к изменениям поло­сы пропускания сети, размеров очереди к роутеру, величины задержки сети и других переменных.

 

Типы алгоритмов

Алгоритмы маршрутизации могут быть классифицированы по ти­пам. Например, алгоритмы могут быть:

♦                Статическими или динамическими

♦                Одномаршрутными или многомаршрутными

♦                Одноуровневыми или иерархическими

♦                С интеллектом в главной вычислительной машине или в роутере

♦                Внутридоменными и междоменными

♦                Алгоритмами состояния канала или вектора расстояний

Статические или динамические алгоритмы

Статические алгоритмы маршрутизации вообще вряд ли являются алгоритмами. Распределение статических таблиц маршрутизации уста­навливается администратором сети до начала маршрутизации. Оно не меняется, если только администратор сети не изменит его. Алгоритмы, использующие статические маршруты, просты для разработки и хорошо работают в окружениях, где трафик сети относительно предсказуем, а схема сети относительно проста.

Так как статические системы маршрутизации не могут реагиро­вать на изменения в сети, они, как правило, считаются непригодными для современных крупных, постоянно изменяющихся сетей. Большин­ство доминирующих алгоритмов маршрутизации — динамические.

Динамические алгоритмы маршрутизации подстраиваются к из­меняющимся обстоятельствам сети в масштабе реального времени. Они выполняют это путем анализа поступающих сообщений об обновлении маршрутизации. Если в сообщении указывается, что имело место изме­нение сети, программы маршрутизации пересчитывают маршруты и рас­сылают новые сообщения о корректировке маршрутизации. Такие сооб­щения пронизывают сеть, стимулируя роутеры заново прогонять свои алгоритмы и соответствующим образом изменять таблицы маршрутиза­ции. Динамические алгоритмы маршрутизации могут дополнять стати­ческие маршруты там, где это уместно. Например, можно разработать «роутер последнего обращения» (т.е. роутер, в который отсылаются все неотправленные по определенному маршруту пакеты). Такой роутер вы­полняет роль хранилища неотправленных пакетов, гарантируя, что все сообщения будут хотя бы определенным образом обработаны.

Одномаршрутные или многомаршрутные алгоритмы

Некоторые сложные протоколы маршрутизации обеспечивают множество маршрутов к одному и тому же пункту назначения. Такие многомаршрутные алгоритмы делают возможной мультиплексную пере­дачу трафика по многочисленным линиям; одномаршрутные алгоритмы не могут делать этого. Преимущества многомаршрутных алгоритмов оче­видны — они могут обеспечить значительно большую пропускную спо­собность и надежность.

Одноуровневые или иерархические алгоритмы

Некоторые алгоритмы маршрутизации оперируют в плоском про­странстве, в то время как другие используют иерархии маршрутизации. В одноуровневой системе маршрутизации все роутеры равны по отноше­нию друг к другу. В иерархической системе маршрутизации некоторые роутеры формируют то, что составляет основу (backbone — базу) марш­рутизации. Пакеты из небазовых роутеров перемещаются к базовым ро-утерам и пропускаются через них до тех пор, пока не достигнут общей об­ласти пункта назначения. Начиная с этого момента, они перемещаются от последнего базового роутера через один или несколько небазовых ро­утеров до конечного пункта назначения.

Системы маршрутизации часто устанавливают логические группы узлов, называемых доменами, или автономными системами (AS), или областями. В иерархических системах одни роутеры какого-либо домена могут сообщаться с роутерами других доменов, в то время как другие ро­утеры этого домена могут поддерживать связь с роутеры только в преде­лах своего домена. В очень крупных сетях могут существовать дополни­тельные иерархические уровни. Роутеры наивысшего иерархического уровня образуют базу маршрутизации.

Основным преимуществом иерархической маршрутизации явля­ется то, что она имитирует организацию большинства компаний и следо­вательно, очень хорошо поддерживает их схемы трафика. Большая часть сетевой связи имеет место в пределах групп небольших компаний (доме­нов). Внутридоменным роутерам необходимо знать только о других роу-терах в пределах своего домена, поэтому их алгоритмы маршрутизации могут быть упрощенными. Соответственно может быть уменьшен и тра­фик обновления маршрутизации, зависящий от используемого алгорит­ма маршрутизации.

Алгоритмы с интеллектом в главной вычислительной машине или в роутере

Некоторые алгоритмы маршрутизации предполагают, что конеч­ный узел источника определяет весь маршрут. Обычно это называют маршрутизацией от источника. В системах маршрутизации от источника роутеры действуют просто как устройства хранения и пересылки пакета, без всякий раздумий отсылая его к следующей остановке.

Другие алгоритмы предполагают, что главные вычислительные машины ничего не знают о маршрутах. При использовании этих алго­ритмов роутеры определяют маршрут через объединенную сеть, базиру­ясь на своих собственных расчетах. В первой системе, рассмотренной выше, интеллект маршрутизации находится в главной вычислительной машине. В системе, рассмотренной во втором случае, интеллектом мар­шрутизации наделены роутеры.

Компромисс между маршрутизацией с интеллектом в главной вы­числительной машине и маршрутизацией с интеллектом в роутере дости­гается путем сопоставления оптимальности маршрута с непроизводи­тельными затратами трафика. Системы с интеллектом в главной вычислительной машине чаще выбирают наилучшие маршруты, так как они, как правило, находят все возможные маршруты к пункту назначе­ния, прежде чем пакет будет действительно отослан. Затем они выбира­ют наилучший маршрут, основываясь на определении оптимальности данной конкретной системы. Однако акт определения всех маршрутов часто требует значительного трафика поиска и большого объема времени.

Внутридоменные или междоменные алгоритмы

Некоторые алгоритмы маршрутизации действуют только в преде­лах доменов; другие — как в пределах доменов, так и между ними. При­рода этих двух типов алгоритмов различная. Поэтому понятно, что опти­мальный алгоритм внутридоменной маршрутизации не обязательно будет оптимальным алгоритмом междоменной маршрутизации.

Алгоритмы состояния канала или вектора расстояния

Алгоритмы состояния канала (известные также как алгоритмы «первоочередности наикратчайшего маршрута») направляют потоки маршрутной информации во все узлы объединенной сети. Однако каж­дый роутер посылает только ту часть маршрутной таблицы, которая опи­сывает состояние его собственных каналов. Алгоритмы вектора расстоя­ния (известные также как алгоритмы Бэлмана-Форда) требуют от каждого роутера посылки всей или части своей маршрутной таблицы, но только своим соседям. Алгоритмы состояния каналов фактически на­правляют небольшие корректировки по всем направлениям, в то время как алгоритмы вектора расстояний отсылают более крупные корректи­ровки только в соседние роутеры.

Отличаясь более быстрой сходимостью, алгоритмы состояния ка­налов несколько меньше склонны к образованию петель маршрутиза­ции, чем алгоритмы вектора расстояния. С другой стороны, алгоритмы состояния канала характеризуются более сложными расчетами в сравне­нии с алгоритмами вектора расстояний, требуя большей процессорной мощности и памяти, чем алгоритмы вектора расстояний. Вследствие это­го, реализация и поддержка алгоритмов состояния канала может быть более дорогостоящей. Несмотря на их различия, оба типа алгоритмов хо­рошо функционируют при самых различных обстоятельствах.

 

Показатели алгоритмов

Маршрутные таблицы содержат информацию, которую использу­ют программы коммутации для выбора наилучшего маршрута. В алго­ритмах маршрутизации используется много различных показателей. Сложные алгоритмы маршрутизации при выборе маршрута могут бази­роваться на множестве показателей, комбинируя их таким образом, что в результате получается один отдельный (гибридный) показатель. Ниже перечислены показатели, которые используются в алгоритмах маршру­тизации:

 

Длина маршрута

Надежность

Задержка

Ширина полосы пропускания

Нагрузка

Стоимость связи

Длина маршрута

Длина маршрута является наиболее общим показателем маршру­тизации. Некоторые протоколы маршрутизации позволяют администра­торам сети назначать произвольные цены на каждый канал сети. В этом случае длиной тракта является сумма расходов, связанных с каждым ка­налом, который был траверсирован. Другие протоколы маршрутизации определяют «количество пересылок», т.е. показатель, характеризующий число проходов, которые пакет должен совершить на пути от источника до пункта назначения через изделия объединения сетей (такие как роутеры).

Надежность

Надежность, в контексте алгоритмов маршрутизации, относится к надежности каждого канала сети (обычно описываемой в терминах соот­ношения бит/ошибка). Некоторые каналы сети могут отказывать чаще, чем другие. Отказы одних каналов сети могут быть устранены легче или быстрее, чем отказы других каналов. При назначении оценок надежное­ти могут быть приняты в расчет любые факторы надежности. Оценки на­дежности обычно назначаются каналам сети администраторами сети. Как правило, это произвольные цифровые величины.

Задержка

Под задержкой маршрутизации обычно понимают отрезок време­ни, необходимый для передвижения пакета от источника до пункта на­значения через объединенную сеть. Задержка зависит от многих факто­ров, включая полосу пропускания промежуточных каналов сети, очереди в порт каждого роутера на пути передвижения пакета, перегруженность сети на всех промежуточных каналах сети и физическое расстояние, на которое необходимо переместить пакет. Так как здесь имеет место кон­гломерация нескольких важных переменных, задержка является наиболее общим и полезным показателем.

Полоса пропускания

Полоса пропускания относится к имеющейся мощности трафика какого-либо канала. При прочих равных показателях, канал Ethernet 10 Mbps предпочтителен любой арендованной линии с полосой пропуска­ния 64 Кбайт/сек. Хотя полоса пропускания является оценкой макси­мально достижимой пропускной способности канала, маршруты, прохо­дящие через каналы с большей полосой пропускания, не обязательно будут лучше маршрутов, проходящих через менее быстродействующие каналы.

Основы объединения сетей с помощью мостов

Серийное изготовление мостов началось в начале 1980 гг. В то вре­мя, когда они появились, мосты объединяли гомогенные сети, делая воз­можным прохождение пакетов между ними. В последнее время объеди­нение различных сетей с помощью мостов также было определено и стандартизировано.

На первый план выдвинулись несколько видов объединений с по­мощью мостов. В окружениях Ethernet в основном встречается «transpar-ent bridging* (прозрачное соединение). В окружениях Token Ring в пер­вую очередь используется «Source-route bridging* (соединение маршрут-источник). «Translational bridging* (трансляционное соединение) обеспе­чивает трансляцию между форматами и принципами передачи различ­ных типов сред (обычно Ethernet и Token Ring). «Source-route transparent bridging* (прозрачное соединение маршрут-источник) объединяет алго­ритмы прозрачного соединения и соединения маршрут- источник, что позволяет передавать сообщения в смешанных окружениях Ethernet/To­ken Ring.

Уменьшающиеся цены на роутеры и введение во многие из них возможности соединять по мостовой схеме, сделанное в последнее вре­мя, значительно сократило долю рынка чистых мостов. Те мосты, кото­рые уцелели, обладают такими характеристиками, как сложные схемы фильтрации, псевдоинтеллектуальный выбор маршрута и высокая про­изводительность. В то время как в конце 1980 гг. шли бурные дебаты о преимуществах соединения с помощью мостов в сравнении с роутерами, в настоящее время большинство пришло к выводу, что часто оба устрой­ства необходимы в любой полной схеме объединения сетей.

Сравнение устройств для объединения сетей

Устройства объединения сетей обеспечивают связь между сегмен­тами локальных сетей (LAN). Существуют 4 основных типа устройств объединения сетей: повторители, мосты, роутеры и межсетевые интер­фейсы. Эти устройства в са лом общем виде могут быть дифференциро­ваны тем уровнем «Межсоединений Открытых Систем» (OSI), на кото­ром они устанавливают соединение между LAN. Каждое устройство обеспечивает функциональные возможности, соответствующие своему уровню, а также использует функциональные возможности всех более низких уровней.

 

Основы технологии объединения сетей

Уровень, на котором находит применение объединение с помо­щью мостов (называемый канальным уровнем), контролирует поток ин­формации, обрабатывает ошибки передачи, обеспечивает физическую (в отличие от логической) адресацию и управляет доступом к физической среде. Мосты обеспечивают выполнение этих функций путем поддержки различных протоколов канального уровня, которые предписывают опре­деленный поток информации, обработку ошибок, адресацию и алгорит­мы доступа к носителю. В качестве примеров популярных протоколов канального уровня можно назвать Ethernet, Token Ring и FDDI.

Мосты — несложные устройства. Они анализируют поступающие фреймы, принимают решение о их продвижении, базируясь на инфор­мации, содержащейся в фрейме, и пересылает их к месту назначения. В некоторых случаях (например, при объединении «источник-маршрут») весь путь к месту назначения содержится в каждом фрейме. В других слу­чаях (например, прозрачное объединение) фреймы продвигаются к мес­ту назначения отдельными пересылками, по одной за раз.

Основным преимуществом объединения с помощью мостов явля­ется прозрачность протоколов верхних уровней. Так как мосты опериру­ют на канальном уровне, от них не требуется проверки информации выс­ших уровней. Это означает, что они могут быстро продвигать трафик, представляющий любой протокол сетевого уровня. Обычным делом для моста является продвижение Apple Talk, DECnet, TCP/IP, XNS и друго­го трафика между двумя и более сетями.

Мосты способны фильтровать фреймы, базирующиеся на любых полях. Например, мост можно запрограммировать так, чтобы он отвер­гал (т.е. не пропускал) все фреймы, посылаемые из определенной сети. Так как в информацию канального уровня часто включается ссылка на протокол высшего уровня, мосты обычно фильтруют по этому парамет­ру. Кроме того, мосты могут быть полезны, когда они имеют дело с нео­бязательной информацией пакетов широкой рассылки.

Разделяя крупные сети на автономные блоки, мосты обеспечива­ют ряд преимуществ. Во-первых, поскольку пересылается лишь некото­рый процент трафика, мосты уменьшают трафик, проходящий через ус­тройства всех соединенных сегментов. Во-вторых, мосты действуют как непреодолимая преграда для некоторых потенциально опасных для сети неисправностей. В-третьих, мосты позволяют осуществлять связь между большим числом устройств, чем ее можно было бы обеспечить на любой LAN, подсоединенной к мосту, если бы она была независима. В-четвер­тых, мосты увеличивают эффективную длину LAN, позволяя подклю­чать еще не подсоединенные отдаленные станции.

Типы мостов

Мосты можно сгруппировать в категории, базирующиеся на раз­личных характеристиках изделий. В соответствии с одной из популярных схем классификации мосты бывают локальные и дистанционные. Ло­кальные мосты обеспечивают прямое соединение множества сегментов LAN, находящихся на одной территории. Дистанционные мосты соеди­няют множество сегментов LAN на различных территориях, обычно че­рез телекоммуникационные линии.

Дистанционное мостовое соединение представляет ряд уникаль­ных трудностей объединения сетей. Одна из них — разница между скоро­стями LAN и WAN (глобальная сеть). Хотя в последнее время в геогра­фически рассредоточенных объединенных сетях появилось несколько технологий быстродействующих WAN, скорости LAN часто на порядок выше скоростей WAN. Большая разница скоростей LAN и WAN иногда не позволяет пользователям прогонять через WAN применения LAN, чувствительные к задержкам.

Дистанционные мосты не могут увеличить скорость WAN, однако они могут компенсировать несоответствия в скоростях путем использо­вания достаточных буферных мощностей. Если какое-либо устройство LAN, способной передавать со скоростью 3 Mb/сек, намерено связаться с одним из устройств отдаленной LAN, то локальный мост должен регу­лировать поток информации, передаваемой со скоростью ЗМЬ/сек, что­бы не переполнить последовательный канал, который пропускает 64 Kb/сек. Это достигается путем накопления поступающей информации в расположенных на плате буферах и посылки ее через последовательный канал со скоростью, которую он может обеспечить. Это осуществимо только для коротких пакетов информации, которые не переполняют бу­ферные мощности моста.

IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектрони­ке) поделил канальный уровень OSI на два отдельных подуровня: поду­ровень MAC (Управление доступом к носителю) и подуровень LLC (Уп­равление логическим каналом). MAC разрешает и оркестрирует доступ к носителю (Например, конфликтные ситуации, эстафетная передача и др.), в то время как подуровень LLC занят кадрированием, управлением потоком информации, управлением неисправностями и адресацией по­дуровня MAC.

Некоторые мосты являются мостами подуровня MAC. Эти уст­ройства образуют мост между гомогенными сетями (например, IEEE 802.3 и IEEE 802.3). Другие мосты могут осуществлять трансляцию меж­дуразличными протоколами канального уровня (например, IEEE 802.3 и IEEE 802.5).

Трансляция, осуществляемая мостом между различными типами сетей, никогда не бывает безупречной, так как всегда имеется вероят­ность, что одна сеть поддержит определенный фрейм, который не под­держивается другой сетью. Эту ситуацию можно считать примерно ана­логичной проблеме, с которой сталкивается эскимос, пытающийся перевести на английский некоторые слова из тех 50 слов, которые обо­значают «снег».

 Ethernet/IEEE

Ethernet был разработан Исследовательским центром в Пало Аль-то (PARC) корпорации Xerox в 19701-м году. Ethernet стал основой для спецификации IEEE. После недолгих споров компании Digital Equipment Corporation, Intel Corporation и Xerox Corporation совместно разработали и приняли спецификацию, которая была частично совмес­тима с IEEE. На сегодняшний день Ethernet и IEEE являются наиболее распространенными протоколами локальных вычислительных сетей (ЛВС). Сегодня термин Ethernet чаще всего используется для описания всех ЛВС работающих по принципу множественный доступ с обнаруже­нием несущей (carrier sense multiple access/collision detection (CSMA/ CD)), которые соответствуют Ethernet, включая IEEE.

Когда Ethernet был разработан, он должен был заполнить нишу между глобальными сетями, низкоскоростными сетями и специализиро­ванными сетями компьютерных центров, которые работали на высокой скорости, но очень ограниченном расстоянии. Ethernet хорошо подходит для приложений где локальные коммуникации должны выдерживать высокие нагрузки при высоких скоростях в пиках.

Token Ring и IEEE

Сеть Token Ring первоначально была разработана компанией IBM в 1970 гг. Она по-прежнему является основной технологией IBM для ло­кальных сетей (LAN), уступая по популярности среди технологий LAN только Ethernet/IEEE. Спецификация IEEE почти идентична и полно­стью совместима с сетью Token Ring IBM. Спецификация IEEE была фактически создана по образцу Token Ring IBM, и она продолжает отсле­живать ее разработку. Термин «Токеп Ring» обычно применяется как при ссылке на сеть Token Ring IBM, так и на сеть IEEE.

Сравнение Token Ring и IEEE

Сети Token Ring и IEEE в основном почти совместимы, хотя их спецификации имеют относительно небольшие различия. Сеть Token Ring IBM оговаривает звездообразное соединение, причем все конечные устройства подключаются к устройству, называемому «устройством до­ступа к многостанционной сети» (MSAU), в то время как IEEE не огова­ривает топологию сети (хотя виртуально все реализации IEEE также ба­зируются на звездообразной сети). Имеются и другие отличия, в том числе тип носителя (IEEE не оговаривает тип носителя, в то время как сети Токе Ring IBM используют витую пару) и размер поля маршрутной информации.

Передача маркера

Token Ring и IEEE являются главными примерами сетей с переда­чей маркера. Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети неболь­шой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером га­рантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей

конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени.

Если у станции, владеющей маркером, имеется информации для передачи, она захватывает маркер, изменяет у него один бит (в результа­те чего маркер превращается в последовательность «начало блока дан­ных»), дополняет информацией, которую он хочет передать и, наконец, отсылает эту информацию к следующей станции кольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркер в сети отсутству­ет (если только кольцо не обеспечивает «раннего освобождения маркера» — early token release), поэтому другие станции, желающие передать ин­формацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может быть коллизий. Если обеспечивается раннее высвобождение мар­кера, то новый маркер может быть выпущен после завершения передачи блока данных.

Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достиг­нет предполагаемой станции назначения, которая копирует информа­цию для дальнейшей обработки. Информационный блок продолжает циркулировать по кольцу; он окончательно удаляется после достижения станции, отославшей этот блок. Станция отправки может проверить вер­нувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопи­рован станцией назначения.

В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с переда­чей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет, прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, которые будут рассмотрены дальше, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задерж­ка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах.

 

Физические соединения

Станции сети IBM Token Ring напрямую подключаются к MSAU, которые могут быть объединены с помощью кабелей, образуя одну боль­шую кольцевую сеть. Кабели-перемычки соединяют MSAU со смежны­ми MSAU. Кабели-лепестки подключают MSAU к станциям. В составе MSAU имеются шунтирующие реле для исключения станций из кольца.

 

Система приоритетов

Сети Token Ring используют сложную систему приоритетов, кото­рая позволяет некоторым станциям с высоким приоритетом, назначен­ным пользователем, более часто пользоваться сетью. Блоки данных Token Ring содержат два поля, которые управляют приоритетом: поле приоритетов и поле резервирования.

Только станции с приоритетом, который равен или выше величи­ны приоритета, содержащейся в маркере, могут завладеть им. После то­го, как маркер захвачен и изменен (в результате чего он превратился в информационный блок), только станции, приоритет которых выше при­оритета передающей станции, могут зарезервировать маркер для следую­щего прохода по сети. При генерации следующего маркера в него вклю­чается более высокий приоритет данной резервирующей станции. Станции, которые повышают уровень приоритета маркера, должны вос­становить предыдущий уровень приоритета после завершения передачи.

Механизмы управления неисправностями

Сети Token Ring используют несколько механизмов обнаружения и компенсации неисправностей в сети. Например, одна станция в сети Token Ring выбирается «активным монитором» (active monitor). Эта станция, которой в принципе может быть любая станция сети, действует как централизованный источник синхронизирующей информации для других станций кольца и выполняет разнообразные функции для поддер­жания кольца. Одной из таких функций является удаление из кольца по­стоянно циркулирующих блоков данных. Если устройство, отправившее блок данных, отказало, то этот блок может постоянно циркулировать по кольцу. Это может помешать другим станциям передавать собственные блоки данных и фактически блокирует сеть. Активный монитор может выявлять и удалять такие блоки и генерировать новый маркер.

Звездообразная топология сети IBM Token Ring также способству­ет повышению общей надежности сети. Так как вся информация сети Token Ring просматривается активными MSAU, эти устройства можно запрограммировать так, чтобы они проверяли наличие проблем и при необходимости выборочно удаляли станции из кольца.

Алгоритм Token Ring, называемый «сигнализирующим» (beacon­ing), выявляет и пытается устранить некоторые неисправности сети. Ес­ли какая-нибудь станция обнаружит серьезную проблему в сети (напри­мер такую, как обрыв кабеля), она высылает сигнальный блок данных. Сигнальный блок данных указывает домен неисправности, в который входят станция, сообщающая о неисправности, ее ближайший активный сосед, находящийся выше по течению потока информации (NAUN), и все, что находится между ними. Сигнализация инициализирует процесс, называемый «автореконфигурацией» (autoreconfiguration), в ходе кото­рого узлы, расположенные в пределах отказавшего домена, автоматичес­ки выполняют диагностику, пытаясь реконфигурировать сеть вокруг от­казавшей зоны. В физическом плане MSAU может выполнить это с по­мощью электрической реконфигурации.

Формат блока данных

Сети Token Ring определяют два типа блока данных: блоки марке­ров и блоки данных/блоки команд.

Маркеры

Длина маркера — три байта; он состоит из:

♦           ограничителя начала

Ограничитель начала служит для предупреждения каждой стан­ции о прибытии маркера (или блока данных/блока команд). В этом поле имеются сигналы, которые отличают этот байт от остальной части блока путем нарушения схемы кодирования, использованной в других частях блока.

♦           байта управления доступом

Байт управления доступом содержит поля приоритета и резерви­рования, а также бит маркера (используемый для дифференциации мар­кера и блока данных/блока команд) и бит монитора (используемый ак­тивным монитором, чтобы определить, циркулирует какой-либо блок в кольце непрерывно или нет).

♦           ограничителя конца

И наконец, разделитель конца сигнализирует о конце маркера или блока данных/ блока команд. В нем также имеются биты для индикации поврежденного блока, а также блока, являющегося последним в логиче­ской последовательности.

Блок данных и блок команд

Блок данных и блок команд могут иметь разные размеры в зависи­мости от размеров информационного поля. Блоки данных переносят ин­формацию для протоколов высших уровней; блоки команд содержат управляющую информацию, в них отсутствует информация для прото­колов высших уровней.

В блоке данных/блоке команд за байтом управления доступом следует байт управления блоком данных. Байт управления блоком дан­ных указывает, что содержит блок — данные или управляющую инфор­мацию. В управляющих блоках этот байт определяет тип управляющей информации.

За байтом управления блоком следуют два адресных поля, кото­рые идентифицируют станции пункта назначения и источника. Для ШЕЕ длина адресов равна 6 байтам.

За адресными полями идет поле данных. Длина этого поля огра­ничена временем удержания маркера кольца, которое определяет макси­мальное время, в течение которого станция может удерживать маркер.

За полем данных идет поле последовательности проверки блока (FCS). Станция-источник заполняет это поле вычисленной величиной, зависящей от содержания блока данных. Станция назначения повторно вычисляет эту величину, чтобы определить, не был ли блок поврежден при прохождении. Если это так, то блок отбрасывается.

Также, как и маркер, блок данных/блок команд заканчивается ог­раничителем конца.

 

FDDI

Стандарт на «Волоконно-оптический интерфейс по распределен­ным данным» (FDDI) был выпущен ANSI ХЗТ9.5 (комитет по разработ­ке стандартов) в середине 1980 гг. В этот период быстродействующие АРМ проектировщика уже начинали требовать максимального напряже­ния возможностей существующих локальных сетей (LAN) (в основном Ethernet и Token Ring). Возникла необходимость в новой LAN, которая могла бы легко поддерживать эти АРМ и их новые прикладные распреде­ленные системы. Одновременно все большее значение уделяется про­блеме надежности сети, так как администраторы систем начали перено­сить критические по назначению прикладные задачи из больших компьютеров в сети. FDDI была создана для того, чтобы удовлетворить эти потребности.

После завершения работы над FDDI, ANSI представила его на рассмотрение в ISO. ISO разработала международный вариант FDDI, ко­торый полностью совместим с вариантом стандарта, разработанным ANSI.

Хотя реализации FDDI сегодня не столь распространены, как Ethernet или Token Ring, FDDI приобрела значительное число своих по­следователей, которое увеличивается по мере уменьшения стоимости интерфейса FDDI. FDDI часто используется как основа технологий, а также как средство для соединения быстродействующих компьютеров, находящихся в локальной области.

Основы технологии

Стандарт FDDI определяет 100 Mb/сек. LAN с двойным кольцом и передачей маркера, которая использует в качестве среды передачи во­локонно-оптический кабель. Он определяет физический уровень и часть канального уровня, которая отвечает за доступ к носителю; поэтому его взаимоотношения с эталонной моделью OSI примерно аналогичны тем, которые характеризуют IEEE.

Хотя она работает на более высоких скоростях, FDDI во многом похожа на Token Ring. Обе сети имеют одинаковые характеристики, включая топологию (кольцевая сеть), технику доступа к носителю (пере­дача маркера), характеристики надежности (например, сигнализация-beaconing).

Одной из наиболее важных характеристик FDDI является то, что она использует световод в качестве передающей среды. Световод обеспе­чивает ряд преимуществ по сравнению с традиционной медной провод­кой, включая защиту данных (оптоволокно не излучает электрические сигналы, которые можно перехватывать), надежность (оптоволокно ус­тойчиво к электрическим помехам) и скорость (потенциальная пропуск­ная способность световода намного выше, чем у медного кабеля).

FDDI устанавливает два типа используемого оптического волок­на: одномодовое (иногда называемое мономодовым) и многомодовое. Моды можно представить в виде пучков лучей света, входящего в опти­ческое волокно под определенным углом. Одномодовое волокно позво­ляет распространяться через оптическое волокно только одному моду света, в то время как многомодовое волокно позволяет распространяться по оптическому волокну множеству мод света. Так как множество мод света, распространяющихся по оптическому кабелю, могут проходить различные расстояния (в зависимости от угла входа), и, следовательно, достигать пункт назначения в разное время (явление, называемое мо­дальной дисперсией), одномодовый световод способен обеспечивать большую полосу пропускания и прогон кабеля на большие расстояния, чем многомодовые световоды. Благодаря этим характеристикам одномо-довые световоды часто используются в качестве основы университетских сетей, в то время как многомодовый световод часто используется для со­единения рабочих групп. В многомодовом световоде в качестве генерато­ров света используются диоды, излучающие свет (LED), в то время как в одномодовом световоде обычно применяются лазеры.

Технические условия FDDI

FDDI определяется четырьмя независимыми техническими условиями:

Media Access Control (MAC) (Управление доступом к носителю)

Определяет способ доступа к носителю, включая формат пакета, обработку маркера, адресацию, алгоритм CRC (проверка избыточности цикла) и механизмы устранения ошибок.

Physical Layer Protocol (PHY) (Протокол физического уровня)

Определяет процедуры кодирования/декодирования информа­ции, требования к синхронизации, формированию кадров и другие функции.

Station Management (SMT) (Управление станциями)

Определяет конфигурацию станций FDDI, конфигурацию коль­цевой сети и особенности управления кольцевой сетью, включая вставку и исключение станций, инициализацию, изоляцию и устранение неис­правностей, составление графика и набор статистики.

Физические соединения

FDDI устанавливает применение двойных кольцевых сетей. Тра­фик по этим кольцам движется в противоположных направлениях. В фи­зическом выражении кольцо состоит из двух или более двухточечных со­единений между смежными станциями. Одно из двух колец FDDI называется первичным кольцом, другое-вторичным кольцом. Первич­ное кольцо используется для передачи данных, в то время как вторичное кольцо обычно является дублирующим.

«Станции Класса В» или «станции, подключаемые к одному коль­цу» (SAS) подсоединены к одной кольцевой сети; «станции класса А» или «станции, подключаемые к двум кольцам» (DAS) подсоединены к обеим кольцевым сетям. SAS подключены к первичному кольцу через «концен­тратор», который обеспечивает связи для множества SAS. Концентратор отвечает за то, чтобы отказ или отключение питания в любой из SAS не прерывали кольцо. Это особенно необходимо, когда к кольцу подключен PC или аналогичные устройства, у которых питание часто включается и выключается.

Каждая DAS FDDI имеет два порта, обозначенных А и В. Эти пор­ты подключают станцию к двойному кольцу FDDI. Следовательно, каж­дый порт обеспечивает соединение как с первичным, так и со вторичным кольцом.

 

Типы трафика

FDDI поддерживает распределение полосы пропускания сети в масштабе реального времени, что является идеальным для ряда различ­

 

ных типов прикладных задач. FDDI обеспечивает эту поддержку путем обозначения двух типов трафика: синхронного и асинхронного. Син­хронный трафик может потреблять часть общей полосы пропускания се­ти FDDI, равную 100 Mb/сек; остальную часть может потреблять асин­хронный трафик. Синхронная полоса пропускания выделяется тем станциям, которым необходима постоянная возможность передачи. На­пример, наличие такой возможности помогает при передаче голоса и ви­деоинформации. Другие станции используют остальную часть полосы пропускания асинхронно. Спецификация БМТдля сети FDDI определя­ет схему распределенных заявок на выделение полосы пропускания FDDI.

Распределение асинхронной полосы пропускания производится с использованием восьмиуровневой схемы приоритетов. Каждой станции присваивается определенный уровень приоритета пользования асин­хронной полосой пропускания. FDDI также разрешает длительные диа­логи, когда станции могут временно использовать всю асинхронную по­лосу пропускания. Механизм приоритетов FDDI может фактически блокировать станции, которые не могут пользоваться синхронной поло­сой пропускания и имеют слишком низкий приоритет пользования асинхронной полосой пропускания.

Особенности отказоустойчивости

FDDI характеризуется рядом особенностей отказоустойчивости. Основной особенностью отказоустойчивости является наличие двойной кольцевой сети. Если какая-нибудь станция, подключенная к двойной кольцевой сети, отказывает, или у нее отключается питание, или если поврежден кабель, то двойная кольцевая сеть автоматически «свертыва­ется» («подгибается» внутрь) в одно кольцо.

По мере увеличения размеров сетей FDDI растет вероятность уве­личения числа отказов кольцевой сети. Если имеют место два отказа кольцевой сети, то кольцо будет свернуто в обоих случаях, что приводит к фактическому сегментированию кольца на два отдельных кольца, ко­торые не могут сообщаться друг с другом. Последующие отказы вызовут дополнительную сегментацию кольца.

Для предотвращения сегментации кольца могут быть использова­ны оптические шунтирующие переключатели, которые исключают отка­завшие станции из кольца.

Устройства, критичные к отказам, такие как роутеры или главные универсальные вычислительные машины, могут использовать другую технику повышения отказоустойчивости, называемую «двойным под­ключением» (dual homing), для того, чтобы обеспечить дополнительную избыточность и повысить гарантию работоспособности. При двойном подключении критичное к отказам устройство подсоединяется к двум концентраторам. Одна пара каналов концентраторов считается актив­ным каналом; другую пару называют пассивным каналом. Пассивный канал находится в режиме поддержки до тех пор, пока не будет установ­лено, что основной канал (или концентратор, к которому он подключен) отказал. Если это происходит, то пассивный канал автоматически акти­вируется.

Формат блока данных

Форматы блока данных FDDI аналогичны форматам Token Ring,

preamble

Заголовок подготавливает каждую станцию для приема прибыва­ющего блока данных.

start delimiter

Ограничитель начала указывает на начало блока данных. Он со­держит сигнальные структуры, которые отличают его от остальной части блока данных.

frame control

Поле управления блоком данных указывает на размер адресных полей, на вид данных, содержащихся в блоке (синхронная или асинхрон­ная информация), и на другую управляющую информацию.

destination address

Также, как у Ethernet и Token Ring, размер адресов равен 6 байтам. Поле адреса назначения может содержать односоставный (единствен­ный), многосоставный (групповой) или широковещательный (все стан­ции) адрес, в то время как адрес источника идентифицирует только одну станцию, отправившую блок данных.

data

Информационное поле содержит либо информацию, предназна­ченную для протокола высшего уровня, либо управляющую информа­цию.

frame check sequence

Также, как у Token Ring и Ethernet, поле проверочной последова­тельности блока данных (FCS) заполняется величиной «проверки избы­точности цикла» (CRC), зависящей от содержания блока данных, ко­торую вычисляет станция-источник. Станция пункта назначения 

пересчитывает эту величину, чтобы определить наличие возможного по­вреждения блока данных при транзите. Если повреждение имеется, то блок данных отбрасывается.

end delimiter

Ограничитель конца содержит неинформационные символы, ко­торые означают конец блока данных.

frame status

Поле состояния блока данных позволяет станции источника опре­делять, не появилась ли ошибка, и был ли блок данных признан и скопи­рован принимающей станцией.

UltraNet

Система сети UltraNet, или просто UltraNet, состоит из семейства высокоскоростных программ для объединенных сетей и аппаратных из­делий, способных обеспечить совокупную пропускную способность в один гигабайт в секунду (Gb/сек). UltraNet производится и реализуется на рынке компанией Ultra Network Technologies. UltraNet обычно ис­пользуется для соединения высокоскоростных компьютерных систем, таких как суперкомпьютеры, минисуперкомпьютеры, универсальные вычислительные машины, устройства обслуживания и АРМ. UltraNet может быть сама соединена с другой сетью (например, Ethernet и Token Ring) через роутеры, которые выполняют функции межсетевого интер­фейса.

 

Основы технологии

UltraNet обеспечивает услуги, соответствующие четырем низшим уровням эталонной модели OSI. UltraNet обеспечивает Simple Network Management Protocol (SNMP) (Протокол Управления Простой Сетью) и Routing Information Protocol (RIP) (Протокол маршрутной информации).

UltraNet использует топологию звездообразной сети с концентра­тором сети (Hub) в центральной точке звезды. Другими компонентами системы UltraNet являются программное обеспечение для главной вы­числительной машины, сетевые процессоры, канальные адаптеры, инст­рументальные средства управления сети и изделия для объединения се­тей, такие как роутеры и мосты. Сетевые процессоры соединяют главные вычислительные машины с системой UltraNet и обеспечивают виртуаль­ную цепь и услуги дейтаграмм. Главные вычислительные машины, непо­средственно подключенные к системе UltraNet, могут быть удалены друг от друга на расстояние до 30 км. Этот предел может быть расширен под­ключением к глобальной сети (WAN), например, путем использования каналов связи ТЗ.

 

Компоненты UltraNet

Сеть UltraNet состоит из различных компонентов, в том числе концентраторов, программного обеспечения для главных вычислитель­ных машин, управляющих сети, сетевых процессоров и канальных адаптеров.

Концентратор (hub) UltraNet

Концентратор в UltraNet является центральной точкой связи для главных вычислительных машин сети UltraNet. Он содержит высокоско­ростную внутреннюю параллельную шину (UltraBus), объединяющую все процессоры в пределах этого концентратора. UltraBus отвечает за коммутируемую информацию в сети UltraNet. Концентраторы UltraNet обеспечивают быстрое согласование, управление перегрузкой каналов связи и прямое подключение каналов.

Программное обеспечение главной вычислительной машины UltraNet

Программное обеспечение главной вычислительной машины UltraNet состоит из:

♦                Библиотек программирования, позволяющих пропускать через UltraNet программы клиентов Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) (Протокол управления передачей/ Протокол Internet) и графические прикладные программы.

♦                Драйверов устройств сетевых процессоров, которые обеспечивают интерфейс между процессами пользователя и сетевым процессором UltraNet через адаптер процессора.

Поддержки системы программных гнезд, базирующейся на библиотеках программ, UNIX Berkeley Standard Distribution (BSD). Эта поддержка обеспечивается в форме совокупности библиотечных функций языка С, которая заменяет стандартные обращения к системе программных гнезд, чтобы обеспечить совместимость с существующими прикладными задачами, базирующимися на программных гнездах.

♦                Обслуживающие конфигурационные программы, которые дают возможность пользователю определять сетевые процессоры, имеющиеся в системе UltraNet, маршруты между концентраторами UltraNet и сетевыми процессорами, а также адреса UltraNet.

♦                Диагностические обслуживающие программы, которые позволяют пользователям проверять систему UltraNet для обнаружения возможных проблем. Эти обслуживающие программы могут запускаться компьютером Ultra Network Manager (Управляющий сети UltraNet), а также главной вычислительной машиной.

 

Управляющий сети UltraNet

Управляющий сети UltraNet обеспечивает инструментальные средства, которые помогают инициализировать и управлять UltraNet. Физическим выражением управляющего является базирующийся на Intel PC, работающий в операционных системах DOS и Windows, кото­рый подключает к концентратору UltraNet через шину управления сети (NMB). NMB представляет собой независимую I Mg/сек LAN, базирую­щуюся на спецификации StarLAN (lBase5). Управляющий UltraNet за­меняет информацию управления, пользуясь протоколом SNMP.

Сетевые процессоры

Сетевые процессоры UltraNet обеспечивают связи между концен­траторами UltraNet и главными вычислительными машинами. Имеются сетевые процессоры, которые поддерживают каналы High-Perfomance Parallel Interface (HIPPI) (Высокопроизводительный параллельный ин­терфейс), HSX (обеспечивается Cray), ВМС (обеспечивается IBM) и LSC (обеспечивается Cray), а также шины VMEbus, SBus, HP/EISA bus и IBM Micro Channel bus. Сетевые процессоры могут находиться либо в главной вычислительной машине, либо в концентраторе UltraNet.

Сетевой процессор, размещаемый в концентраторе, состоит из платы процессора обработки протоколов, платы персонального модуля и платы пульта ручного управления. Плата процессора обработки прото­колов выполняет команды сетевых протоколов; на ней имеются буферы FIFO для выполнения буферизации пакетов и согласования скоростей. Плата персонального модуля управляет обменом информации между процессором обработки протоколов и различными средами сети, кана­лами главной управляющей машины или специализированной аппара­турой. Плата пульта ручного управления управляет устройством вво­да/вывода (I/O) информации между сетевым процессором и главной вычислительной машиной, монитором графического дисплея или дру­гим концентратором.

UltraNet также обеспечивает систему графического изображения с высокой разрешающей способностью, которая принимает информацию в пикселах из главной вычислительной машины UltraNet и отображает ее на мониторе, подключенном к адаптеру. Это устройство называется се­тевым процессором кадрового буфера.

Большинство задач обработки сетевых протоколов выполняются сетевыми процессорами UltraNet. Сетевые процессоры могут принимать реализации TCP/IP и связанных с ним протоколов, а также модифици­рованные пакеты протоколов OSI, чтобы осуществлять связь между глав­ными вычислительными машинами.

 

Адаптеры каналов связи

Адаптеры каналов связи соединяют и передают информацию между двумя концентраторами UltraNet или между концентратором UltraNet и роутерами Cisco Systems AGS+. Имея в своем составе кон­троллеры каналов связи, от одного до четырех мультиплексоров каналов связи и одну плату пульта ручного управления для каждого мультиплек­сора каналов связи, адаптеры каналов связи располагают полностью дуб­лированной частной шиной, мощность полосы пропускания которой равна 1 Гигабит/сек.

На основе регулярно действующего принципа адаптеры каналов связи определяют те адаптеры и концентраторы, к которым они непо­средственно подключаются. Адаптеры каналов связи рассылают ту или иную маршрутную информацию в другие адаптеры каналов, чтобы осу­ществлять динамичное построение и поддержание базы данных маршру­тизации, содержащей информацию о наилучшем маршруте до всех глав­ных вычислительных машин в пределах сети.

HSSI

Бесспорной тенденцией развития сетей является увеличение ско­рости связи. С появлением интерфейса Fiber Distributed Data Interface (FDDI) (Волоконно-оптический интерфейс по распределенным дан­ным) локальные сети переместились в диапазон скоростей до 100 Mb/сек. Прикладные программы для локальных сетей, стимулирующие это увеличение скоростей, включают передачу изображений, видеосиг­налов и современные прикладные задачи передачи распределенной ин­формации (клиент-устройство обслуживания). Более быстродействую­щие компьютерные платформы будут продолжать стимулировать увеличение скоростей в окружениях локальных сетей по мере того, как они будут делать возможными новые высокоскоростные прикладные за­дачи.

Уже разработаны линии глобальных сетей (WAN) с более высокой пропускной способностью, чтобы соответствовать постоянно растущим скоростям LAN и сделать возможным увеличение протяженности кана­ла универсальной вычислительной машины через глобальные сети. Тех­нологии WAN, такие как Frame Relay (Реле блока данных), Switched Multimegabit Data Service (SMDS) (Обслуживание переключаемых муль-тимегабитовых информационных каналов), Synchronous Optical Network (Sonet) (Синхронная оптическая сеть) и Broadband Integrated Services Digital Network (Broadband ISDN, или просто BISDN) (Широкополосная цифровая сеть с интегрированными услугами), использовали преимуще­ства новых цифровых и волоконно-оптических технологий для того, что­бы обеспечить WAN иную роль, чем роль узкого бутылочного горлышка в сквозной передаче через большие географические пространства.

С достижением более высоких скоростей в окружениях как ло­кальных, так и глобальных сетей, насущной необходимостью стал интер­фейс data terminal equipment (DTE)/data circuit-terminating equipment (DCE) (Интерфейс «терминальное оборудование/ оборудование завер­шения работы информационной цепи»), который мог бы соединить эти два различных мира и не стать при этом узким бутылочным горлышком. Стандарты классических интерфейсов DTE/DCE, таких как RS-232 и V.35, были не способны обеспечить скорости ТЗ или аналогичные им скорости. Поэтому стало очевидно, что необходим новый протокол DTE/DCE.

High-Speed Serial Interface (HSSI) (Высокоскоростной последова­тельный интерфейс) является интерфейсом DTE/DCE, разработанным компаниями Cisco Systems и T3Plus Networking, чтобы удовлетворить пе­речисленные выше потребности. Спецификация HSSI доступна для лю­бой организации, которая хочет реализовать HSSI. HSSI стала настоя­щим промышленным стандартом.

Основы технологии

HSSI определяет как электрический, так и и физический интер­фейсы DTE/DCE. Следовательно, он соответствует физическому уров­ню эталонной модели OSI.

Максимальная скорость передачи сигнала HSSI равна 52 МЬ/сек. На этой скорости HSSI может оперировать скоростями ТЗ (45 МЬ/сек) большинства современных быстродействующих технологий WAN, ско­ростями Office Channel (OC)-l (52 Mb/сек) иерархии синхронной циф­ровой сети (SDN), а также может легко обеспечить высокоскоростное соединение между локальными сетями, такими, как Token Ring и Ethernet.

Применение дифференциальных логических схем с эмиттерным повторителем (ECL) позволяет HSSI добиться высоких скоростей пере­дачи информации и низких уровней помех. ECL использовалась в интер­фейсах Cray в течение нескольких лет; эта схема определена стандартом сообщений High-Perfomance Parallel Interface (HIPPI), разработанным ANSI, для связей LAN с суперкомпьютерами. ECL-это имеющаяся в го­товом виде технология, которая позволяет превосходно восстанавливать синхронизацию приемника, результатом чего является достаточный за­пас надежности по синхронизации.

Гибкость синхронизации и протокола обмена информацией HSSI делает возможным выделение полосы пропускания пользователю (или поставщику). DCE управляет синхронизацией путем изменения ее ско­рости или путем стирания импульсов синхронизации. Таким образом DCE может распределять полосу пропускания между прикладными зада­чами. Например, РВХ может потребовать одну величину полосы пропу­скания, роутер другую величину, а расширитель канала-третью. Распре­деление полосы пропускания является ключом для того, чтобы сделать ТЗ и другие услуги широкой полосы (broadband) доступными и популяр­ными.

HSSI использует субминиатюрный, одобренный FCC 50-контакт­ный соединитель, размеры которого меньше, чем у его аналога V.35. Что­бы уменьшить потребность в адаптерах для соединения двух вилок или двух розеток, соединители кабеля HSSI определены как вилки. Кабель HSSI использует такое же число контактов и проводов, как кабель интер­фейса Small Computer Systems Interface 2 (SCSI-2), однако технические требования HSSI на электрические сигналы более жесткие.

Для любого из высших уровней диагностического ввода, HSSI обеспечивает четыре проверки петлевого контроля. Первый тест обеспе­чивает контроль кабеля локальной сети, так как сигнал закольцовывает­ся, как только он доходит до порта DTE. Сигнал второго теста доходит до линейного порта локального DCE. Сигнал третьего теста доходит до ли­нейного порта отдаленной DCE. И наконец, четвертый тест представля­ет собой инициируемую DCE проверку устройством DTE порта DCE.

HSSI предполагает, что DCE и DTE обладают одинаковым интел­лектом. Протокол управления упрощен, так как требуется всего два уп­равляющих сигнала (DTE available — «DTE доступен» и DCE available — «DCE доступен»). Оба сигнала должны быть утверждены до того, как ин­формационная цепь станет действующей. Ожидается, что DTE и DCE будут в состоянии управлять теми сетями, которые находятся за их ин­терфейсами. Уменьшение числа управляющих сигналов улучшает на­дежность цепи за счет уменьшения числа цепей, которые могут отказать.

РРР

В начале 80-х годов Internet (крупная международная сеть, соеди­няющая множество исследовательских организаций, университетов и коммерческих концернов) начала испытывать рост числа главных вы­числительных машин, обеспечивающих TCP/IP. Преобладающая часть этих главных вычислительных машин была подсоединена к локальным сетям (LAN) различных типов, причем наиболее популярной была Ethernet. Большая часть других главных вычислительных машин соеди­нялись через глобальные сети (WAN), такие как общедоступные сети пе­редачи данных (PDN) типа Х.25. Сравнительно небольшое число глав­ных вычислительных машин были подключены к каналам связи с непосредственным (двухточечным) соединением (т.е. к последователь­ным каналами связи). Однако каналы связи с непосредственным соеди­нением принадлежат к числу старейших методов передачи информации, и почти каждая главная вычислительная машина поддерживает непо­средственные соединения. Например, асинхронные интерфейсы RS-232-С встречаются фактически повсюду.

Одной из причин малого числа каналов связи IP с непосредствен­ным соединением было отсутствие стандартного протокола формирова­ния пакета данных Internet. Протокол Point-to-Point Protocol (РРР) (Протокол канала связи с непосредственным соединением) предназна­чался для решения этой проблемы. Помимо решения проблемы форми­рования стандартных пакетов данных Internet IP в каналах с непосредст­венным соединением, РРР также должен был решить другие проблемы, в том числе присвоение и управление адресами IP, асинхронное (старт/стоп) и синхронное бит-ориентированное формирование пакета данных, мультиплексирование протокола сети, конфигурация канала связи, проверка качества канала связи, обнаружение ошибок и согласо­вание варианта для таких способностей, как согласование адреса сетево­го уровня и согласование компрессии информации. РРР решает эти во­просы путем обеспечения расширяемого Протокола Управления Каналом (Link Control Protocol) (LCP) и семейства Протоколов Управле­ния Сетью (Network Control Protocols) (NCP), которые позволяют согла­совывать факультативные параметры конфигурации и различные воз­можности. Сегодня РРР, помимо IP, обеспечивает также и другие протоколы, в том числе IPX и DECnet.

Компоненты РРР

РРР обеспечивает метод передачи дейтаграмм через последова­тельные каналы связи с непосредственным соединением. Он содержит три основных компонента:

♦                Метод формирования дейтаграмм для передачи по последовательным каналам. РРР использует протокол High-level Data Link Control (HDLC) (Протокол управления каналом передачи данных высокого уровня) в качестве базиса для формирования дейтаграмм при прохождении через каналы с непосредственным соединением.

♦                Расширяемый протокол LCP для организации, выбора конфигурации и проверки соединения канала передачи данных.

♦                Семейство протоколов NCP для организации и выбора конфигурации различных протоколов сетевого уровня. РРР предназначена для обеспечения одновременного пользования множеством протоколов сетевого уровня.

Основные принципы работы

Для того, чтобы организовать связь через канал связи с непосред­ственным соединением, инициирующий РРР сначала отправляет пакеты LCP для выбора конфигурации и (факультативно) проверки канала пе­редачи данных. После того, как канал установлен и пакетом LCP прове­дено необходимое согласование факультативных средств, инициирую­щий РРР отправляет пакеты NCP, чтобы выбрать и определить конфигурацию одного или более протоколов сетевого уровня. Как толь­ко конфигурация каждого выбранного протокола определена, дейта­граммы из каждого протокола сетевого уровня могут быть отправлены через данный канал. Канал сохраняет свою конфигурацию для связи до тех пор, пока явно выраженные пакеты LCP или NCP не закроют этот канал, или пока не произойдет какое-нибудь внешнее событие (напри­мер, истечет срок бездействия таймера или вмешается какой-нибудь пользователь).

 

Требования, определяемые физическим уровнем

РРР может работать через любой интерфейс DTE/DCE. Единст­венным абсолютным требованием, которое предъявляет РРР, является требование обеспечения дублированных схем (либо специально назна­ченных, либо переключаемых), которые могут работать как в синхрон­ном, так и в асинхронном последовательном по битам режиме, прозрач­ном для блоков данных канального уровня РРР. РРР не предъявляет ка­ких-либо ограничений, касающихся скорости передачи информации, кроме тех, которые определяются конкретным примененным интерфей­сом DTE/DCE.

Канальный уровень РРР

РРР использует принципы, терминологию и структуру блока дан­ных процедур HDLC (ISO 3309-1979) Международной Организации по Стандартизации (ISO), модифицированных стандартом ISO 3309-1984/PDAD1 «Addendum l:Start/stop Trasmission» (Приложение 1: Старт-стопная передача»). ISO 3309-1979 определяет структуру блока данных HLDC для применения в синхронных окружениях. ISO 3309-I984/PDADI определяет предложенные для стандарта ISO 3309-1979 модификации, которые позволяют его использование в асинхронных ок­ружениях. Процедуры управления РРР используют дефиниции и коди­рование управляющих полей, стандартизированных ISO 4335-1979 и ISO 4335-1979/Addendum 1-1979.

Формат блока данных РРР включает в себя:

flag

Длина последовательности «флаг» равна одному байту; она указы­вает на начало или конец блока данных. Эта последовательность состоит из бинарной последовательности 01111110.

address

Длина поля «адрес» равна 1 байту; оно содержит бинарную после­довательность 11111111, представляющую собой стандартный широко­вещательный адрес. РРР не присваивает индивидуальных адресов стан­циям.

control

Поле «управление» составляет 1 байт и содержит бинарную после­довательность 00000011, которая требует от пользователя передачи ин­формации непоследовательным кадром. Предусмотрены услуги без уста­новления соединения канала связи, аналогичные услугам LLC Туре 1.

protocol

Длина поля «протокол» равна 2 байтам; его значение идентифици­рует протокол, заключенный в информационном поле блока данных. Большинство современных значений поля протокола определены в по­следнем выпуске Assigned Numbers Request for Comments (RFC).

data

Длина поля «данные» — от нуля и больше; оно содержит дейта­грамму для протокола, заданного в поле протокола. Конец информаци­онного поля определяется локализацией замыкающей последовательно­сти «флаг» и предоставлением двух байтов полю FCS. Максимальная длина умолчания информационного поля равна 1500 байтам. В соответ­ствии с априорным соглашением, разрешающие реализации РРР могут использовать другие значения максимальной длины информационного поля.

frame check sequence

Поле проверочной последовательности блока данных (FCS) обыч­но составляет 16 бит (два байта). В соответствии с априорным соглаше­нием, разрешающие реализации РРР могут использовать 32-х битовое (четырехбайтовое) поле FCS, чтобы улучшить процесс выявления оши­бок.

Link Control Protocol (LCP) может согласовывать модификации стандартной структуры блока данных РРР. Однако модифицированные блоки данных всегда будут четко различимы от стандартных блоков дан­ных.

Протокол управления канала связи РРР (LCP)

LCP обеспечивает метод организации, выбора конфигурации, поддержания и окончания работы канала с непосредственным соедине­нием. Процесс LCD проходит через 4 четко различаемые фазы:

♦                Организация канала и согласование его конфигурации. Прежде чем может быть произведен обмен каких-либо дейтаграмм сетевого уровня (например, IP), LCP сначала должен открыть связь и согласовать параметры конфигурации. Эта фаза завершается после того, как пакет подтверждения конфигурации будет отправлен и принят.

♦                Определение качества канала связи. LCP обеспечивает факультативную фазу определения качества канала, которая следует за фазой организации канала и согласования его конфигурации. В этой фазе проверяется канал, чтобы определить, является ли качество канала достаточным для вызова протоколов сетевого уровня. Эта фаза является полностью факультативной. LCP может задержать передачу информации протоколов сетевого уровня до завершения этой фазы.

♦                Согласование конфигурации протоколов сетевого уровня. После того, как LCP завершит фазу определения качества канала связи, конфигурация сетевых протоколов может быть по отдельности выбрана соответствующими NCP, и они могут быть в любой момент вызваны и освобождены для последующего использования. Если LCP закрывает данный канал, он информирует об этом протоколы сетевого уровня, чтобы они могли принять соответствующие меры.

♦                Прекращение действия канала. LCP может в любой момент закрыть канал. Это обычно делается по запросу пользователя (человека), но может произойти и из-за какого-нибудь физического события, такого, как потеря носителя или истечение периода бездействия таймера.

Существует три класса пакетов LCP:

♦                Пакеты для организации канала связи. Используются для организации и выбора конфигурации канала.

♦                Пакеты для завершения действия канала. Используются для завершения действия канала связи.

♦                Пакеты для поддержания работоспособности канала. Используются для поддержания и отладки канала.

Эти пакеты используются для достижения работоспособности каждой из фаз LCP.

ISDN

Название сети Integrated Services Digital Network (ISDN) (Цифро­вая сеть с интегрированными услугами) относится к набору цифровых услуг, которые становятся доступными для конечных пользователей. ISDN предполагает оцифровывание телефонной сети для того, чтобы го­лос, информация, текст, графические изображения, музыка, видеосиг­налы и другие материальные источники могли быть переданы конечно­му пользователю по имеющимся телефонным проводам и получены им из одного терминала конечного пользователя. Сторонники ISDN рисуют картину сети мирового масштаба, во многом похожую на сегодняшнюю телефонную сеть, за тем исключением, что в ней используется передача цифрового сигнала и появляются новые разнообразные услуги.

ISDN является попыткой стандартизировать абонентские услуги, интерфейсы пользователь/сеть и сетевые и межсетевые возможности.

Стандартизация абонентских услуг является попыткой гарантировать уровень совместимости в международном масштабе. Стандартизация интерфейса пользователь/сеть стимулирует разработку и сбыт на рынке этих интерфейсов изготовителями, являющимися третьей участвующей стороной. Стандартизация сетевых и межсетевых возможностей помога­ет в достижении цели возможного объединения в мировом масштабе пу­тем обеспечения легкости связи сетей ISDN друг с другом.

Применения ISDN включают быстродействующие системы обра­ботки изображений (такие, как факсимиле Group IV), дополнительные телефонные линии в домах для обслуживания индустрии дистанционно­го доступа, высокоскоростную передачу файлов и проведение видео кон­ференций. Передача голоса несомненно станет популярной прикладной программой для ISDN.

Многие коммерческие сети связи начинают предлагать ISDN по ценам ниже тарифных. В Северной Америке коммерческие сети связи с коммутатором локальных сетей (Local-exchange carrier) (LEC) начинают обеспечивать услуги ISDN в качестве альтернативы соединениям Т1, ко­торые в настоящее время выполняют большую часть услуг «глобальной телефонной службы» (WATS) (wide-area telephone service).

Компоненты ISDN

В число компонентов ISDN входят терминалы, терминальные адаптеры (ТА), устройства завершения работы сети, оборудование завер­шения работы линии и оборудование завершения коммутации. Имеется два типа терминалов ISDN. Специализированные терминалы ISDN на­зываются «терминальным оборудованием типа 1» (terminal equipment type 1) (ТЕ1). Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN, такие, как DTE, которые появились раньше стандартов ISDN, называются «терми­нальным оборудованием типа 2» (terminal equipment type 2) (ТЕ2). Тер­миналы ТЕ1 подключают к сети ISDN через цифровую линию связи из четырех скрученных пар проводов. Терминалы ТЕ2 подключают к сети ISDN через терминальный адаптер. Терминальный адаптер (ТА) ISDN может быть либо автономным устройством, либо платой внутри ТЕ2. Ес­ли ТЕ2 реализован как автономное устройств, то он подключает к ТА че­рез стандартный интерфейс физического уровня.

Следующей точкой соединения в сети ISDN, расположенной за пределами устройств ТЕ1 и ТЕ2, является NT1 или NT2. Это устройства завершения работы сети, которые подключают четырехпроводной або­нентский монтаж к традиционному контуру двухпроводной локальной сети. В Северной Америке NT1 является устройством «оборудования по­сылок заказчика» (customer premises equipment) (CPE). В большинстве других частей света NT1 является частью сети, обеспечиваемой коммер­ческими сетями связи. NT2 является более сложным устройством, кото­рое обычно применяется в «частных цифровых телефонных станциях с выходом в общую сеть» (РВХ), и выполняет функции протоколов и услу­ги по концентрации данных. Существует также устройство NT 1/2; это отдельное устройство, которое сочетает функции NT1 и NT2.

В ISDN задано определенное число контрольных точек. Эти кон­трольные точки определяют логические интерфейсы между функцио­нальными группировками, такими, как ТА и NT1. Контрольными точками ISDN являются точки «R» (контрольная точка между неспециа­лизированным оборудованием ISDN и ТА), «S» (контрольная точка меж­ду терминалами пользователя и NT2), «Т» (контрольная точка между ус­тройствами NT1 и NT2) и «U» (контрольная точка между устройствами NT1 и оборудованием завершения работы линии в коммерческих сетях связи). Контрольная точка «U» имеет отношение только к Северной Америке, где функция NT1 не обеспечивается коммерческими сетями связи.

Услуги ISDN

Услуги «Интерфейса базовой скорости» (Basic Rate Interface) (BRI), обеспечиваемые ISDN, предлагают два В-канала и один D-канал (2B+D). Обслуживание В-каналом BRI осуществляется со скоростью 64 Kb/сек; оно предназначено для переноса управляющей информации И информации сигнализации, хотя при определенных обстоятельствах мо­жет поддерживать передачу информации пользователя. BRI обеспечива­ет также управление разметкой и другие непроизводительные операции, при этом общая скорость передачи битов доходит до 192 КЬ/сек.

Услуги «Интерфейса первичной скорости» ISDN (Primary Rate Interface) (PRI) предлагают 23 В-канала и один D-канал в Северной Аме­рике и Японии, обеспечивающие общую скорость передачи битов 1.544 МЬ/сек (канал-D PRI работает на скорости 64 Kb/сек). PRI ISDN в Ев­ропе, Австралии и других частях света обеспечивает 30 В-каналов и один 64 КЬ/сек D-канал и общую скорость интерфейса 2.048 Mb/сек. Специ­фикацией физического уровня PRI является CCITT 1.431.

Уровень 1

Форматы блока данных физического уровня (Уровень 1) ISDN различаются в зависимости оттого, является блок данных отправляемым за пределы терминала (из терминала в сеть) или входящим в пределы тер­минала (из сети в терминал). Длина блоков данных равна 48 битам, из ко­торых 36 бит представляют информацию.

Физически к одной цепи может быть подключено множество уст­ройств пользователей ISDN. Для такой конфигурации столкновения мо­гут быть результатом одновременной передачи двух терминалов. Поэто­му ISDN предусматривает средства для определения конфликтов в канале связи.

 Уровень 2

Уровнем 2 протокола обмена сигналами ISDN является Link Access Procedure, D channel (Процедура доступа к каналу связи, D-ка­нал), известная также как LAPD. LAPD аналогична «Управлению кана­лом передачи данных высокого уровня» (HDLC) и «Процедуре доступа к каналу связи, сбалансированной» (LAPB). Как видно из раскрытия его акронима, LAPD используется в D-канале для того, чтобы обеспечить поток и соответствующий прием управляющей и сигнализирующей ин­формации. Формат блока данных LAPD очень похож на формат HDLC; также, как HDLC, LAPD использует блок данных супервизора, инфор­мационный и и непронумерованный блоки данных.

Поля «флаг» (flag) и «управление» (control) LAPD идентичны этим полям у HDLC. Длина поля «адрес» LAPD может составлять один или два байта. Если в первом байте задан бит расширенного адреса (ЕА), то адрес состоит из одного байта; если он не задан, то адрес состоит из двух байтов. Первый байт адресного поля содержит servise access point identifi­er (SAPI) (идентификатор точки доступа к услугам), который идентифи­цирует главный вход. Бит C/R указывает, содержит ли блок данных ко­манду или ответный сигнал. Поле «идентификатора конечной точки терминала» (terminal end-point identifier) (TEI) указывает, является ли терминал единственным или их много. Этот идентификатор является единственным из перечисленных выше, который указывает на широко­вещание.

 Уровень 3

Для передачи сигналов ISDN используются две спецификации Уровня 3: CCITT 1.450 (известная также как CCITT Q.930) и CCITT 1.451 (известная также как SSITT Q.931). Вместе оба этих протокола обеспечи­вают соединения пользователь-пользователь, соединения с коммутаци­ей каналов и с коммутацией пакетов. В них определены разнообразные сообщения по организации и завершению обращения, информацион­ные и смешанные сообщения, в том числе SETUP (Установка), CON­NECT (Подключение), RELEASE (Отключение), USER INFORMA­TION (Информация пользователя), CANCEL (Отмена), STATUS (Состояние) и DISCONNECT (Разъединять). Эти сообщения функцио­нально схожи с сообщениями, которые обеспечивает протокол Х.25.

SDLC и его производные

IBM разработала протокол Synchronous Data-Link Control (SDLC) (Управление синхронным каналом передачи данных) в середине 1970 гг. для применения в окружениях Systems Network Architecture (SNA) (Архи­тектура системных сетей). SDLC был первым из протоколов канального уровня нового важного направления, базирующегося на синхронном бит-ориентированном режиме работы. По сравнению с синхронным, ориентированным по символам (например, Bisynk фирмы IBM) и син­хронным, с организацией счета байтов (например, Digital Data Communications Message Protocol — Протокол Сообщений Цифровой Связи) протоколами, бит-ориентированные синхронные протоколы яв­ляются более эффективными и гибкими, и очень часто более быстродей­ствующими.

После разработки SDLC компания IBM представила его на рас­смотрение в различные комитеты по стандартам. Международная Орга­низация по Стандартизации (ISO) модифицировала SDLC с целью раз­работки протокола HDLC (Управление каналом связи высокого уровня). Впоследствии Международный консультативный комитет по телегра­фии и телефонии (CCITT) модифицировал HDLC с целью создания «Процедуры доступа к каналу» (LAP), а затем «Процедуры доступа к ка­налу, сбалансированной» (LAPB). Институт инженеров по электротех­нике и радиоэлектронике (ШЕЕ) модифицировал HDLC, чтобы разра­ботать IEEE 802.2. Каждый из этих протоколов играет важную роль в своей области. SDLC остается основным протоколом канального уровня SNA для каналов глобальных сетей.

Основы технологии

SDLC поддерживает разнообразные типы соединений и тополо­гий. Он может применяться в сетях с двухточечными (непосредственны­ми) и многоточечными связями, со связанным и несвязанным носите­лем, с полностью и наполовину дублированными средствами передачи, с коммутацией цепей и коммутацией пакетов.

SDLC идентифицирует два типа сетевых узлов:

♦       Первичный

Управляет работой других станций (называемых вторичными). Первичный узел опрашивает вторичные в заранее заданном порядке. После этого вторичные узлы могут передавать, если у них имеются исхо­дящие данные. Первичный узел также устанавливает каналы и заверша­ет их работу, и управляет каналом во время его функционирования.

♦           Вторичные

Управляются первичным узлом. Вторичные узлы могут только от­сылать информацию в первичный узел, но не могут делать этого без по­лучения разрешения от первичного узла.

Первичные и вторичные узды SDLC могут быть соединены в соот­ветствии со следующими четырьмя основными конфигурациями:

♦                Point-to-point (двухточечная). Предполагает только два узла: один первичный и один вторичный.

♦                Multipoint (многоточечная). Включает в себя один первичный и множество вторичных узлов.

♦                Loop (контур). Подразумевает топологию контура, когда первичный узел соединяется с первым и последним вторичными узлами. Промежуточные вторичные узлы, отвечая на запросы первичного узла, передают сообщения друг через друга.

♦                Hub go-ahead (готовый вперед). Предполагает наличие входного и выходного каналов. Первичный узел использует выходной канал для связи со вторичными узлами. Вторичные узлы используют входной канал для связи в первичным. Входной канал соединяется с первичным узлом через каждый вторичный по схеме гирляндной цепи.

Форматы блока данных

Блоки данных SDLC ограничены уникальной структурой «флага» (flag). Поле «адрес» (address) всегда содержит адрес вторичного узла, за­действованного в текущей связи. Так как первичный узел является либо источником связи, либо пунктом назначения, нет необходимости вклю­чать его адрес — он заранее известен всем вторичным узлам.

«Управляющее» (control) поле использует три разных формата в зависимости от использованного типа блока данных SDLC. Описание трех типов блока данных SDLC дается ниже:

Информационные блоки данных (Information (I) frames)

Эти блоки данных содержат информацию высших уровней и оп­ределенную управляющую информацию (необходимую для работы с полным дублированием). Номера последовательностей отправки и при­ема и бит «опроса последнего» (P/F) выполняют функции управления потоком информации и неисправностями. Номер последовательности отправки (send sequence number) относится к номеру блока данных, кото­рый должен быть отправлен следующим. Номер последовательности приема (receive sequence number) обеспечивает номер блока данных, ко­торый должен быть принят следующим. При полностью дублированном диалоге как отправитель, так и получатель хранят номера последователь­ностей отправки и приема. Первичный узел использует бит P/F, чтобы сообщить вторичному узлу, требует он от него немедленно ответного сигнала или нет. Вторичный узел использует этот бит для того, чтобы со­общить первичному, является текущий блок данных последним или нет в текущей ответной реакции данного вторичного узла.

Блоки данных супервизора (Supervisory (S) frames)

Эти блоки данных обеспечивают управляющую информацию. У них нет информационного поля. Блоки данных супервизора запрашива­ют и приостанавливают передачу, сообщают о состоянии и подтвержда­ют прием блоков данных «I».

Непронумерованные блоки банных (Unnumbered (U) frames)

Как видно из названия, эти блоки данных не упорядочены. Они могут иметь информационное поле. Блоки данных «U» используются для управляющих целей. Например, они могут определять одно- или двубай­товое поле управления, инициализировать вторичные узлы и выполнять другие аналогичные функции.

Последовательность проверки блока данных (frame check sequence) (FCS) предшествует ограничителю завершающего флага. FCS обычно является остатком расчета «проверки при помощи циклического избыточного кода» (cyclic redundency check) (CRC). Расчет CRC выпол­няется повторно получателем. Если результат отличается от значения, содержащегося в блоке данных отправителя, считается, что имеет место ошибка.

В типичной конфигурации сети, базирующейся на SDLC, кон­троллер организации связи IBM (раньше называвшийся групповым кон­троллером) на отдаленном пункте подключен к «немым» терминалам и к сети Token Ring. На местном вычислительном центре главная вычисли­тельная машина IBM подключена (через оборудование подключения ка­налов) к фронтальному процессору (FEP), который может также иметь связи с местными локальными сетями Token Ring и стержнем SNA. Оба пункта соединены с помощью арендуемой, базирующейся на SDLC, 56-Kb/сек линии.

Производные протоколы

Несмотря на то, что в HDLC не вошли несколько характеристик, используемых в SDLC, он повсеместно считается некой суперразновид­ностью SDLC, совместимой с ним. LAP считается подразновидностью HDLC. LAPB был разработан, чтобы обеспечить продолжение совмести­мости с HDLC. IEEE 802.2 является модификацией HDLC для окружений LAN.

HDLC

Формат блока данных HDLC такой же, как у SDLC; поля HDLC обеспечивают те же функциональные возможности, что и соответствую­щие поля SDLC. Кроме того, также, как и SDLC, HDLC обеспечивает синхронный режим работы с полным дублированием.

HDLC имеет несколько незначительных отличий от SDLC. Во-первых, HDLC имеет вариант для 32-х битовых контрольных сумм. Во-вторых, в отличие от SDLC, HDLC не обеспечивает конфигурации «юор» и «hub go-ahead». Главным различием между HDLC и SDLC явля­ется то, что SDLC обеспечивает только один режим передачи, в то время как HDLC обеспечивает три. HDLC обеспечивает следующие три режи­ма передачи:

Режим нормальной ответной реакции (NRM)

SDLC также использует этот режим. В этом режиме вторичные уз­лы не могут иметь связи с первичным узлом до тех пор, пока первичный узел не даст разрешения.

Режим асинхронной ответной реакции (ARM)

Этот режим передачи позволяет вторичным узлам инициировать связь с первичным узлом без получения разрешения.

Асинхронный сбалансированный режим (ABM)

В режиме АВМ появляется «комбинированный» узел, который, в зависимости от ситуации, может действовать как первичный или как вторичный узел. Все связи режима АВМ имеют место между множеством комбинированных узлов. В окружениях АВМ любая комбинированная станция может инициировать передачу данных без получения разреше­ния от каких-либо других станций.

LAPB

LAPB является наиболее популярным протоколом благодаря то­му, что он входит в комплект протоколов Х.25. Формат и типы блока дан­ных, а также функции поля у LAPB те же самые, что у SDLC и HDLC.

Однако в отличие от любого из этих двух протоколов, LAPB обеспечива­ет только один режим передачи АВМ, поэтому он подходит только для комбинированных станций. Кроме того, цепи LAPB могут быть органи­зованы либо терминальным оборудованием (DTE), либо оборудованием завершения действия информационной цепи (DCE). Станция, иниции­рующая обращение, определяется как первичная, в то время как реагиру­ющая станция считается вторичной. И наконец, использование прото­колом LAPB бита P/F несколько отличается от его использования другими протоколами.

 

IEEE802.2

IEEE 802.2 часто называют Logical Link Control (LLC) (Управле­ние логическим каналом связи). Он чрезвычайно популярен в окружени­ях LAN, где он взаимодействует с такими протоколами, как IEEE 802.3, IEEE 802.4 и IEEE 802.5.

IEEE 802.2 предлагает три типа услуг. Тип I обеспечивает услуги без установления соединения и подтверждения о приеме. Тип 2 обеспе­чивает услуги с установлением соединения. Тип 3 обеспечивает услуги без установления соединения с подтверждением о приеме.

Являясь обслуживанием без установления соединения и под­тверждения о приеме, Тип 1 LLC не подтверждает передачу данных. Так как большое число протоколов верхнего уровня, таких как Transmissin Control Protocol/ Internet Protocol (TCP/IP), обеспечивают надежную пе­редачу информации, которая может компенсировать недостаточную на­дежность протоколов низших уровней, Тип 1 является широко использу­емой услугой.

Обслуживание Типа 2 LLC (часто называемое LLC2) организует виртуальные цепи между отправителем и получателем и, следовательно, является обслуживанием с установлением соединения. LLC2 подтверж­дает получение информации; оно используется в системах связи IBM.

Обеспечивая передачу данных с подтверждением, обслуживание Типа 3 LLC не организует виртуальных цепей. Являясь компромиссом между двумя другими услугами LLC, Тип 3 LLC бывает полезным в окру­жениях фабричных автоматизированных систем, где обнаружение оши­бок очень важно, однако область памяти контекста (для виртуальных це­пей) чрезвычайно ограничена. Конечные станции могут обеспечить множество типов услуг LLC. Устройство Класса 1 обеспечивает только услуги Типа 1. Устройство Класса II обеспечивает как услуги Типа 1, так и услуги Типа 2. Устройства Класса III обеспечивает услуги Типа 1 и Ти­па 3, в то время как устройства Класса IV обеспечивают все три типа ус­луг.

Процессы высших уровней используют услуги IEEE 802.2 через «точки доступа к услугам» (SAP). Заголовок IEEE 802.2 начинается с по­ля «точки доступа к услугам пункта назначения» (DSAP), которое иден­тифицирует принимающий процесс высшего уровня. Другими словами, после того, как реализация IEEE 802.2 принимающего узла завершит свою обработку, процесс высшего уровня, идентифицированный в поле DSAP, принимает оставшиеся данные. За адресом DSAP следует адрес «точки доступа к услугам источника» (SSAP), который идентифицирует передающий процесс высшего уровня.

Х25

В середине-конце 1970 гг. потребовался определенный набор про­токолов, чтобы обеспечить пользователям связность глобальной сети с общедоступными сетями передачи данных (PDN). Сети PDN, такие как TELENET и TYMNET, добились замечательного успеха, однако было ясно, что стандартизация протоколов еще больше увеличит число або­нентов PDN за счет возросшей совместимости оборудования и более низких цен. Результатом последующих усилий по разработке в этом на­правлении была группа протоколов, самым популярным из которых яв­ляется Х.25.

Протокол Х.25 (официально называемый CCITT Recommendation Х.25 — «Рекомендация «Х.25 CCITT) был разработан компаниями обще­ственных линий связи (в основном телефонными компаниями), а не ка­ким-то отдельным коммерческим предприятием. Поэтому специфика­ция разработана так, чтобы обеспечить хорошую работоспособность независимо от типа системы пользователя или изготовителя. Пользова­тели заключают контракты с общедоступными сетями передачи данных, чтобы пользоваться их сетями с коммутацией пакетов (PSN), и им предъ­является счет в зависимости от времени пользования PDN. Предлагае­мые услуги (и взимаемая плата) регулируются Федеральной Комиссией по Связи (FCC).

Одним из уникальных свойств Х.25 является его международный характер. Х.25 и связанными с ним протоколами управляет одно из агентств Организации Объединенных Наций, называемое «Междуна­родный Союз по Телекоммуникациям (ITU). Комитет ITU, ответствен­ный за передачу голоса и данных, называется Международным консуль­тативным комитетом по телеграфии и телефонии (CCITT).

Членами CCITT являются FCC, Европейские РТТ, общедоступ­ные сети передачи данных и множество компаний, занимающихся ком­пьютерами и передачей данных. То, что Х.25 стал стандартом подлинно

 

глобального значения, является прямым следствием присущих ему свойств.

Основы технологии

Х.25 определяет характеристики телефонной сети для передачи данных. Чтобы начать связь, один компьютер обращается к другому с за­просом о сеансе связи. Вызванный компьютер может принять или откло­нить связь. Если вызов принят, то обе системы могут начать передачу ин­формации с полным дублированием. Любая сторона может в любой момент прекратить связь.

Спецификация Х.25 определяет двухточечное взаимодействие между терминальным оборудованием (DTE) и оборудованием заверше­ния действия информационной цепи (DCE). Устройства DTE (термина­лы и главные вычислительные машины в аппаратуре пользователя) под­ключаются к устройствам DCE (модемы, коммутаторы пакетов и другие порты в.сеть PDN, обычно расположенные в аппаратуре этой сети), ко­торые соединяются с «коммутаторами переключения пакетов» (packet switching exchange) (PSE или просто switches) и другими DCE внутри PSN и, наконец, к другому устройству DTE.

DTE может быть терминалом, который не полностью реализует все функциональные возможности Х.25. Такие DTE подключаются к DCE через трансляционное устройство, называемое пакетный ассемб­лер/дизассемблер — packet assembler/disassembler — (PAD). Действие ин­терфейса терминал/PAD, услуги, предлагаемые PAD и взаимодействие между PAD и главной вычислительной машиной определены соответст­венно CCITT Recommendations Х.28, ХЗ и Х.29.

Спецификация Х.25 составляет схемы Уровней 1-3 эталонной мо­дели OSI. Уровень 3 Х.25 описывает форматы пакетов и процедуры обме­на пакетами между равноправными объектами Уровня 3. Уровень 2 Х.25 реализован Протоколом Link Access Procedure, Balanced (LAPB). LAPB определяет кадрирование пакетов для звена DTE/DCE. Уровень 1 Х.25 определяет электрические и механические процедуры активации и дез­активации физической среды, соединяющей данные DTE и DCE. Необ­ходимо отметить, что на Уровни 2 и 3 также ссылаются как на стандарты ISO — ISO 7776 (LAPB) и ISO 8208 (пакетный уровень Х.25).

Сквозная передача между устройствами DTE выполняется через двунаправленную связь, называемую виртуальной цепью. Виртуальные цепи позволяют осуществлять связь между различными элементами сети через любое число промежуточных узлов без назначения частей физиче­ской среды, что является характерным для физических цепей. Виртуаль-тми могут бь ть ибо перманентными, либо коммутируемыми (вре­менно). Перманентные виртуальные цепи обычно называют PVC; пере­ключаемые виртуальные цепи — SVC. PVC обычно применяются для на­иболее часто используемых передач данных, в то время как SVC приме­няются для спорадических передач данных. Уровень 3 Х.25 отвечает за сквозную передачу, включающую как PVC, так и SVC.

После того, как виртуальная цепь организована, DTE отсылает пакет на другой конец связи путем отправки его в DCE, используя соот-нетствующую виртуальную цепь. DCE просматривает номер виртуаль­ной цепи для определения маршрута этого пакета через сеть Х.25. Прото­кол Уровня 3 Х.25 осуществляет мультиплексную передачу между всеми DTE, которые обслуживает устройство DCE, расположенное в сети со стороны пункта назначения, в результате чего пакет доставлен к DTE пункта назначения.

 

Формат блока данных

Блок данных Х.25 состоит из последовательности полей. Поля Х.25 Уровня 3 образуют пакет Х.25; они состоят из заголовка и данных пользователя. Поля Х.25 Уровня 2 (LAPB) включают в себя поле управ­ления уровнем блока данных и поле адресации, встроенный пакет Уров­ня 2 и проверочную последовательность блока данных (FCS).

Уровень 3

Заголовок Х.25 Уровня 3 образован из «идентификатора универ­сального формата» — general format identifier — (GFI), «идентификатора логического канала» — logical channel identifier — (LCI) и «идентифика­тора типа пакета» — packet type identifier — (PTI). GFI представляет собой 4-х битовое поле, которое указывает на универсальный формат заголов­ка пакета. LCI представляет собой 12-битовое поле, которое идентифи­цирует виртуальную цепь. Поле LCI является логически значимым в ин­терфейсе DTE/DCE. Другими словами, для организации виртуальной цени PDN соединяет два логических канала, каждый из которых имеет независимый LCI, двумя интерфейсами DTE/DCE. Поле PTI идентифи­цирует один из 17 типов пакетов Х.25.

Поля адресации в пакетах установления обращения обеспечивают адреса DTE источника и пункта назначения. Они используются для ор­ганизации виртуальных цепей, включающих передачу Х.25. Recommen­dation Х.121 CCITT определяет форматы адресов источника и пункта на­значения. Адреса Х.121 (называемые также International Data Numbers, или IDN) имеют разную длину, которая может доходить до 14 десятич­ных знака. Четвертый байт в пакете организации обращения определяет длину адресов DTE источника и назначения. Первые четыре цифры IDN 

называются «код идентификации сети» — data network identification code — (DNIC). DNIC поделен на две части; первая часть (3 цифры) опреде­ляет страну, где находится PSN, вторая часть определяет саму PSN. Ос­тальные цифры называются «номером национального терминала» — national terminal number — (NTN); они используются для идентификации определенного DTE в сети PSN.

Поля адресации, образующие адрес Х.121, необходимы только при использовании SVC, да и то только на время установления обраще­ния. После того, как вызов организован, PSN использует поле LC1 заго­ловка пакета данных для назначения конкретной виртуальную цепь от­даленному DTE.

Х.25 Уровня 3 использует три рабочих процедуры организации виртуальной цепи:

♦                 Установления обращения

♦                 Передача данных

♦                 Разъединение вызова

Выполнение этих процедур зависит от использованного типа вир­туальной цепи. Для PVC Уровень 3 Х.25 всегда находится в режиме пере­дачи данных, так как цепь организована перманентно. Если применена SVC, то используются все три процедуры.

Процедура передачи данных зависит от пакетов DATA. Х.25 Уров­ня 3 сегментирует и подвергает операции «обратный ассемблер» сообще­ния пользователя, если длина их превышает максимальный размер паке­та для данной цепи. Каждому пакету DATA присваивается номер последовательности, поэтому можно управлять неисправностями и по­током информации через интерфейс DTE/DCE.

Уровень 2

Уровень 2 реализован протоколом LAPB. LAPB позволяет обеим сторонам (DTE и DCE) инициировать связь друг с другом. В процессе передачи информации LAPB контролирует, чтобы блоки данных посту­пали к приемному устройству в правильной последовательности и без ошибок.

Также, как и аналогичные протоколы канального уровня, LAPB использует три типа форматов блоков данных:

Информационный блок данных (Information (I) frame)

Эти блоки данных содержат информацию высших уровней и оп­ределенную управляющую информацию (необходимую для работы с полным дублированием). Номера последовательности отправки и при­ема и бит опроса конечного (P/F) осуществляют управление информа­ционным потоком и устранением неисправностей. Номер последова­тельности отправки относится к номеру текущего блока данных. Номер последовательности приема фиксирует номер блока данных, который должен быть принят следующим. В диалоге с полным дублированием как отправитель, так и получатель хранят номера последовательности от­правки и приема; она используется для обнаружения и устранения оши­бок.

Блоки данных супервизора (Supervisory (S) frames)

Эти блоки данных обеспечивают управляющую информацию. У них нет информационного поля. Блоки данных S запрашивают и приос­танавливают передачу, сообщают о состоянии канала и подтверждают прием блоков данных типа I.

Непронумерованные блоки данных (Unnumbered (U) frames)

Как видно из названия, эти блоки данных непоследовательны. Они используются для управляющих целей. Например, они могут ини­циировать связи, используя стандартную или расширяемую организа­цию окон (modulo 8 versus 128), разъединять канал, сообщать об ошибках Н протоколе, и выполнять другие аналогичные функции.

Поле flag ограничивает блок данных LAPB. Чтобы предотвратить Появление структуры флага в пределах внутренней части блока данных, Используется вставка битов.

Поле address указывает, что содержит блок данных-команду или ответный сигнал. Поле control обеспечивает дальнейшую квалификацию блоков данных и блоков команд, а также указывает формат блока данных (U, I или S)), функции блока данных (например, receiver ready — «полу-Чвтель готов», или disconnect — «отключение») и номер последовательно­сти отправки/ приема.

Поле data содержит данные высших уровней. Его размер и формат Меняются в зависимости от типа пакета Уровня 3. Максимальная длина tTOro поля устанавливается соглашением между администратором PSN и |бонентом во время оформления абонентства.

,       Поле FCS обеспечивает целостность передаваемых данных.

 

Уровень 1

Уровень I Х.25 использует протокол физического уровня Х.21 bis, который примерно эквивалентен RS-232-C. Протокол Х.21 bis является производным от CCITT Recommendations V24 и V25, которые соответст­венно идентифицируют цепи межобмена и характеристики электричес­ких сигналов интерфейса DTE/DCE. Х.21 bis обеспечивает двухточечные связи, скорости до 19-2 Кб/сек и синхронную передачу с полным дубли­рованием через четырех-проводной носитель. Максимальное расстоя­ние между DTE и DCE — 15 метров.

Frame Relay

Frame Relay первоначально замышлялся как протокол для использования в интерфейсах ISDN, и исходные предложения, пред­ставленные в CCITT в 1984 г., преследовали эту цель. Была также пред­принята работа над Frame Relay в аккредитованном ANSI комитете по стандартам T1S1 в США.

Крупное событие в истории Frame Relay произошло в 1990 г., ког­да Cisco Systems, StrataCom, Northern Telecom и Digital Equipment Corpo­ration образовали консорциум, чтобы сосредоточить усилия на разработ­ке технологии Frame Relay и ускорить появление изделий Frame Relay, обеспечивающих взаимодействие сетей. Консорциум разработал специ­фикацию, отвечающую требованиям базового протокола Frame Relay, рассмотренного в Tl SI и CCITT; однако он расширил ее, включив харак­теристики, обеспечивающие дополнительные возможности для ком­плексных окружений межсетевого объединения. Эти дополнения к Frame Relay называют обобщенно local management interface (LMI) (ин­терфейс управления локальной сетью).

 

Основы технологии

Frame Relay обеспечивает возможность передачи данных с комму­тацией пакетов через интерфейс между устройствами пользователя (на­пример, маршрутизаторами, мостами, главными вычислительными ма­шинами) и оборудованием сети (например, переключающими узлами). Устройства пользователя часто называют терминальным оборудованием (DTE), в то время как сетевое оборудование, которое обеспечивает со­гласование с DTE, часто называют устройством завершения работы ин­формационной цепи (DCE). Сеть, обеспечивающая интерфейс Frame Relay, может быть либо общедоступная сеть передачи данных и исполь­зованием несущей, либо сеть с оборудованием, находящимся в частном владении, которая обслуживает отдельное предприятие.

В роли сетевого интерфейса, Frame Relay является таким же типом Протокола, что и Х.25. Однако Frame Relay значительно отличается от Х.25 по своим функциональным возможностям и по формату. В частно­сти, Frame Relay является протоколом для линии с большим потоком ин­формации, обеспечивая более высокую производительность и эффек­тивность.

В роли интерфейса между оборудованием пользователя и сети, Frame Relay обеспечивает средства для мультиплексирования большого числа логических информационных диалогов (называемых виртуальны­ми цепями) через один физический канал передачи, которое выполняет­ся с помощью статистики. Это отличает его от систем, использующих только технику временного мультиплексирования (TDM) для поддержа­ния множества информационных потоков. Статистическое мультиплек­сирование Frame Relay обеспечивает более гибкое и эффективное ис­пользование доступной полосы пропускания. Оно может использоваться без применения техники TDM или как дополнительное средство для ка­налов, уже снабженных системами TDM.

Другой важной характеристикой Frame Relay является то, что она использует новейшие достижения технологии передачи глобальных се­тей. Более ранние протоколы WAN, такие как Х.25, были разработаны в ТО время, когда преобладали аналоговые системы передачи данных и Медные носители. Эти каналы передачи данных значительно менее на­дежны, чем доступные сегодня каналы с волоконно-оптическим носите­лем и цифровой передачей данных. В таких каналах передачи данных Протоколы канального уровня могут предшествовать требующим значи­тельных временных затрат алгоритмам исправления ошибок, оставляя это для выполнения на более высоких уровнях протокола. Следователь­но, возможны большие производительность и эффективность без ущер­ба для целостности информации. Именно эта цель преследовалась при разработке Frame Relay. Он включает в себя алгоритм проверки при по­мощи циклического избыточного кода (CRC) для обнаружения испор­ченных битов (из-за чего данные могут быть отвергнуты), но в нем отсут­ствуют какие-либо механизмы для корректирования испорченных данных средствами протокола (например, путем повторной их передачи На данном уровне протокола).

Другим различием между Frame Relay и Х.25 является отсутствие Явно выраженного управления потоком для каждой виртуальной цепи. В Настоящее время, когда большинство протоколов высших уровней эф­фективно выполняют свои собственные алгоритмы управления пото­ком, необходимость в этой функциональной возможности на канальном уровне уменьшилась. Таким образом, Frame Relay не включает явно вы­раженных процедур управления потоком, которые являются избыточны

ми для этих процедур в высших уровнях. Вместо этого предусмотрены очень простые механизмы уведомления о перегрузках, позволяющие се­ти информировать какое-либо устройство пользователя о том, что ресур­сы сети находятся близко к состоянию перегрузки. Такое уведомление может предупредить протоколы высших уровней о том, что может пона­добиться управление потоком.

Стандарты Current Frame Relay адресованы перманентным вирту­альным цепям (PVC), определение конфигурации которых и управление осуществляется административным путем в сети Frame Relay. Был также предложен и другой тип виртуальных цепей — коммутируемые виртуаль­ные цепи (SVC). Протокол ISDN предложен в качестве средства сообще­ния между DTE и DCE для динамичной организации, завершения и уп­равления цепями SVC.

Дополнения LMI

Помимо базовых функций передачи данных протокола Frame Relay, спецификация консорциума Frame Relay включает дополнения LMI, которые делают задачу поддержания крупных межсетей более лег­кой. Некоторые из дополнений LMI называют «общими»; считается, что они могут быть реализованы всеми, кто взял на вооружение эту специ­фикацию. Другие функции LMI называют «факультативными». Ниже приводится следующая краткая сводка о дополнениях LMI:

Сообщения о состоянии виртуальных цепей (общее дополнение)

Обеспечивает связь и синхронизацию между сетью и устройством пользователя, периодически сообщая о существовании новых PVC и ликвидации уже существующих PVC, и в большинстве случаев обеспечи­вая информацию о целостности PVC. Сообщения о состоянии виртуаль­ных цепей предотвращают отправку информации в «черные дыры», т.е. через PVC, которые больше не существуют.

Многопунктовая адресация (факультативное)

Позволяет отправителю передавать один блок данных, но достав­лять его через сеть нескольким получателям. Таким образом, многопунк­товая адресация обеспечивает эффективную транспортировку сообще­ний протокола маршрутизации и процедур резолюции адреса, которые обычно должны быть отосланы одновременно во многие пункты назна­чения.

Глобальная адресация (факультативное)

Наделяет идентификаторы связи глобальным, а не локальным значением, позволяя их использование для идентификации определен­ного интерфейса с сетью Frame Relay. Глобальная адресация делает сеть Frame Relay похожей на LAN в терминах адресации; следовательно, про­токолы резолюции адреса действуют в Frame Relay точно также, как они работают в LAN.

Простое управление потоком данных (факультативное)

Обеспечивает механизм управления потоком XON/XOFF, кото­рый применим ко всему интерфейсу Frame Relay. Он предназначен для тех устройств, высшие уровни которых не могут использовать биты уве­домления о перегрузке и которые нуждаются в определенном уровне уп­равления потоком данных.

Форматы блока данных

Флаги (flags) ограничивают начало и конец блока данных. За от­крывающими флагами следуют два байта адресной (address) информа­ции. 10 битов из этих двух байтов составляют идентификацию (ID) фак­тической цепи (называемую сокращенно DLCI от «data link connection identifier*).

Центром заголовка Frame Relay является 10-битовое значение DLCI. Оно идентифицирует ту логическую связь, которая мультиплек­сируется в физический канал. В базовом режиме адресации (т.е. не рас­ширенном дополнениями LMI), DLCI имеет логическое значение; это означает, что конечные устройства на двух противоположных концах спязи могут использовать различные DLCI для обращения к одной и той же связи.

В конце каждого байта DLCI находится бит расширенного адреса (ЕА). Если этот бит единица, то текущий байт является последним бай­том DLCI. В настоящее время все реализации используют двубайтовый DLCI, но присутствие битов ЕА означает, что может быть достигнуто со­глашение об использовании в будущем более длинных DLCI.

Бит C/R, следующий за самым значащим байтом DLCI, в настоя­щее время не используется.

И наконец, три бита в двубайтовом DLCI являются полями, свя-ишшыми с управлением перегрузкой. Бит «Уведомления о явно выра­женной перегрузке в прямом направлении» (FECN) устанавливается се­тью Frame Relay в блоке данных для того, чтобы сообщить DTE, Принимающему этот блок данных, что на тракте от источника до места Низпачения имела место перегрузка. Бит «Уведомления о явно выражен­ной перегрузке в обратном направлении» (BECN) устанавливается сетью Frame Relay в блоках данных, перемещающихся в направлении, проти-ИОИоложном тому, в котором перемещаются блоки данных, встретившие

 

перегруженный тракт. Суть этих битов заключается в том, что показания FECN или BECN могут быть продвинуты в какой-нибудь протокол выс­шего уровня, который может предпринять соответствующие действия по управлению потоком. (Биты FECN полезны для протоколов высших уровней, которые используют управление потоком, контролируемым пользователем, в то время как биты BECN являются значащими для тех протоколов, которые зависят от управления потоком, контролируемым источником («emitter-controlled»).

Бит «приемлемости отбрасывания» (DE) устанавливается DTE, чтобы сообщить сети Frame Relay о том, что какой-нибудь блок данных имеет более низшее значение, чем другие блоки данных и должен быть отвергнут раньше других блоков данных в том случае, если сеть начина­ет испытывать недостаток в ресурсах. Т.е. он представляет собой очень простой механизм приоритетов. Этот бит обычно устанавливается толь­ко в том случае, когда сеть перегружена.

Формат сообщений LMI

Сообщения LMI отправляются в блоках данных, которые характе­ризуются DLCI, специфичным для LMI (определенным в спецификации консорциума как DLCI=1023).

В сообщениях LMI заголовок базового протокола такой же, как в обычных блоках данных. Фактическое сообщение LMI начинается с че­тырех мандатных байтов, за которыми следует переменное число инфор­мационных элементов (IE). Формат и кодирование сообщений LMI ба­зируются на стандарте ANSI T1S1.

Первый из мандатных байтов (unnumbered information indicator — индикатор непронумерованной информации) имеет тот же самый фор­мат, что и индикатор блока непронумерованной информации LAPB (UI) с битом P/F, установленным на нуль.

Следующий байт называют «дискриминатор протокола» (protocol discriminator); он установлен на величину, которая указывает на «LMI». Третий мандатный байт (call reference-ссылка на обращение) всегда за­полнен нулями.

Последний мандатный байт является полем «типа сообщения» (message type). Определены два типа сообщений. Сообщения «запрос о состоянии» (status enquiry) позволяют устройствам пользователя делать запросы о состоянии сети. Сообщения «состояние» (status) являются от­ветом на сообщения-запросы о состоянии. Сообщения «продолжайте работать» (keepalives) (посылаемые через линию связи для подтвержде­ния того, что обе стороны должны продолжать считать связь действую­щей) и сообщения о состоянии PVC являются примерами таких сообще­ний; это общие свойства LMI, которые должны быть частью любой реа­лизации, соответствующей спецификации консорциума.

Сообщения о состоянии и запросы о состоянии совместно обеспе­чивают проверку целостности логического и физического каналов. Эта информация является критичной для окружений маршрутизации, так как алгоритмы маршрутизации принимают решения, которые базируют­ся на целостности канала.

За полем типа сообщений следуют несколько IE. Каждое IE состо­ит из одно-байтового идентификатора IE, поля длины IE и одного или более байтов, содержащих фактическую информацию.

Глобальная адресация

В дополнение к общим характеристикам LMI существуют не­сколько факультативных дополнений LMI, которые чрезвычайно полез­ны в окружении межсетевого объединения. Первым важным факульта­тивным дополнением LMI является глобальная адресация. Как уже отмечалось раньше, базовая (недополненная) спецификация Frame Relay обеспечивает только значения поля DLCI, которые идентифици­руют цепи PVC с локальным значением. В этом случае отсутствуют адре­са, которые идентифицируют сетевые интерфейсы или узлы, подсоеди­ненные к этим интерфейсам. Так как эти адреса не существуют, они не могут быть обнаружены с помощью традиционной техники обнаружения и резолюции адреса. Это означает, что при нормальной адресации Frame Relay должны быть составлены статистические карты, чтобы сообщать маршрутизаторам, какие DLCI использовать для обнаружения отдален­ного устройства и связанного с ним межсетевого адреса.

Дополнение в виде глобальной адресации позволяет использовать идентификаторы узлов. При использовании этого дополнения значения, вставленные в поле DLCI блока данных, являются глобально значимыми адресами индивидуальных устройств конечного пользователя (напри­мер, маршрутизаторов).

Глобальная адресация обеспечивает значительные преимущества в крупных комплексных объединенных сетях, так как в этом случае мар­шрутизаторы воспринимают сеть Frame Relay на ее периферии как обыч­ную LAN. Нет никакой необходимости изменять протоколы высших уровней для того, чтобы использовать все преимущества, обеспечивае­мые их возможностями.

Групповая адресация (multicusting)

Другой ценной факультативной характеристикой LMI является многопунктовая адресация. Группы многопунктовой адресации обозна­чаются последовательностью из четырех зарезервированных значений DLCI (от 1019 до 1022). Блоки данных, отправляемые каким-либо уст­ройством, использующим один из этих зарезервированных DLCI, тира­жируются сетью и отправляются во все выходные точки группы сданным обозначением. Дополнение о многопунктовой адресации определяет также сообщения LMI, которые уведомляют устройства пользователя о дополнении, ликвидации и наличии групп с многопунктовой адресаци­ей.

В сетях, использующих преимущества динамической маршрути­зации, маршрутная информация должна обмениваться между большим числом маршрутизаторов. Маршрутные сообщения могут быть эффек­тивно отправлены путем использования блоков данных с DLCI много­пунктовой адресации. Это обеспечивает отправку сообщений в конкрет­ные группы маршрутизаторов.

Реализация сети

Frame Relay может быть использована в качестве интерфейса к ус­лугам либо общедоступной сети со своей несущей, либо сети с оборудо­ванием, находящимся в частном владении. Обычным способом реализа­ции частной сети является дополнение традиционных мультиплексоров Т1 интерфейсами Frame Relay для информационных устройств, а также интерфейсами (не являющимися специализированными интерфейсами Frame Relay) для других прикладных задач, таких как передача голоса и проведение видео-телеконференций.

Обслуживание общедоступной сетью Frame Relay разворачивает­ся путем размещения коммутирующего оборудования Frame Relay в цен­тральных офисах (СО) телекоммуникационной линии. В этом случае пользователи могут реализовать экономические выгоды от тарифов на­числений за пользование услугами, чувствительных к трафику, и осво­бождены от работы по администрированию, поддержанию и обслужива­нию оборудования сети.

Для любого типа сети линии, подключающие устройства пользо­вателя к оборудованию сети, могут работать на скорости, выбранной из широкого диапазона скоростей передачи информации. Типичными яв­ляются скорости в диапазоне от 56 Kb/сек до 2 Mb/сек, хотя технология Frame Relay может обеспечивать также и более низкие и более высокие скорости.

Ожидается, что в скором времени будут доступны реализации, способные оперировать каналами связи с пропускной способностью свыше 45 Mb/сек (DS3).

Как в общедоступной, так и в частной сети факт обеспечения уст­ройств пользователя интерфейсами Frame Relay не является обязатель­ным условием того, что между сетевыми устройствами используется про­токол Frame Relay. В настоящее время не существует стандартов на оборудование межсоединений внутри сети Frame Relay. Таким образом, могут быть использованы традиционные технологии коммутации цепей, коммутации пакетов, или гибридные методы, комбинирующие эти тех­нологии.

 

SMDS

Switched Multimegabit Data Service (SMDS) (Служба коммутации данных мультимегабитного диапазона) является службой дейтаграмм с коммутацией пакетов, предназначенной для высокоскоростных инфор­мационных сообщений глобальных сетей. Обеспечивая пропускную способность, которая первоначально будет находиться в диапазоне от 1 до 34 Mg/сек, SMDS в настоящее время начинает повсеместно использо­ваться в общедоступных сетях передачи данных коммерческими сетями связи в результате реакции на две тенденции. Первая из них-это проли­ферация обработки распределенных данных и других прикладных задач, для реализации которых необходимы высокопроизводительные объеди­ненные сети. Второй тенденцией является уменьшающаяся стоимость и высокий потенциал полосы пропускания волоконно-оптического носи­теля, обеспечивающие жизнеспособность таких прикладных задач при их использовании в глобальных сетях.

SMDS описана в серии спецификаций, выпущенных Bell Communications Reseach (Bellcore) и принятых поставщиками оборудо­вания для телекоммуникаций и коммерческими сетями связи. Одна из этих спецификаций описывает SMDS Interface Protocol (SIP) (Протокол интерфейса SMDS), который является протоколом согласования между устройством пользователя (называемым также customer premises equip­ment — CPE — оборудованием в помещении заказчика) и оборудовани­ем сети SMDS. SIP базируется на стандартном протоколе IEEE для сетей крупных городов (MAN), т.е. на стандарте IEEE 802.6 Distribuited Queue Dual bus (DQDB) (Дублированная шина очередей к распределенной базе данных). При применении этого протокола устройства СРЕ, такие как роутеры, могут быть подключены к сети SMDS и пользоваться обслужи­ванием SMDS для высокоскоростных объединенных сетей.

Основы технологии

Доступ к SMDS обеспечивается либо через средства передачи с пропускной способностью 1.544-Mgps (DS-1 или Digital Signal 1), либо через средства передачи с пропускной способностью 44.736-Mgps (DS-3 или Digital Signal 3). Несмотря на то, что SMDS обычно описывается как обслуживание, базирующееся на волоконно-оптических носителях, до­ступ DS-1 может быть обеспечен либо через волоконно-оптический, ли­бо через базирующийся на меди носитель с достаточно хорошими пока­зателями характеристики погрешностей. Пункт разграничения между сетью SMDS частной компании — владельца сети связи и оборудовани­ем клиента называется интерфейсом абонент/сеть (SNI).

Единицы данных SMDS могут содержать в себе до 9,188 восьми­битовых байтов информации пользователя. Следовательно, SMDS спо­собен формировать все пакеты данных IEEE 802.3, IEEE 802.4, IEEE 802.5 и FDDI. Большой размер пакета согласуется с задачами высокоско­ростного обслуживания.

Адресация

Как и у других дейтаграммных протоколов, единицы данных SMDS несут адрес как источника, так и пункта назначения. Получатель единицы данных может использовать адрес источника для возврата дан­ных отправителю и для выполнения таких функций, как разрешение адреса (отыскание соответствия между адресами высших уровней и адре­сами SMDS). Адреса SMDS являются 10-значными адресами, напомина­ющими обычные телефонные номера.

Кроме того, SMDS обеспечивает групповые адреса, которые поз­воляют отправлять одну информационную единицу, которая затем до­ставляется сетью нескольким получателям. Групповая адресация анало­гична многопунктовой адресации в локальных сетях и является ценной характеристикой для прикладных задач объединенных сетей, где она Ши­роко используется для маршрутизации, разрешения адреса и динамичес­кого нахождения ресурсов сети (таких, как служебные файловые процес­соры).

SMDS обеспечивает несколько других характеристик адресации. Адреса источников подтверждаются сетью для проверки законности на­значения рассматриваемого адреса тому SNI, который является его ис­точником. Таким образом пользователи защищаются от обманного при­своения адреса (address spoofing), когда какой-нибудь отправитель выдает себя за другого отправителя. Возможна также отбраковка (экра­нирование) адресов источника и пункта назначения. Отбраковка адресов источника производится в тот момент, когда информационные единицы уходят из сети, в то время как отбраковка адресов пункта назначения Производится в момент входа информационных единиц в сеть. Если ад­реса не являются разрешенными адресами, то доставка информацион­ной единицы не производится. При наличии адресного экранирования абонент может организовать собственную виртуальную цепь, которая исключает ненужный трафик. Это обеспечивает абоненту экран для за­щиты исходных данных и способствует повышению эффективности, так как устройствам, подключенным к SMDS, не обязательно тратить ресур­сы на обработку ненужного трафика.

Классы доступа

Чтобы приспособиться к широкому диапазону требований трафи­ка и возможностей оборудования, SMDS обеспечивает ряд классов до­ступа. Различные классы доступа определяют различные максимальные поддерживаемые скорости передачи информации, а также допустимую степень разбивки при отправке пакетов в сеть SMDS.

В интерфейсах скоростей DS-3 классы доступа реализуются через алгоритмы управления разрешением на передачу очередного пакета дан­ных. Эти алгоритмы отслеживают равновесие разрешений на передачу очередного пакета данных для каждого интерфейса заказчика. Разреше­ния даются на основе принципа периодичности, вплоть до определенно­го максимума. Затем баланс разрешений декрементируется по мере от­сылки пакетов в сеть.

Работа схемы управления разрешением на передачу очередного пакета в значительной степени ограничивает работу оборудования заказ­чика до некоторой поддерживаемой, или средней скорости передачи ин­формации. Эта средняя скорость передачи меньше пропускной способ­ности устройства доступа DS-3 при полной информационной загрузке. Для интерфейса доступа DS-3 обеспечиваются 5 классов доступа, соот­ветствующих средним скоростям передачи информации 4, 10, 16, 25 и 34 Mb/сек. Схема управления разрешением на передачу непригодна для ин­терфейсов доступа со скоростями DS-1.

Протокол интерфейса SMDS (SIP)

Доступ к сети SMDS осуществляется через SIP. SIP базируется на Протоколе DQDB, определяемом стандартом IEEE 802.6 MAN. Прото­кол DQDB определяет схему управления доступом к носителю, которая Позволяет объединять между собой множество систем через две однона­правленные логические шины.

В соответствии с IEEE 802.6, стандарт DQDB может быть исполь­зован для построения частных, базирующихся на волоконно-оптических носителях сетей MAN, поддерживающих различные прикладные задачи, в том числе передачу данных, голоса и видеосигналов. Этот протокол был выбран в качестве базиса для SIP по той причине, что это был откры­тый стандарт, который мог обеспечить все характеристики обслужива­ния SMDS и совместимость со стандартами передачи для коммерческих линий связи, а также с новыми стандартами для Broadband ISDN (BISDN). По мере совершенствования и распространения технологии BISDN, коммерческие линии связи собираются обеспечить не только SMDN, но также и широкополосное видео и речевое обслуживание.

Для сопряжения с сетями SMDS необходима только часть прото­кола ШЕЕ 802.6, касающаяся передачи данных без установления соеди­нения. Поэтому SIP не определяет поддержку применений, связанных с передачей голоса или видеосигналов.

Если протокол DQDB используется для получения доступа к сети SMDS, то результатом его работы является «доступ DQDB» (access DQDB). Термин «доступ DQDB» отличает работу протокола DQDB в ин­терфейсе SNI от его работы в других окружениях (таких, как внутри сети SMDS). Один переключатель в сети SMDS воздействует на доступ DQDB как одна станция, в то время как оборудование заказчика воздействует на доступ DQDB как одна или более станций.

Так как протокол DQDB предназначался для поддержки инфор­мационных и неинформационных систем, а также потому, что это про­токол управления коллективным доступом к среде, он является относи­тельно сложным протоколом. Он состоит из двух частей:

♦                Синтаксиса протокола

♦                Алгоритма распределенного доступа с организацией очереди, который назначает управление коллективным доступом к носителю

 

Конфигурация СРЕ

Существуют две возможные конфигурации оборудования СРЕ для получения доступа DQDB к сети SMDS. При конфигурации с одним СРЕ доступ DQDB просто соединяет переключатель в коммерческой се­ти и одну станцию, принадлежащую абоненту (СРЕ). Для конфигурации с большим числом СРЕ, доступ DQDB состоит из переключателя в сети и множества объединенных СРЕ в местоположении абонента. Для вто­рой конфигурации, все СРЕ должны принадлежать одному и тому же абоненту.

Для случая с одним СРЕ, доступ DQDB фактически представляет собой просто подсеть DQDB из двух узлов. Каждый из этих узлов (пере-

КЛЮчатель и СРЕ) передают данные другому через однонаправленную Логическую шину. Конкуренция на получение этой шины отсутствует, ТОК как других станций нет. Поэтому нет необходимости использовать алгоритм распределенного доступа с организацией очереди. При отсут­ствии той сложности, которую создает применение алгоритма распреде­ленного доступа с организацией очереди, SIP для конфигурации с одним СРЕ намного проще, чем SIP для конфигурации с большим числом СРЕ.

Уровни SIP

SIP может быть логически разделен на 3 уровня.

Уровень 3

Задачи, выполняемые уровнем 3 SIP, включают в себя формиро­вание пакета «единиц данных обслуживания SMDS» (service data units (SDU)) в заголовке и концевике уровня 3. Затем «единицы данных про­токола» (protocol data units (PDU)) разбиваются на PDU уровня 2 таким Образом, чтобы соответствовать спецификациям уровня 2.

PDU уровня 3 SIP достаточно сложна.

Поля со знаком Х+ не используются средствами SMDS; они при­сутствуют в протоколе для того, чтобы обеспечить выравнивание форма­та SIP с форматом протокола DQDB. Значения, помещенные в этих по­лях оборудованием СРЕ, должны быть доставлены сетью в Неизмененном виде.

Два резервных поля (reserved) должны быть заполнены нулями. Два поля BEtag содержат идентичные значения и используются для фор­мирования связи между первым и последним сегментами, или «единица­ми данных протокола» (PDU) уровня 2 одной из PDU уровня 3 SIP. Эти Поля могут быть использованы для определения условия, при котором Как последний сегмент одной PDU уровня 3, так и первый сегмент сле­дующей PDU уровня 3 потеряны, что приводит к приему неисправной PDU уровня 3.

Адреса пункта назначения (destination) и источника (source) со­стоят из двух частей: типа адреса (address type) и адреса (address). Тип ад­реса для обоих случаев занимает четыре наиболее значимых бита данно­го поля. Если адрес является адресом пункта назначения, то тип адреса Может представлять собой либо «1100», либо «1110». Первое значение Обозначает 60-битовый индивидуальный адрес, в то время как второе Значение обозначает 60-битовый групповой адрес. Если адрес является адресом источника, то поле типа адреса может означать только индиви­дуальный адрес.

Bellcore Technical Advisories (Техническое Консультативное За­ключение Bellcore) определяет, каким образом у адресов, формат кото­рых согласуется с North American Numbering Plan (NANP), должны быть закодированы адресные поля источника и места назначения. В этом слу­чае четыре наиболее значащих бита каждого из подполей адреса источ­ника и пункта назначения содержат значение «0001», которое является международным кодом страны для Северной Америки. Следующие 40 битов содержат значения 10-значных адресов SMDS, закодированных в двоично-десятичных числах (BCD) и выровненных в соответствии с NANP. Последние 16 битов (наименее значащих) заполнены незнача­щей информацией (единицами).

Поле «идентификатора протокола высшего уровня» (higher-layer protocol identifier) указывает, какой тип протокола заключен в информа­ционном поле. Это значение является важным для систем, использую­щим сеть SMDS (таких, как роутеры Cisco), но оно не обрабатывается и не изменяется сетью SMDS.

Поле «длины расширения заголовка» (header extesion length (HEL)) указывает на число 32-битовых слов в поле расширения заголов­ка. В настоящее время установлен размер этого поля для SMDS, равный 12 байтам. Следовательно, значение HEL всегда «0011».

Поле расширения заголовка (header extension (НЕ)) в настоящее время определяется как имеющее два назначения. Одно из них — содер­жать номер версии SMDS, который используется для определения вер­сии протокола. Второе — сообщать о «значении для выбора несущей» (carrier selection value), которое обеспечивает возможность выбирать конкретную несущую межобмена для того, чтобы переносить трафик SMDS из одной локальной коммерческой сети связи в другую. При необ­ходимости в будущем может быть определена другая информация, о ко­торой будет сообщаться в поле расширения заголовка.

Уровень 2

PDU уровня 3 сегментируются на PDU уровня 2 с одинаковым размером (53-восьмибитовых байта), которые часто называют «слотами» (slots) или «секциями» (cells).

Поле «управления доступом» (access control) PDU уровня 2 SIP со­держит различные значения, зависящие от направления информацион­ного потока. Если слот отправлен из переключателя в СРЕ, то важным является только указание о том, содержит или нет данное PDU информа­цию. Если слот отправлен из СРЕ в переключатель, и при этом конфигу­рация представляет собой конфигурацию с несколькими СРЕ, то это по­ле может также содержать биты запроса, которые обозначают запросы шины для этих слотов, соединяющей переключатель и СРЕ. Дальнейшие подробности об использовании этих битов запроса для реализации уп­равления распределенным доступом к среде с организацией очереди мо­гут быть получены из стандарта IEEE 802.6.

Поле «информации управления сетью» (network control informa­tion) может содержать только два возможных значения. Одна из двух конкретных структур битов включается в том случае, если PDU содержит информацию; другая используется, когда она отсутствует.

Поле «типа сегмента» (segment type) указывает, является ли данная PDU уровня 2 начальным, последним или каким-нибудь слотом из сере­дины PDU уровня 3.

Поле «идентификатора (ID) сообщения» (message ID) обеспечива­ет связь PDU уровня 2 с каким-либо PDU уровня 3. ID сообщения оди­наково для всех сегментов данного PDU уровня 3. Для доступа DQDB с множеством СРЕ, PDU, выходящие из разных СРЕ, должны иметь раз­ные ID сообщения. Это позволяет сети SMDS, принимающей чередую­щиеся слоты от различных PDU уровня 3, ассоциировать каждый PDU уровня 2 с соответствующим PDU уровня 3. Следующие друг за другом PDU уровня 3 из одного и того же СРЕ могут иметь идентичные ID сооб­щения. Это не вносит никакой неопределенности, так как любой отдель­ный СРЕ должен отправить все PDU уровня 2, входящие в какой- либо PDU уровня 3, прежде чем он приступит к отправке PDU уровня 2, при­надлежащих к другому PD U уровня 3.

Поле «единицы сегментации» (segmentation unit) является инфор­мационной частью PDU. В том случае, когда PDU уровня 2 не заполне­на, это поле заполняется нулями.

Поле «длины полезной нагрузки» (payload length) указывает, какое число байтов PDU уровня 3 фактически содержится в поле единицы сег­ментации. Если данная PDU уровня 2 не заполнена, то это поле также за­полняется нулями.

И наконец, поле «CRC полезной нагрузки» (payload CRC) содер­жит 10-битовое значение «проверки при помощи циклического избы­точного кода» (cyclic redundancy check (CRC)), используемое для обнару­жения неисправностей в полях типа сегмента, ID сообщений, единицы сегментации, длины полезной нагрузки и CRC полезной нагрузки. Дан­ная проверка CRC не охватывает поля информации управления досту­пом или управления сетью.

Уровень 1

Уровень 1 SIP обеспечивает протокол физического канала, кото­рый действует при скоростях DS-3 или DS-1 между СРЕ и сетью. Уро­вень 1 SIP разделен на 2 части: подуровень системы передачи (transmis­sion system) и Протокол конвергенции физического уровня (Physical Layer Convergence Protocol (PLCP)). Первая часть определяет характери­стики и метод подключения к каналу передачи, т.е. DS-3 или DS-1. Вто­рая часть определяет, каким образом должны быть организованы PDU уровня 2 или слоты в зависимости от блока данных DS-3 или DS-1, а так­же часть информации управления.

Так как SIP базируется на IEEE 802.6, у него есть преимущество — совместимость с будущими интерфейсами BISDN, которые обеспечат применения, связанные не только с передачей данных, но также и видео­сигналов и голоса. Однако ценой обеспечения этой совместимости стали некоторые непроизводительные затраты протокола, которые необходи­мо учитывать при подсчете общей пропускной способности, которую можно получить при использовании SIP. Общая полоса пропускания че­рез доступ DQDB DS-3, доступная для данных пользователя PDU уров­ня 3, составляет примерно 34 Mb/сек. Через доступ DS-1 может быть пе­ренесено примерно 1.2 Mb/сек информации пользователя.

Использование протокола «управления доступом к носителю» (MAC) IEEE 802.6 MAN в качестве базиса для SMDS SIP означает, что возможна локальная связь между СРЕ, совместно использующих один и тот же доступ DQDB. Часть этой локальной связи будет видимой для пе­реключателя, обслуживающего SNI, а часть нет. Поэтому переключатель должен использовать адрес пункта назначения единицы данных, чтобы дифференцировать информационные единицы, предназначенные для передач SMDS, и информационные единицы, предназначенные для ло­кальной передачи между несколькими СРЕ, совместно использующими один доступ DQDB.

 

Реализация сети

Внутри коммерческой сети возможность коммутации пакетов на большой скорости, которая необходима для SMDS, может быть обеспе­чена применением нескольких различных технологий. В настоящее вре­мя в ряд сетей вводятся переключатели, базирующиеся на технологии MAN, например, на стандарте DQDB. Ряд Technical Advisories (Техниче­ских консультативных заключений), выпущенных Bellcore, определяют требования стандарта на сетевое оборудование для таких функций, как:

♦       Сетевые операции

♦                Измерение частоты использования сети для предъявления счета

♦                Интерфейс между локальной коммерческой сетью и отдаленной коммерческой сетью

♦                Интерфейс между двумя переключателями в пределах одной и той же коммерческой сети.

♦                Управление клиентами сети

Как уже отмечалось, протокол IEEE 802.6 и SIP были специально разработаны так, чтобы соответствовать основному протоколу BISDN, называемому «Режим асинхронной передачи» (ATM). ATM и IEEE 802.6 принадлежат к классу протоколов, часто называемых протоколами «бы­строй коммутации пакетов» или «реле сегментов» (cell relay). Эти прото­колы организуют информацию в небольшие, с фиксированными разме­рами сегменты (в соответствии с терминологией SIP, это PDU уровня 2). Сегменты с фиксированными размерами могут обрабатываться и комму­тироваться в аппаратуре на очень высоких скоростях. Это накладывает жесткие ограничения на характеристики задержки, делая протоколы ре­ле сегментов пригодными для применений, связанных с голосом и ви­деосигналами. После того, как станет доступным коммутирующее обо­рудование, базирующееся на ATM, эта технология также будет внедрена и сети, обеспечивающие SMDS.

AppleTalk

В начале 1980 гг. Apple Computer готовилась к выпуску компьюте­ра Macintosh. Инженеры компании знали, что в скором времени сети станут насущной необходимостью, а не просто интересной новинкой. Они хотели также добиться того, чтобы базирующаяся на компьютерах Macintosh сеть была бесшовным расширением интерфейса пользователя Macintosh, совершившим подлинную революцию в этой области. Имея в виду эти два фактора, Apple решила встроить сетевой интерфейс в каж­дый Macintosh и интегрировать этот интерфейс в окружение настольной ныч ислительной машины. Новая сетевая архитектура Apple получила на­звание Apple Talk.

Хотя Apple Talk является патентованной сетью, Apple опубликова­ли характеристики Apple Talk, пытаясь поощрить разработку при участии Третьей стороны. В настоящее время большое число компаний успешно сбывают на рынке базирующиеся на Apple Talk изделия; в их числе Novell, Inc. и Microsoft Corparation.

Оригинальную реализацию Apple Talk, разработанную для ло­кальных рабочих групп, в настоящее время обычно называют Apple Talk Phase I. Однако после установки свыше 1.5 мил. компьютеров Macintosh в течение первых пяти лет существования этого изделия, Apple обнару­жила, что некоторые крупные корпорации превышают встроенные воз­можности Apple Talk Phase I, поэтому протокол был модернизирован. Расширенные протоколы стали известны под названием Apple Talk Phase II. Они расширили возможности маршрутизации Apple Talk, обеспечив их успешное применение в более крупных сетях.

Основы технологии

Apple Talk была разработана как система распределенной сети клиент-сервер. Другими словами, пользователи совместно пользуются сетевыми ресурсами (такими, как файлы и принтеры). Компьютеры, обеспечивающие эти ресурсы, называются служебными устройствами (servers); компьютеры, использующие сетевые ресурсы служебных уст­ройств, называются клиентами (clients). Взаимодействие со служебными устройствами в значительной степени является прозрачным для пользо­вателя, так как сам компьютер определяет местоположение запрашивае­мого материала и обращается к нему без получения дальнейшей инфор­мации от пользователя. В дополнение к простоте использования, распределенные системы также имеют экономические преимущества по сравнению с системами, где все равны, так какважные материалы могут быть помещены в нескольких, а не во многих местоположениях.

Apple Talk относительно хорошо согласуется с эталонной моделью

OSI.

Доступ к среде

Apple разработала AppleTalk таким образом, чтобы он был незави­симым от канального уровня. Другими словами, теоретически он может работать в дополнение к любой реализации канального уровня. Apple обеспечивает различные реализации канального уровня, включая Ethernet, Token Ring, FDDI и LocalTalk. Apple ссылается на AppleTalk, работающий в Ethernet, как на EtherTalk, в Token Ring — как на TokenTalk и в FDDI - как на FDDITalk.

LocalTalk — это запатентованная компанией Apple система досту­па к носителю. Он базируется на конкуренции на получение доступа, то­пологии объединения с помощью шины и передаче сигналов базовой по­лосы (baseband signaling) и работает на носителе, представляющим собой экранированную витую пару, со скоростью 230.4 Kb/сек. Физическим интерфейсом является RS-422; это сбалансированный интерфейс для передачи электрических сигналов, поддерживаемый интерфейсом RS-449. Сегменты LocalTalk могут переноситься на расстояния до 300 метров и обеспечивать до 32 узлов.

Сетевой уровень

Назначения адреса протокола

Для обеспечения минимальных затрат, связанных с работой адми­нистратора сети, адреса узлов AppleTalk назначаются динамично. Когда Macintosh, прогоняющий AppleTalk, начинает работать, он выбирает ка­кой-нибудь адрес протокола (сетевого уровня) и проверяет его, чтобы убедиться, что этот адрес используется в данный момент. Если это не так, то этот новый узел успешно присваивает себе какой-нибудь адрес. Если этот адрес используется в данный момент, то узел с конфликтным адре­сом отправляет сообщение, указывающее на наличие проблемы, а новый узел выбирает другой адрес и повторяет этот процесс.

Фактические механизмы выбора адреса AppleTalk зависят от но­сителя. Для установления связи адресов AppleTalk с конкретными адре­сами носителя используется протокол разрешения адреса AppleTalk (AARP). AARP также устанавливает связи между адресами других прото­колов и аппаратными адресами. Если пакет протоколов AppleTalk или любого другой пакет протоколов должен отправить пакет данных в дру­гой сетевой узел, то адрес протокола передается в AARP. AARP сначала проверяет адресный кэш, чтобы определить, является ли уже установ­ленной связь между адресом этого протокола и аппаратным адресом. Ес­ли это так, то эта связь передается в запрашивающий пакет протоколов. Если это не так, то AARP инициирует широковещательное или много-пунктовое сообщение, запрашивающее об аппаратном адресе данного протокольного адреса. Если широковещательное сообщение доходит до узла с этим протокольным адресом, то этот узел в ответном сообщении указывает свой аппаратный адрес. Эта информация передается в запра­шивающий пакет протоколов, который использует этот аппаратный ад­рес для связи с этим узлом.

Сетевые объекты

AppleTalk идентифицирует несколько сетевых объектов. Самым простым является узел (node), который является просто любым устрой­ством, соединенным с сетью AppleTalk. Наиболее распространенными узлами являются компьютеры Macintosh и лазерные принтеры, однако многие другие компьютеры также способны осуществлять связь AppleTalk, в том числе компьютеры IBM PC, Digital Equipment Corparation VAX и различные АРМ. Следующим объектом, определяе­мым AppleTalk, является сеть. Сеть AppleTalk представляет собой просто отдельный логический кабель. Хотя этот логический кабель часто явля­ется отдельным физическим кабелем, некоторые вычислительные цент­ры используют мосты для объединения нескольких физических кабелей. И наконец, зона (zone) AppleTalk является логической группой из не­скольких сетей (возможно находящихся далеко друг от друга).

Протокол доставки дейтаграмм (DDP)

Основным протоколом сетевого уровня AppleTalk является прото­кол DDP. DDP обеспечивает обслуживание без установления соедине­ния между сетевыми гнездами. Гнезда могут назначаться либо статисти­чески, либо динамически. Адреса AppleTalk, назначаемые DDP, состоят из 2 компонентов: 16-битового номера сети (network number) и 8-битово­го номера узла (node number). Эти два компонента обычно записывают­ся в виде десятичных номеров, разделенных точкой (например, 10.1 оз­начает сеть 10, узел 1). Если номер сети и номер узла дополнены 8-битовым гнездом (socket), обозначающим какой-нибудь особый про­цесс, то это означает, что в сети задан какой-нибудь уникальный про­цесс.

AppleTalk Phase II делает различие между нерасширенными (nonextended) и расширенными (extended) сетями. В нерасширенных се­тях, таких как LocalTalk, номер каждого узла AppleTalk уникален. Нерас­ширенные сети были единственным типом сети, определенным в AppleTalk Phase I. В расширенных сетях, таких как EtherTalk и TokenTalk, уникальной является комбинация номер каждой сети/номер узла.

Зоны определяются управляющим сети AppleTalk в процессе кон­фигурации роутера. Каждый узел AppleTalk принадлежит к отдельной конкретной зоне. Расширенные сети могут иметь несколько зон, кото­рые ассоциируются с ними. Узлы в расширенных сетях могут принадле­жать к любой отдельной зоне, которая ассоциируется с этой расширен­ной сетью.

Протокол поддержки маршрутной таблицы (RTMP)

Протокол, который организует и поддерживает маршрутные таб­лицы AppleTalk, называется Протоколом поддержки маршрутной табли­цы (RTMP). Маршрутные таблицы RTMP содержат данные о каждой се­ти, до которой может дойти дейтаграмма. В эти данные входит порт роутера, который ведет к сети пункта назначения, ID узла следующего роутера, который принимает данный пакет, расстояние до сети назначе­ния, выраженное числом пересылок, и текущее состояние этих данных (хорошее, подозрительное или плохое). Периодический обмен маршрут­ными таблицами позволяет роутерам объединенных сетей гарантировать обеспечение непротиворечивой текущей информацией.

Протокол привязки по именам AppleTalk (Name Binding Protocol — NBP) устанавливает связь имен AppleTalk (которые выражаются как объекты, видимые для сети — network-visible entities, или NVE) с адреса­ми. NVE является адресуемой сетью AppleTalk услугой, такой как гнездо. NVE ассоциируются с более, чем одним именем объектов и перечнем ат­рибутов. Имена объектов представляют собой последовательность сим­волов, например такую: printer@netl, в то время как перечень атрибутов определяет характеристики NVE.

Связь между NVE с присвоенными именами и сетевыми адресами устанавливается через процесс привязки имени. Привязка имени может быть произведена в момент запуска узла или динамично, непосредствен­но перед первым использованием. NBP управляет процессом привязки имени, в который входят регистрация имени, подтверждение имени, стирание имени и поиск имени.

Зоны позволяют проводить поиск имени в группе логически свя­занных узлов. Чтобы произвести поиск имен в пределах какой-нибудь зоны, отправляется запрос о поиске в местный роутер, который рассыла­ет широковещательный запрос во все сети, которые имеют узлы, принад­лежащие заданной зоне.

Протокол информации зоны (Zone Information Protocol — ZIP) координирует эти действия.

ZIP поддерживает соответствие номер сети/номер зоны в инфор­мационных таблицах зоны (zone information tables-ZIT). ZIT хранятся в роутерах, которые являются основными пользователями ZIP, однако ко­нечные узлы используют ZIP в процессе запуска для выбора своих зон и получения межсетевой информации о зонах. ZIP использует маршрут­ные таблицы RTMP для отслеживания изменений в топологии сети. Ес­ли ZIP находит данные о маршрутной таблице, которых нет в данной ZIT, она образует запись данных о новой ZIT.

Транспортный уровень

Транспортный уровень AppleTalk реализуется двумя основными протоколами AppleTalk: AppleTalk Transaction Protocol (ATP) (Протокол 1ранзакций AppleTalk) и AppleTalk Data Stream Protocol (ADSP) (Прото­кол потока данных AppleTalk). ATP является транзакционно-ориентиро-ванным, в то время как ADSP является ориентированным по потоку дан­ных.

Протокол транзакций AppleTalk (ATP)

ATP является одним из протоколов транспортного уровня Appletalk. ATP пригоден для применений, базирующихся на транзакци­ях, которые можно встретить в банках или магазинах розничной торгов­ли.

В транзакции АТР входят запросы (от клиентов) (requests) и отве­ты (от служебных устройств) (replies). Каждая пара запрос/ответ имеет отдельный ID транзакции. Транзакции имеют место между двумя гнез­дами клиентов. АТР использует транзакции «точно-один раз» (exactly once — ХО) и «по крайней мере один раз» (at-least-once — ALO), Тран­закции ХО требуются в тех ситуациях, когда случайное выполнение транзакции более одного раза неприемлемо. Банковские транзакции яв­ляются примером таких неидемпотентных (nonidempotent) ситуаций (ситуаций, когда повторение какой-нибудь транзакции вызывает про­блемы, что достигается тем, что делаются недействительными данные, участвующие в данной транзакции).

АТР способен выполнять наиболее важные функции транспорт­ного уровня, в том числе подтверждение о приеме данных и повторную передачу, установление последовательности пакетов, а также фрагмен-тирование и повторную сборку. АТР ограничивает сегментирование со­общений до 8 пакетов; пакеты АТР не могут содержать более 578 инфор­мационных байтов.

Протокол потока данных AppleTalk (ADSP)

ADSP является другим важным протоколом транспортного уров­ня Apple Talk. Как видно из его названия, ADSP является ориентирован­ным по потоку данных, а не по транзакциям. Он организует и поддержи­вает полностью дублированный поток данных между двумя гнездами в объединенной сети AppleTalk.

ADSP является надежным протоколом в том плане, что он гаран­тирует доставку байтов в том же порядке, в каком они были отправлены, а также то, что они не будут дублированы. ADSP нумерует каждый байт, чтобы отслеживать отдельные элементы потока данных.

ADSP также определяет механизм управления потоком. Пункт на­значения может в значительной степени замедлять передачи источника путем сокращения размера объявленного окна на прием.

ADSP также обеспечивает механизм сообщений управления «вы­хода из полосы» (out-of-band) между двумя объектами AppleTalk. В каче­стве средства для перемещения сообщений управления выхода из поло­сы между двумя объектами AppleTalk используются пакеты «внимания» (attention packets). Эти пакеты используют отдельный поток номеров по­следовательностей, чтобы можно было отличать их от обычных пакетов данных ADSP.

Протоколы высших уровней

AppleTalk обеспечивает несколько протоколов высшего уровня. Протокол сеансов AppleTalk (AppleTalk Session Protocol — ASP) органи­зует и поддерживает сеансы (логические диалоги) между клиентом AppleTalk и служебным устройством. Протокол доступа к принтеру (Printer Access Protocol — PAP) AppleTalk является ориентированным по связи протоколом, который организует и поддерживает связи между клиентами и служебными устройствами (использование термина printer в заголовке этого протокола является просто исторической традицией). Эхо-протокол AppleTalk (AppleTalk Echo Protocol — AEP) является очень простым протоколом, генерирующим пакеты, которые могут быть ис­пользованы для проверки способности различных узлов сети создавать повторное эхо. И наконец, Протокол ведения картотеки AppleTalk (AppleTalk Filing Protocol — AFP) помогает клиентам коллективно ис­пользовать служебные файлы в сети.

DECnet

Digital Equipment Corporation (Digital) разработала семейство про­токолов DECnet с целью обеспечения своих компьютеров рациональ­ным способом сообщения друг с другом. Выпущенная в 1975 г. первая версия DECnet обеспечивала возможность сообщения двух напрямую подключенных миникомпьютеров PDP-11. В последние годы Digital включила поддержку для непатентованных протоколов, однако DECnet по-прежнему остается наиболее важным из сетевых изделий, предлагае­мых Digital.

В настоящее время выпущена пятая версия основного изделия DECnet (которую иногда называют Phase V, а в литературе компании Digital — DECnet/OSI). DECnet Phase V представляет собой надлежащим образом расширенный набор комплекта протоколов OSI, поддерживаю­щий все протоколы OSI, а также несколько других патентованных и стандартных протоколов, которые поддерживались предыдущими вер­сиями DECnet. Что касается ранее внесенных изменений в протокол, DECnet Phase V совместим с предыдущей версией (т.е. Phase IV).

 

Архитектура цифровой сети (DNA)

В противоположность бытующему мнению, DECnet вовсе не яв­ляется архитектурой сети, а представляет собой ряд изделий, соответст­вующих Архитектуре Цифровой сети (Digital Network Architecture — DNA) компании Digital. Как и большинство других сложных сетевых ар­хитектур, поставляемых крупными поставщиками систем, DNA поддер­живает большой набор как патентованных, так и стандартных протоко­лов. Перечень технологий, которые поддерживает DNA, постоянно рас­тет по мере того, как Digital реализует новые протоколы.

Доступ к среде

DNA поддерживает различные реализации физического и каналь­ного уровней. Среди них такие известные стандарты, как Ethernet, Token Ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI), IEEE 802..2 и X.25. DNA также предлагает протокол канального уровня для традиционного двух­точечного соединения, который называется Digital Data Communications Message Protocol (DDCMP) (Протокол сообщений цифровой связи) и шину с пропускной способностью 70 Мб/с, используемую для группы абонентов VAX, которая называется Computer-room Interconnect bus (CI bus) (шина межсоединений машинного зала).

Сетевой уровень

DECnet поддерживает сетевые уровни как без установления со­единения, так и с установлением соединения. Оба сетевых уровня реали­зуются протоколами OSI. Реализации без установления соединения ис­пользуют Connectionless Network Protocol (CLNP) (Протокол сети без установления соединения) и Connectionless Network Service (CLNS) (Ус­луги сети без установления соединения). Сетевой уровень с установлени­ем соединения использует Х.25 Packet-Level Protocol (PLP) (Протокол пакетного уровня), который также известен как Х.25 level 3 (Уровень 3 Х.25), и Connection-Mode Network Protocol (CMNP) (Протокол сети с ус­тановлением соединения).

Хотя в DECnet Phase V значительная часть DNA была приведена в соответствие с OSI, уже в DECnet Phase IV маршрутизация была очень схожа с маршрутизацией OSI. Маршрутизация DNA Phase V включает в себя маршрутизацию OSI (ES-IS и IS-IS) и постоянную поддержку про­токола маршрутизации DECnet Phase IV.

Формат блока данных маршрутизации DECnet

Phase IV

Протокол маршрутизации DECnet Phase IV имеет несколько от­личий от IS-IS. Одно из них-это разница в заголовках протоколов.

Первое поле в заголовке маршрутизации DNA Phase IV-это поле флагов маршрутизации (routing flags), которое состоит из: return-to-sender

бит возврата получателю, если он задан, то указывает, что данный пакет возвращается в источник.

retum-to-sender request

бит запроса о возврате получателю, если он задан, то указывает на то, что запрашиваемые пакеты должны быть возвращены в источник, ес­ли они не могут быть доставлены в пункт назначения.

IntraLAN

бит intraLAN, который устанавливается по умолчанию. Если роу­тер обнаружит, что две сообщающиеся конечные системы не принадле­жат одной и той же подсети, он исключает этот бит.

Другие биты, которые обозначают формат заголовка, указывают, применялась ли набивка, и выполняют другие функции.

За полем флагов маршрутизации идут поля узла пункта назначе­ния (destination node) и узла источника (source node), которые обознача­ют сетевые адреса узлов пункта назначения и узла источника.

Последнее поле в заголовке маршрутизации DNA Phase IV — поле траверсированных узлов (nodes traversed), которое показывает число уз­лов, которые пересек пакет на пути к пункту назначения. Это поле обес­печивает реализацию подсчета максимального числа пересылок для то­го, чтобы можно было удалить из сети вышедшие из употребления пакеты.

DECnet различает два типа узлов: конечные узлы и узлы маршру­тизации. Как конечные узлы, так и узлы маршрутизации могут отправ­лять и принимать информацию, но обеспечивать услуги маршрутизации Для других узлов DECnet могут только узлы маршрутизации.

Маршрутные решения DECnet базируются на затратах (cost) — ар­битражном показателе, назначаемом администратором сети для исполь­зования при сравнении различных путей через среду объединенной сети. Затраты обычно базируются на числе пересылок, ширине полосы носи­теля и других показателях. Чем меньше затраты, тем лучше данный тракт. Если в сети имеют место неисправности, то протокол маршрутизации DECnet Phase IV использует значения затрат для повторного вычисления Наилучшего маршрута к каждому пункту назначения.

Адресация

Адреса DECnet не связаны с физическими сетями, к которым под­ключены узлы. Вместо этого DECnet размещает главные вычислитель­ные машины, используя пары адресов область/узел (area/node address). В диапазон значений адресов области входят значения от 1 до 63 (включи­тельно). Адрес узла может иметь значение от 1 до 1023 (включительно). Следовательно, каждая область может иметь 1023 узла, а в сети DECnet адресация может быть произведена примерно к 65,000 узлам. Области могут перекрывать несколько роутеров, и отдельный кабель может обес­печивать несколько областей. Следовательно, если какой-нибудь узел имеет несколько сетевых интерфейсов, то он использует один и тот же адрес область/узел для каждого интерфейса.

Главные вычислительные машины DECnet не используют адреса уровня MAC (Media Access Control — Управление доступом к носителю), назначаемые производителем. Вместо этого адреса сетевого уровня встраиваются в адреса уровня MAC в соответствии с алгоритмом, кото­рый перемножает номер области на 1024 и прибавляет к результату но­мер узла. Результирующий 16-битовый десятичный адрес преобразуется в шестнадцатеричное число и добавляется к адресу AA00.0400 таким об­разом, что байты оказываются переставленными, так что наименее зна­чимый байт оказывается первым. Например, адрес 12.75 DECnet стано­вится числом 12363 (основание 10), которое равняется числу 304В (основание 16). После этого адрес с переставленными байтами добавля­ется к стандартному префиксу адреса MAC DECnet; результирующим адресом является выражение АА00.0400.4В30.

 

Уровни маршрутизации

Узлы маршрутизации DECnet называются либо роутерами Уровня 1, либо роутерами Уровня 2. Роутер Уровня 1 сообщается с конечными узлами и с другими роутерами Уровня 1 в отдельной конкретной облас­ти. Роутеры Уровня 2 сообщаются с роутерами Уровня 1 той же самой об­ласти и роутерами Уровня 2 других областей. Таким образом, роутеры Уровня 1 и Уровня 2 вместе формируют иерархическую схему маршрути­зации.

Конечные системы отправляют запросы о маршрутах в назначен­ный роутер Уровня 1. На роль назначенного роутера выбирается роутер Уровня 1 с наивысшим приоритетом. Если два роутера имеют одинако­вый приоритет, то назначенным роутером становится тот, который име­ет большее число узлов. Конфигурацию приоритета любого роутера можно выбирать ручным способом, вынуждая его на роль назначенного роутера.

В любой области может быть несколько роутеров Уровня 2. Если роутеру Уровня 1 необходимо отправить пакет за пределы своей области, он направляет этот пакет какому-нибудь роутеру Уровня 2 в этой же об­ласти. В некоторых случаях этот роутер Уровня 2 может не иметь опти­мального маршрута к пункту назначения, однако конфигурация узловой сети обеспечивает такую степень устойчивости к ошибкам, которая не может быть обеспечена при назначении только одного роутера Уровня 2 на область.

 

Транспортный уровень

Транспортный уровень DNA реализуется различными протокола­ми транспортного уровня, как патентованными, так и стандартными. Поддерживаются следующие протоколы транспортного уровня OSP TP0, ТР2 и ТР4.

Принадлежащий Digital Протокол услуг сети (Network services pro­tocol — NSP) по функциональным возможностям похож на ТР4 тем, что он обеспечивает ориентированное на соединение, с контролируемым потоком обслуживание, с фрагментацией и повторной сборкой сообще­ний. Обеспечиваются два подканала — один для нормальных данных, второй для срочных данных и информации управления потоком. Обес­печивается два типа управления потоком — простой механизм старт/стоп, при котором получатель сообщает отправителю, когда следу­ет завершать и возобновлять передачу данных, и более сложная техника управления потоком, при которой получатель сообщает отправителю, сколько сообщений он может принять. NSP может также реагировать на уведомления о перегрузке, поступающие из сетевого уровня, путем уменьшения числа невыполненных сообщений, которое он может допу­стить.

 

ПечатьE-mail

Яндекс.Метрика