Виртуальные каналы в глобальных сетях

1 Коммутируемый виртуальный канал (Switched Virtual Circuit, SVC), создание которого происходит по инициативе конечного узла сети с помощью автоматической процедуры. 2 Постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit, PVC), его создание происходит заранее, причем коммутаторы настраиваются вручную администратором сети, возможно, с привлечением централизованной системы сетевого администрирования и некоторого служебного протокола (пока чаще всего фирменного). Аббревиатуры SVC/PVC часто интерпретируются еще и как Switched/Peimanent Virtual Channel (коммутируемый/постоянный виртуальный канал) или Switched/ Permanent Virtual Connection (коммутируемое/постоянное виртуальное соединение). Техника виртуальных каналов

Коммутируемые виртуальные каналы

Сети Х.25 Стандарт Х.25 был разработан комитетом CCITT в 1974 году и пересматривался несколько раз. Стандарт описывает не внутреннее устройство сети Х.25, а только пользовательский интерфейс с сетью. Интерфейс этого типа называют интерфейсом между пользователем и сетью (User-to-Network Interface, UNI). Внутреннее же устройство сети может быть произвольным, эта часть оставлена на усмотрение оператора сети. Для взаимодействия между собой сетей различных операторов связи обычно разрабатывается интерфейс между сетями (Network-to-Network Interface, NNI), который часто является модифицированной версией интерфейса UNI.

Х.25 наилучшим образом подходит для передачи трафика низкой интенсивности, характерного для алфавитно-цифровых терминалов годов, и в меньшей степени соответствует более высоким требованиям трафика локальных сетей. В структуре сети имеется специальное устройство PAD (Packet Assembler Disassembler), предназначенное для сборки нескольких низкоскоростных старт-стопных потоков байтов от алфавитно-цифровых терминалов в пакеты, передаваемые по сети и направляемые компьютерам для обработки. Протоколы трехуровневого стека протоколов Х.25 на канальном и сетевом уровнях работают с установлением соединения, управляют потоками данных и исправляют ошибки. Сетевой уровень рассчитан на работу только с одним протоколом канального уровня и не может подобно протоколу IP объединять разнородные сети. Характерные признаки сети X.25

Структура сети Х.25

Если сеть Х.25 работает автономно, то администратор может использовать адреса любой длины (16 байт) и назначать адресам произвольные значения. Рекомендация Х.121 комитета CCITT определяет международную систему нумерации адресов для сетей передачи данных общего пользования. Адреса Х.121, называемые также международными номерами (International Data Numbers, IDN). Первые 4 цифры IDN называют кодом идентификации сети (Data Network Identification Code, DNIC). Код DNIC поделен на две части: 1) 3 десятичных цифры - определяет страну, в которой находится сеть; 2) 1 десятичная цифра - номер сети Х.25 в данной стране. Таким образом, внутри каждой страны можно организовать только 10 сетей Х.25. Остальные цифры называются номером национального терминала (National Terminal Number, NTN). Эти цифры позволяют идентифицировать определенное устройство DTE в сети Х.25. Адресация в сетях Х.25

Стек протоколов сети X.25

Сети Frame Relay Сети Frame Relay гораздо лучше подходят для передачи пульсирующего трафика компьютерных сетей по сравнению с сетями Х.25. В рекомендациях 1.122, вышедших в свет в 1988 году, услуги по передаче данных входили в число дополнительных услуг пакетного режима ISDN. При пересмотре этих рекомендаций в гг. появились стандарты на две новые услуги: Frame Relay - доставку по возможности Frame Switching - гарантированную доставку.

Стек протоколов технологий Frame Relay и Frame Switching Control (signaling) Control (signaling) Данные Протоколы верхних уровней (IP, IPX, SNA) Q.933 LAP-D Q.921 LAP-D Q.921 LAP-F core Q.922 LAP-F core Q.922 LAP-F control Q.922 Физический уровень Терминал Сеть

Поддержка параметров QoS Согласованная скорость передачи данных (Committed Information Rate, CIR) - скорость, с которой сеть будет передавать данные пользователя. Согласованная величина пульсации (Committed Burst Size, Be) - максимальное количество байтов, которое сеть будет передавать от данного пользователя за интервал времени Т, называемый временем пульсации, соблюдая согласованную скорость CIR. Дополнительная величина пульсации (Excess Burst Size, Be) - максимальное количество байтов, которое сеть будет пытаться передать сверх установленного значения Вс за интервал времени Т.. Реакция сети на поведение пользователя

Пример обслуживания в сети Frame Relay

Технология ATM Технология ATM была разработана как единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интегрированным обслуживанием, которые называются также широкополосными сетями ISDN (Broadband ISDN, B-ISDN). Сеть ATM имеет классическую иерархическую структуру крупной территориальной сети конечные станции соединяются индивидуальными линиями связи с коммутаторами нижнего уровня, которые, в свою очередь, соединяются с коммутаторами более высоких уровней Для АТМ определен протокол маршрутизации PNNI (Privet NNI – частный интерфейс NNI) АТМ осуществляет комплексную поддержку параметров QoS для всех основных видов трафика Asynchronous Transfer Mode асинхронный режим передачи

Технология ATM Должна обеспечивать: Передачу трафика любого типа, причем для каждого типа трафика качество обслуживания должно соответствовать его потребностям. Иерархию скоростей передачи данных с гарантированной пропускной способностью для критически важных приложений. Возможность использования уже имеющейся инфраструктуры линий связи и физических протоколов (PDH, SDH, High-speed LAN). Взаимодействие с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей (IP, Ethernet, ISDN).

Задержка пакетизации Codec 64 Kbps Voice Available Bandwidth Header Задержка пакетизации = N x - интервал между замерами голоса При изменении больших кадров проявляются нежелательные эффекты: ожидание низкоприоритетных кадров в сети; задержка пакетизации – время, в течение которого первый замер голоса ждет момента окончательного формирования пакета и отправки его по сети

Стек протоколов ATM

Структура стека протоколов ATM Уровень адаптации ATM (ATM Adaptation Layer, AAL) набор протоколов AAL1- AAL5, которые преобразуют сообщения протоколов верхних уровней сети ATM в ячейки ATM нужного формата. Функции этих уровней достаточно условно соответствуют функциям транспортного уровня модели OSI. Подуровень сегментации и реассемблирования (Segmentation And Reassembly, SAR) нижний подуровень AAL. Не зависит от типа протокола AAL (и, соответственно, от класса передаваемого трафика) и занимается сегментацией сообщения, принимаемого AAL от протокола верхнего уровня, на ячейки ATM, снабжением их соответствующим заголовком и передачей уровню ATM для отправки в сеть. Подуровень конвергенции (Convergence Sublayer, CS) это верхний подуровень AAL. Этот подуровень зависит от класса передаваемого трафика. Протокол подуровня конвергенции решает задачи обеспечение временной синхронизации между передающим и принимающим узлами, контролем и возможным восстановлением битовых ошибок в пользовательской информации

Распределение протоколов по узлам и коммутаторам сети ATM

Протокол ATM выполняет коммутацию по номеру виртуального соединения, который в технологии ATM разбит на две части: 1.Идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier, VPI); 2.Идентификатор виртуального канала (Virtual Channel Identifier, VCI). Протокол ATM

Формат АТМ-ячейки

Управление потоком (GFC) используется при взаимодействии конечного узла и первого коммутатора сети. В настоящее время точные функции не определены. Идентификатор виртуального пути (VPI) и идентификатора виртуального канала (VCI) занимают соответственно 1 и 2 байта. Задают номер виртуального соединения, разделенный на старшую (VPI) и младшую (VCI) части. Идентификатор типа данных (Payload Type Identifier, PTI) состоит из 3 бит и задает тип данных, переносимых ячейкой - пользовательские или управляющие. Приоритет потери кадра (Cell Loss Priority, CLP) в нем коммутаторы ATM отмечают ячейки, которые нарушают соглашения о параметрах качества обслуживания, чтобы удалить их при перегрузках сети. Управление ошибками в заголовке (Header Error Control, НЕС) содержит контрольную сумму, вычисленную для заголовка ячейки.

S1 S2 S3 S4 S5 155Mbps 34Mbps 622Mbps 155Mbps Сеть АТМ

Предложенная нагрузка S1 S2 S3 S

Техника виртуальных каналов заключается в разделении операций маршрутизации и коммутации пакетов. Первый пакет таких сетей содержит адрес вызываемого абонента и прокладывает виртуальный путь в сети, а остальные пакеты проходят по виртуальному каналу в режиме коммутации на основании номера виртуального канала. Достоинствами техники виртуальных каналов - ускоренная коммутация пакетов по номеру виртуального канала, сокращение адресной части пакета - избыточности заголовка. К недостаткам следует отнести невозможность распараллеливания потока данных между двумя абонентами по параллельным путям, а также неэффективность установления виртуального пути для кратковременных потоков данных. Сети Х.25 относятся к одной из наиболее старых и отработанных технологий глобальных сетей. Трехуровневый стек протоколов сетей Х.25 хорошо зарекомендовал себя на ненадежных зашумленных линях связи, исправляя ошибки и управляя потоком данных на канальном и пакетном уровнях. Выводы

Сети Frame Relay работают на основе постоянных виртуальных каналов, а служба коммутируемых виртуальных каналов стала применяться на практике только недавно. Сети Frame Relay создавались специально для передачи пульсирующего компьютерного трафика, поэтому при резервировании пропускной способности указывается средняя скорость передачи (CIR) и согласованный объем пульсаций (Вс). Технология ATM является дальнейшим развитием идей предварительного резервирования пропускной способности виртуального канала, реализованных в технологии Frame Relay. Технология ATM поддерживает основные типы трафика, существующие у абонентов разного типа: трафик CBR, характерный для телефонных сетей и сетей передачи изображения, VBR, характерный для компьютерных сетей, а также для передачи компрессированных голоса и изображения. Технология ATM сама не определяет новые стандарты для физического уровня, а пользуется существующими. Основным стандартом для ATM является физический уровень каналов технологий SONET/SDH и PDH. Выводы

1. С помощью каких параметров можно описать виртуальный канал? 2. Что нужно делать, если линия связи (физический канал), по которой проходит виртуальный канал, отказала? 3. Перечислите все основные этапы установления виртуального канала 4. Может ли сеть Х.25 работать без устройств PAD? 5. Что может произойти с трафиком, обслуживаемым с максимальными усилиями, если приоритетный трафик на входном интерфейсе Frame Relay не будет ограничен по средней интенсивности? 6. Если у вашего предприятия появилась необходимость соединить многочисленные сети филиалов с центральной сетью и между собой, но в распоряжении имеются только выделенные аналоговые линии связи с установленными синхронными модемами 19,2 Кбит/с, то какую технологию вы выберете, Х.25, Frame Relay или ATM? Обоснуйте факторы, которые повлияют на ваше решение.. Вопросы и задания

7. Какую категорию услуг целесообразно выбрать для передачи голоса через сеть ATM? 8. Сколько виртуальных каналов должно быть установлено в каждом направлении между каждой парой коммутаторов ATM, если необходимо передавать три класса трафика с разными уровнями качества обслуживания? 9. Для какой из категории услуг сеть ATM явно управляет потоком данных? Почему для других категорий услуг управление потоком данных не используется? 10. Пусть коммутатор Frame Relay и IP-маршрутизатор реализованы на основе одной и той же архитектуры и процессорах одного и того быстродействия. Будет ли коммутатор Frame Relay обладать большей производительностью, чем IP-маршрутизатор? Обоснуйте свое мнение. Вопросы и задания