Лекция 6. Сети документальной электросвязи

Мы рассмотрим сетевые технологии на базе виртуальных каналов, являющиеся, в той или иной степени, комп­ромиссом между сетями с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. Прежде всего, это относится к сетям ATM, но рассмотрение мы начнем со старейшей технологии Х.25.

Сети с коммутацией пакетов (СКП) на базе протокола Х.25 были разработаны в середине - конце 1970-х годов с целью обеспечить передачу данных между двумя удаленными пунктами через аналоговую передающую среду. Основной сферой их использования была связь между терминалами и рабочими компьютерами (хостами). Протокол Х.25, разработанный в ITU-T, обеспечивает передачу пакетов через сеть, являясь протоколом третьего (сетевого) уровня модели ВОС. Фрагмент сети Х.25, включающий в себя различные сетевые элементы сети КП, представлен на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Фрагмент сети Х.25

В сети на базе протокола Х.25 устанавливаются виртуальные соединения между оконечным оборудованием данных (ООД) разных пользователей, то есть технология Х.25 является технологией, ориентированной на соединения.

Режим виртуальных соединений характеризуется тем, что между терминалами абонентов сети не создается физическое соединение, а организуется виртуальный канал путем резервирования памяти во всех узлах сети, расположенных на пути от одного терминала к другому. При этом виртуальные каналы могут быть коммутируемыми (SwitchedVirtualCircuit, SVC), как в ТфОП, или постоянными (PermanentVirtualCircuit, PVC), аналогично выделенным или арендованным каналам.

В протоколе Х.25 задача сохранения целостности сообщений возлагалась на сеть, что достигалось путем применения помехоустойчивых кодов, запросов и повторений пакетов между узлами сети.

Соединение между ООД и аппаратурой канала данных (АКД), выполняющей функции шлюза сети КП, обеспечивают три нижних уровня модели ВОС, а именно, уровни: физический (1), звена данных (2) и сетевой (3).

Протокол, определяющий процедуру доступа на уровнях (1) и (2), называется процедурой доступа к звену (linkaccessprocedure, LAP). На уровне звена данных обмен между ООД и АКД происходит на основе протокола HDLC (High-levelDataLinkProtocol) с помощью протокольных блоков, называемых кадрами.

Длина кадров может варьироваться, однако рекомендованная длина выбирается в пределах 128 - 256 байтов. Отметим, что функции ООД реализуются в терминале абонента, а функции АКД обычно выполняются модемом. На рисунке 6.2 показана структура кадра одного из типов - информационного, предназначенного для транспортировки полезной нагрузки.

В состав информационного кадра входят служебные поля и поле полезной нагрузки. Служебные поля располагаются в начале и в конце кадра. Отношение длин служебных полей к общей длине кадра определяет в процентах избыточность протокольного блока.

Рисунок 6.2 - Формат информационного кадра в протоколе Х.25

Каждый кадр отделяется от другого кадра с помощью флага. Затем идет двухбайтовый заголовок, содержащий байт адреса и байт управления. Адресный байт определяет, является ли кадр командой (между ООД и АКД) или откликом.

Эта информация позволяет интерпретировать байт управления. Имеются три типа байтов управления: информационные (только команды) - для кадров, переносящих полезную информацию; супервизорные (только команды), содержащие инструкции управления звеном данных; ненумерованные (команды/отклики), используемые для дополнительных функций управления. Проверочная последовательность (2 байта) формируется в соответствии с правилами кодирования циклических кодов.

Поле полезной нагрузки имеется только в информационных кадрах. В этом поле располагаются данные, поступающие с третьего сетевого уровня.

Задача сетевого уровня состоит в передаче протокольных блоков, получивших название пакетов. Рекомендация Х.25 определяет более 20 типов пакетов, выполняющих как служебные функции, так и функции переноса полезной информации. Из общего числа возможных форматов пакетов только три используются для переноса полезной нагрузки. На рисунке6.3 приведен пример пакета для транспортировки данных.

При установлении в сети ПД виртуального соединения или постоянного виртуального канала на стыке ООД - АКД создает­ся логический канал, которому присваивается групповой номер(ГНЛК), меньший или равный 15, и номер самого канала (НЛК), меньший или равный 255. Таким образом, теоретически в одном физическом канале можно организовать до 4095 логических ка­налов.

Номера ГНЛК и НЛК присваиваются виртуальному соединению в фазе его установления и сохраняются за ним в течение фаз обмена данными и завершения обмена.

Номера ГНЛК и НЛК служат идентификаторами логического канала. Поле данных (полезной нагрузки) пакета содержит инфор­мационные данные, максимальный объем которых не превышает 1 кбайт.

Оборудование ООД представляет собой устройство, работающее в пакетном режиме, то есть на выходе ООД формируются пакеты для передачи и поступают пакеты в режиме приема. Вместе с тем, имеется возможность подключения низкоскоростных не пакетных устройств для асинхронного соединения с сетью Х.25. В этом случае необходимо использовать концентратор, называемый сборщиком/ разборщиком пакетов, СРП (PacketAssembler/Disassembled, PAD). Как следует из названия, СРП подготавливает и распаковывает кадры Х.25 от/к асинхронным терминалам.

ИОФ - идентификатор общего формата;

ГНЛК - групповой номер логического канала;

НЛК - номер логического канала в группе;

P(R), P(S) - номера принимаемого и передаваемого пакетов;

М - символ «Продолжение данных»

Рисунок 6.3 - Формат пакета данных

Протокол Х.28 определяет процедуры обмена между асинхрон­ными терминалами и устройством СРП. Протокол, обеспечивающий взаимодействие СРП и удаленного ООД, известен как протокол Х.29.

Коммутатор одной сети Х.25 может быть соединен с коммута­тором другой сети Х.25 через интерфейс Х.75.

Одним из главных достоинств протокола Х.25 является возможность подключения относительно большого числа терминалов к коммутатору путем разделения сетевых ресурсов на скоростях до десятков кбит/с.

Количество подключаемых терминалов определяется производительностью коммутатора или СРП. При этом могут использоваться линии невысокого качества, поскольку протокол предполагает коррекцию ошибок.

Основным недостатком протокола Х.25 является его относи­тельно невысокое быстродействие.

Во-первых, реализация протокола Х.25 связана с необходи­мостью передачи большого числа команд, откликов, запросов и подтверждений, то есть, велик объем «накладных расходов», не связанных с передачей полезной информации.

Во-вторых, пачечная природа трафика, характерная для компьютерных сетей, может приводить к перегрузкам и, как следствие, к росту сетевых задержек.

Наконец, в телефонных сетях, для которых и был разработан протокол Х.25, имеет место высокая (для передачи данных) вероятность ошибки, что ведет к потере пакетов и необходимости их повторной передачи. Решение перечисленных выше проблем обеспечивается технологией FrameRelay, представляющей собой упрощенную версию протокола Х.25.

Поиск по сайту: