Учебно методическое пособие для студентов специальности 050703 Информационные системы

Вид материала

Методическое пособие

Содержание Контрольные вопросы Тест1 Какую структуру имеет сеть АТМ? 2 Каким уровнем может использоваться АТМ? 3 Что описывает стандарт X.25? 4 Какие типы виртуальных каналов определяют стандарты Frame Relay? 6 Какую услугу не предусматривает архитектура сети ISDN? 7 В каком году началось внедрение ISDN? 9 По какой структуре строятся большинство крупных глобальных сетей, особенно сети коммутируемых операторов связи? 10 Какая технология расшифровывается как асинхронный режим переда­чи

Подобный материал:

• Учебная программа (syllabus) дисциплины «информационная безопасность и защита информации», 122.18kb.
• Учебно-методическое пособие по курсу «Информационные технологии» для студентов Института, 1419.29kb.
• Neural Network Wizard 7 учебно-методическое пособие, 702.9kb.
• Учебно-методическое пособие для студентов дневного и заочного отделений специальности, 381.12kb.
• Сагимбаев Алексей Викторович учебно-методическое пособие, 1354.91kb.
• М. А. Толстая Историография истории нового времени стран Западной Европы и США учебно-методическое, 377.63kb.
• Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по специальности Природопользование, 668.83kb.
• Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по специальности Менеджмент, 501.69kb.
• Учебно-методическое пособие по организации самостоятельной работы студентов специальности, 3115.64kb.
• Учебно-методическое пособие по библиографическим дисциплинам для студентов заочного, 2154.82kb.

Тема 5 Технологии построения и функционирования глобальных сетей


Техника виртуальных каналов заключается в разделении оапераций маршрутизации коммутации пакетов. Первый пакет таких сетей содержит адрес вызываемого абонента и прокладывает виртуальный путь в сети, настраивая промежуточные коммутаторы. Остальные пакеты проходят по виртуальному каналу в режиме коммутации на основании номера виртуального канала.

Достоинствами техники виртуальных каналов являются ускоренная коммутация пакетов по номеру виртуального канала, а также сокращение адресной части пакета, а значит, и 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.

Переключение соединений используется сетями для передачи данных.

Оно позволяет средством сети разделить один и тот же физический канал связи между многими устройствами. Различают два основных способа переключения соединений:

– переключение цепей (каналов);

– переключение пакетов.

Переключение цепей создает единое непрерывное соединение между двумя сетевыми устройствами. Пока эти устройства взаимодействуют, ни одно другое не может воспользоваться этим соединением для передачи собственной информации – оно вынуждено ждать, пока соединение освободится и наступит его очередь принимать данные.





Рисунок 33 – Переключение цепей

Простейший пример переключения цепей – это переключатели для принтеров, позволяющие нескольким ПК использовать один принтер (рисунок 33). Одновременно с принтером может работать только один ПК. Какой именно, решит переключатель, который прослушивает сигналы ПК, и как только поступает сигнал с одного из них, он автоматически его подсоединяет и сохраняет это соединение, пока не закончится печатная серия этого ПК. Образуется соединение типа «точка-точка» (point to point), при котором другие ПК не могут воспользоваться соединением, пока оно не освободится и не наступит их очередь. Большинство современных сетей, включая Интернет, используют переключение каналов, являясь сетями с пакетной коммуникацией.





Рисунок 34 – Переключение каналов

Исходное информационное сообщение от ПК₁ к ПК₂ в зависимости от его размера может следовать одновременно одним пакетом или несколькими. Но т. к. в заголовке каждого из них есть адрес получателя, все они прибудут в одно и то же место назначения, несмотря на то, что они следовали совершенно различными маршрутами (рисунок 34).

Для сравнения переключения цепей и пакетов допустим, что мы прервали канал в каждом из них. Например, отключив принтер от ПК₁ мы вовсе лишили его возможности печатать. Соединение с переключением цепей требует непрерывного канала связи.

Наоборот, данные в сети с переключением пакетов могут двигаться разными путями, и разрыв не приведет к потере соединения, т. к. есть множество альтернативных маршрутов. Концепция адресации пакетов и их маршрутиризации – одна из важнейших в ГВС, в том числе и в Интернет.

Революционный рост популярности Интернета привел к тому, что сегодня практически каждая глобальная сеть должна быть способна передавать трафик протокола IP. Это означает, что почти все современные глобальные сети являются составными IP – сетями, а отличиями между ними заключаются в лежащих под уровнем IP технологиях.

Для предоставления качественных и разнообразных услуг большинство круп­ных глобальных сетей, особенно сетей коммерческих операторов связи, строится сегодня по четырехуровневой схеме (рисунок 35).





Рисунок 35 – Четырехуровневая структура современной глобальной сети


Два нижних уровня — это уровни первичной сети. На самом нижнем уровне пер­вичной сети может работать наиболее скоростная на сегодняшний день техноло­гия DWDM, образующая спектральные каналы со скоростями 10 Гбит/с и выше. На следующем уровне, поверх DWDM, может применяться технология SDH (с сетью доступа PDH), с помощью которой пропускная способность спектраль­ных каналов делится на более мелкие TDM-подканалы, связывающие интерфей­сы коммутаторов пакетной сети (или телефонных коммутаторов).

На основе первичной сети оператор сети может достаточно быстро организовать постоянный цифровой канал между точками подключения оборудования следующего уровня — наложенной сети — пакетной или телефонной.

Верхний уровень в приведенной на рисунке модели глобальной сети образован IP-сетью.

На рисунке показан наиболее масштабируемый на сегодня вариант построения первичной сети, включающий уровни DWDM и SDH. Такое построение сегодня характерно пока только для наиболее крупных территориальных сетей, по­крывающих страны и континенты. Во многих менее масштабных магистралях уровень DWDM отсутствует, технология SDH тоже применяется не всегда -вместо нее может работать менее скоростная и отказоустойчивая, но более эко­номичная технология PDH.

В более простом случае первичная сеть вообще отсутствует, и под слоем IP мо­жет располагаться сеть ATM или Frame Relay, коммутаторы которой соединяют­ся непосредственно кабельными или беспроводными линиями связи. Последнее решение, хотя и требует меньших начальных затрат, страдает от недостатка гиб­кости — чтобы подключить новое устройство, необходимо физически проклады­вать новую линию связи, в то время как наличие разветвленной первичной сети дает возможность установить новый канал в сети путем перепрограммирования матрицы коммутации мультиплексоров и кросс-коннекторов DWDM/SDH.

Основным назначением уровня ATM на модели, изображенной на рисунке 35, явля­ется создание инфраструктуры постоянных виртуальных каналов с гарантиро­ванным качеством обслуживания, соединяющих интерфейсы IP-маршрутизаторов. Для каждого класса IP-трафика в сети ATM образуется отдельный виртуальный канал, обеспечивающий требуемые для трафика параметры QoS — среднюю ско­рость, величину пульсаций, уровень задержек, уровень потерь. Применение ATM под уровнем IP позволяет не только обеспечить для пользовательского трафика необходимое качество обслуживания, но и дает возможность оператору решить задачу инжиниринга трафика предоставив сбалансированную загрузку всех ли­ний связи первичной сети.

Уровень IP, освобожденный в представленной модели от проблем обеспечения параметров QoS, выполняет свои классические функции — образует составную сеть и предоставляет IP-услуги конечным пользователям, передающим по гло­бальной сети свой IP-трафик транзитом или взаимодействующим по IP с Интер­нетом.

Несмотря на сложность многослойной структуры, подобные сети получили большое распространение и для крупных операторов комплексных услуг явля­ются на сегодня фактическим стандартом глобальной сети, с помощью которой можно оказывать комплексные услуги — IP, ATM, классической телефонии, а также услуги по предоставлению цифровых каналов в аренду. Пользователи услуг, отличных от IP, взаимодействуют непосредственно с тем уровнем сети оператора, который им нужен, то есть с ATM, телефонной сетью, SDH или DWDM.

Однако долгое время IP-сети не имели такой сложной многослойной структуры. Классическая IP-сеть состояла из маршрутизаторов, непосредственно соединен­ных каналами связи. Эти сети не поддерживали QoS, так как трафик приложе-ний 80-х годов не был чувствительным к задержкам. После появления много­слойных глобальных IP-сетей возникла потребность различать эти два вида се­тей, поэтому для классических IP-сетей мы будем использовать термин «чистая» IP-сеть.

«Чистая» IP-сеть отличается от многослойной тем, что под уровнем !Р нет другой сети с коммутацией пакетов, такой как ATM или Frame Relay, и IP-маршрутизаторы связываются ме­жду собой выделенными каналами {физическими или соединениями PDH/SDH/DWDM).

Структура «чистой» IP–сети представлена на рисунке 36.





Рисунок 36 – Структура чистой IP сети


В такой сети цифровые каналы по-прежнему образуются инфраструктурой двух нижних уровней, а этими каналами непосредственно пользуются интерфейсы IP-маршрутизаторов без какого-либо промежуточного уровня. В том случае, ко­гда IP-маршрутизатор использует каналы, образованные в сети SDH/SONET, вариант IP-сети получил название пакетной сети, работающей поверх SONET (Packet Over SONET, POS).

«Чистая» IP-сеть может успешно применяться для передачи чувствительного к задержкам трафика современных приложений в двух случаях:

– если IP-сеть работает в режиме низкой нагрузки, поэтому сервисы всех типов не страдают от эффекта очередей, так что сеть не требует применения мето­дов поддержки параметров QoS;

– если слой IP обеспечивает поддержку параметров QoS собственными средст­вами за счет применения механизмов IntServ или DiffServ.

Для того чтобы маршрутизаторы в модели «чистой» IP-сети могли использовать цифровые каналы, на этих каналах должен работать какой-либо протокол каналь­ного уровня. Существует несколько протоколов канального уровня, специально разработанных для двухточечных соединений глобальных сетей. В эти протоко­лы встроены процедуры, полезные при работе в глобальных сетях:

– управление потоком данных,

– взаимная аутентификация удаленных устройств, часто необходимая для за­щиты сети от «ложного» маршрутизатора, перехватывающего и перанаправ-ляющего трафик для его прослушивания;

– согласование параметров обмена данными на канальном и сетевом уровнях — при удаленном взаимодействии, когда два устройства расположены в разных городах, перед началом обмена часто необходимо автоматически согласовы­вать такие параметры, например, как MTU.

Из набора существующих двухточечных протоколов протокол IP сегодня ис­пользует два: HDLC и РРР. Существует также устаревший протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol — межсетевой протокол для последовательного ка­нала), который долгое время был основным протоколом удаленного доступа ин­дивидуальных клиентов к IP-сети через телефонную сеть. Однако сегодня он полностью вытеснен протоколом РРР.

Помимо уже упомянутых протоколов, в глобальных сетях на выделенных кана­лах IP-маршрутизаторы нередко используют какой-либо из высокоскоростных вариантов Ethernet: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet или 10G Ethernet. Все вари­анты Ethernet не поддерживают перечисленных выше процедур, полезных для глобальных сетей, но чашу весов в данном случае перевешивает популярность этой технологии в локальных сетях.

В середине 90-х годов появилась альтернатива цифровому абонентскому оконча­нию ISDN. Эта альтернатива представляет собой семейство технологий под об­щим названием xDSL, которое включает технологии:

– асимметричного цифрового абонентского окончания (Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL), которую в коммерческих предложениях операторов связи часто называют широкополосным доступом;

– симметричного цифрового абонентского окончания (Symmetric Digital Sub­ scriber Line, SDSL);

– цифрового абонентского окончания с адаптируемой скоростью передачи (Rate Adaptive Digital Subscriber Line, RADSL);

– сверхбыстрого цифрового абонентского окончания (Very high-speed Digital Subscriber Line, VDSL).

Мы рассмотрим основные принципы доступа на основе технологий xDSL на примере ADSL как наиболее распространенной технологии, так как именно она была разработана для самой массовой категории пользователей, которым нужен доступ из дома в Интернет или через Интернет к корпоративной сети.

Для доступа через ADSL, так же как и для аналогового коммутируемого доступа, нужны теле­фонные абонентские окончания и модемы. Однако принципиальным отличием доступа через ADSL от коммутируемого доступа является то, что ADSL-модемы работают только на або­нентском окончании, в то время как коммутируемые модемы используют возможности теле­фонной сети, устанавливая в ней соединение, проходящее через несколько транзитных

Поэтому если традиционные телефонные модемы (например, V.34, V.90) долж­ны обеспечивать передачу данных на канале с полосой пропускания в 3100 Гц, то ADSL-модемы получают в свое распоряжение полосу порядка 1 МГц — эта вели­чина зависит от длины кабеля, проложенного между помещением пользователя и POP, и сечения проводов этого кабеля.

Схема доступа через ADSL показана на рисунке 37 Эта схема близка к общей схе­ме использования универсального абонентского окончания, за ис­ключением того, что при доступе через ADSL игнорируется наличие телевизоров у пользователей, доступ для телефонов и компьютеров является совместным.





Рисунок 37 – Отличия условий работы ADSL - модемов от обычных модемов


В POP устанавливается так называемый мультиплексор доступа к цифровому абонентскому окончанию (Digital Subscriber Line Access Multiplexer, DSLAM). Он принимает компьютерные данные, отделенные распределителями на дальнем конце абонентских окончаний от голосовых сигналов. DSLAM-мультиплексор должен иметь столько ADSL-модемов, сколько пользователей удаленного досту­па обслуживает поставщик услуг с помощью телефонных абонентских окон­чаний.

После преобразования модулированных сигналов в дискретную форму DSLAM отправляет данные на IP-маршрутизатор, который также обычно находится в помещении POP. Далее данные поступают в магистраль передачи данных поставщика услуг и доставляются в соответствии с IP-адресами назначения на публичный сайт Интернета или в корпоративную сеть пользователя. Отделен­ные распределителем голосовые сигналы передаются на телефонный коммута­тор, который обрабатывает их так, как если бы абонентское окончание пользова­теля было непосредственно к нему подключено.

Широкое распространение технологий xDSL должно сопровождаться некоторой перестройкой работы поставщиков услуг Интернета и поставщиков услуг теле­фонных сетей, так как их оборудование должно теперь работать совместно. Воз­можен также вариант, когда альтернативный оператор связи берет оптом в аренду большое количество абонентских окончаний у традиционного местного операто­ра или же арендует некоторое количество модемов в DSLAM.

Стандарт G.992.1 описывает работу трансиверов ADSL-модемов. Технология ADSL поддерживает несколько вариантов кодирования информации (РМТ, САР и 2B1Q). Достижения технологий xDSL во многом определяются достиже­ниями техники кодирования, которая за счет применения процессоров DSP смогла повысить скорость передачи данных при одновременном увеличении расстояния между модемом и оборудованием DSLAM.

Скорости каналов ADSL существенно зависят от качества физической линии и расстояния между модемом и оборудованием DSLAM. Чем больше это расстояние, тем ниже скорости. Обычно модем позволяет изменять скорость передачи данных, поэтому при установке его на определенное абонентское окончание можно подобрать оптимальный режим работы, обеспечивающий при удовлетворительном качестве передачи максимально возможную скорость.

Высокие скорости ADSL-модемов создают новую проблему для поставщиков услуг, а именно проблему дефицита пропускной способности. Действительно, если каждый абонент доступа через ADSL будет загружать данные из Интернета с максимальной скоростью, например 1 Мбит/с, то при ста абонентах поставщи­ку услуг потребовался бы канал с пропускной способностью 100 Мбит/с, то есть Fast Ethernet, а если разрешить пользователям работать со скоростью 6 Мбит/с, то уже нужен канал ATM 622 Мбит/с или Gigabit Ethernet.

Для обеспечения не­обходимой скорости многие устройства DSLAM имеют встроенный коммутатор ATM или Gigabit Ethernet. Технология ATM привлекает разработчиков DSLAM не только своей высокой скоростью, но и тем, что она ориентирована на соедине­ние. При использовании сети ATM на канальном уровне компьютер пользовате­ля перед передачей данных должен обязательно установить соединение с сетью поставщика услуг. Это дает возможность контролировать доступ пользователей и учитывать время использования и объем переданных данных, если оплата за услугу учитывает эти параметры.

Технология SDSL позволяет на одной паре абонентского окончания организовать два симметричных канала передачи данных. Канал тональной частоты в этом случае не предусматривается. Обычно скорости каналов в восходящем и нисхо­дящем направлениях составляют по 2 Мбит/с, но, как и у технологии ADSL, эта скорость зависит от качества линии и расстояния до оборудования DSLAM. Тех­нология SDSL разработана в расчете на небольшие офисы, локальные сети кото­рых содержат собственные источники информации, например веб-сайты или серверы баз данных. Поэтому характер трафика здесь ожидается скорее симмет­ричный, так как доступ через SDSL потребуется не только к внешним сетям из локальных сетей, но и к таким источникам информации извне.

Широкое применение доступа через xDSL наносит еще один удар технологии ISDN. При применении этого типа абонентских окончаний пользователь получа­ет еще и интегрированное обслуживание двух сетей — телефонной и компьютер­ной. Но для пользователя наличие двух сетей оказывается незаметным, для него только ясно, что он может одновременно пользоваться обычным телефоном и подключенным к Интернету компьютером. Скорость же компьютерного доступа при этом превосходит возможности интерфейса PRI сети ISDN при существенно более низкой стоимости, определяемой низкой стоимостью инфраструктуры IP-сетей.

Целью создания технологии ISDN (Integrated Services Digital Network — цифро­вая сеть с интегрированным обслуживанием) было построение всемирной сети, которая должна была прийти на смену телефонной сети и, будучи такой же до­ступной и распространенной, предоставлять миллионам своих пользователей разнообразные услуги, как телефонные, так и передачи данных. Передача теле­визионных программ по ISDN не предполагалась, поэтому было решено ограни­читься пропускной способностью абонентского окончания для массовых пользо­вателей в 128 Кбит/с.

Если бы цель разработчиков ISDN была достигнута в полной мере, то проблема доступа домашних пользователей к Интернету и корпоративным сетям была бы полностью решена. Однако по многим причинам внедрение ISDN происходило очень медленно — процесс, который начался в 80-е годы, растянулся больше чем на десять лет, так что к моменту появления в домах пользователей некоторые ус­луги ISDN просто морально устарели. Так, скорость доступа 128 Кбит/с сегодня уже не является достаточной для всех пользователей. Существует, правда, дру­гой интерфейс ISDN, который обеспечивает скорость доступа до 2 Мбит/с, но он достаточно дорог для массового пользователя и его обычно используют только предприятия для подключения своих сетей.

Хотя сеть ISDN и не стала той новой публичной сетью, на роль которой она пре­тендовала, ее услуги сегодня являются достаточно доступными. Далее мы рас­смотрим структуру этой сети и ее возможности для организации удаленного дос­тупа.

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов услуг (рисунок 38):

– некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

– коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

– сеть передачи данных с коммутацией каналов;

– сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

– сеть передачи данных с трансляцией кадров (режим сети Frame Relay);

– средства контроля и управления работой сети.

Как видно из приведенного списка, транспортные службы сетей ISDN действи­тельно покрывают очень широкий спектр услуг, включая популярные услуги сети Frame Relay. Стандарты ISDN описывают также ряд услуг прикладного уровня: факсимильную связь на скорости 64 Кбит/с, телексную связь на скорости 9600 бит/с, видеотекс на скорости 9600 бит/с и некоторые другие.

Все услуги основаны на передаче информации в цифровой форме. Интерфейс пользователя также является цифровым, то есть все его абонентские устройства (телефон, компьютер, факс) должны передавать в сеть цифровые данные. Организация цифрового абонентского окончания (Digital Subscriber Line, DSL) ста­ла одним из серьезных препятствий на пути распространения ISDN, так как тре­бовала модернизации миллионов абонентских окончаний.




Рисунок 38 – Услуги сети ISDN


На практике не все сети ISDN поддерживают все стандартные службы. Служба Frame Relay, хотя и была разработана в рамках сети ISDN, реализуется, как пра­вило, с помощью отдельной сети коммутаторов кадров, не пересекающейся с се­тью коммутаторов ISDN.

Базовой скоростью сети ISDN является скорость канала DS-0, то есть 64 Кбит/с. Эта скорость ориентируется на самый простой метод кодирования голоса — РСМ, хотя дифференциальное кодирование и позволяет передавать голос с тем же ка­чеством на скорости 32 или 16 Кбит/с.

Одной из оригинальных идей, положенных в основу ISDN, является совместное использование принципов коммутации каналов и пакетов. Однако сеть с ком­мутацией пакетов, работающая в составе ISDN, выполняет только служебные функции — с помощью этой сети передаются сообщения сигнального протокола. А вот основная информация, то есть сам голос, по-прежнему передается с помощью сети с коммутацией каналов. В таком разделении функций есть вполне понятная логика — сообщения о вызове абонентов образуют пульсирующий трафик, поэтому его эффективнее передавать по сети с коммутацией пакетов.

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, что является характерной особенностью глобальных сетей. Интерфейс этого типа называют интерфейсом между ноль-зователем и сетью (User-to-Network Interface, UNI). Внутреннее же устрош сети может быть произвольным, эта часть оставлена на усмотрение опери сети. На практике коммутаторы глобальных сетей взаимодействуют ио таким же протоколам, аналогичным протоколам UNI. Для взаимодействия между га сетей различных операторов связи обычно разрабатывается интерфейс между сетями (Network-to-Network Interface, NNI), который часто является модифи рованной версией интерфейса UNI.

Технология сетей Х.25 имеет несколько существенных признаков, отличающих ее от других технологий.

Х.25 наилучшим образом подходит для передачи трафика низкой интенсивности, характерного для алфавитно-цифровых терминалов 70-80 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 стартстопных потоков байтов от алфавитно-цифровых терминалов в пакеты, передаваемые по сети и направляемые компьютерам для обработки. Наличие
устройства PAD выдает возраст технологии Х.25, так как в начале 70-х алфавитно – цифровые терминалы представляли собой неинтеллектуальные устройства, которые могли выполнять только примитивные операции. Все же операции по выполнению функций протоколов канального и сетевого уровней
выполняли за них устройства PAD.

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.

Сеть Х.25 состоит из коммутаторов, расположенных в различных географических точках и соединенных высокоскоростными выделенными линиями (рисунок 39).

Выделенные линии могут быть как цифровыми, так и аналоговыми. Устройства PAD могут быть встроенными или удаленными. Встроенное устрой­ство PAD обычно расположено в стойке коммутатора. Терминалы получают дос­туп к нему по телефонной сети с помощью модемов. Удаленное устройство PAD подключается к коммутатору через выделенную линию связи Х.25. К удален­ному устройству PAD терминалы подключаются по асинхронному интерфейсу, обычно по интерфейсу RS-232C. Одно устройство PAD обычно обеспечивает доступ для 8, 16 или 24 асинхронных терминалов. Терминалы не имеют конеч­ных адресов сети Х.25. Адрес присваивается порту PAD, который подключен I к коммутатору пакетов Х.25 выделенной линией.





Рисунок 39 – Структура сети Х.25


Компьютеры и локальные сети обычно подключаются к сети Х.25 непосредст­венно через адаптер Х.25 или маршрутизатор, поддерживающий на своих интер­фейсах протоколы Х.25.

Сети Frame Relay гораздо лучше подходят для передачи пульсирующего трафи­ка компьютерных сетей по сравнению с сетями Х.25. Правда, это преимущество проявляется только тогда, когда линии связи приближаются по качеству к лини­ям связи локальных сетей, а для глобальных линий такое качество обычно дос­тижимо только при использовании волоконно-оптических кабелей.

Технология Frame Relay была сначала стандартизована комитетом CCITT (ITU-T) как одна из служб сетей ISDN. Технология ISDN является первым широкомас­штабным проектом по созданию всемирной универсальной сети, предоставляю­щей все основные виды услуг телефонных сетей и сетей передачи данных. К со­жалению, этот амбициозный проект не достиг поставленной цели, и сегодня сети нового поколения строятся уже на основе других технологий, в частности IP. В то же время в ходе реализации проекта было достигнуто несколько хотя и не таких глобальных, но тем не менее очень важных целей. К ним можно причис­лить и создание технологии Frame Relay, которая сегодня является уже незави­симой от ISDN технологией.

Простая и в то же время эффективная для волоконно-оптических линий связи технология Frame Relay сразу привлекла внимание ведущих телекоммуника­ционных компаний и организаций по стандартизации. В ее становлении и стан­дартизации помимо CCITT (ITU-T) активное участие принимали форум по ретрансляции кадров (Frame Relay Forum, FRF) и комитет T1S1 института ANSI. Технология же Frame Switching так и осталась всего лишь стандартом, ни­когда не имевшим широкого распространения.

Стандарты Frame Relay, подготовленные и ITU-T/ANSI, и FRF, определяют два типа виртуальных каналов — постоянные (PVC) и коммутируемые (SVC). Это соответствует потребностям пользователей, так как для соединений, по которым трафик передается почти всегда, больше подходят постоянные каналы, а для соединений, требующихся только несколько часов в месяц, — коммутируемые. Однако производители оборудования Frame Relay и поставщики услуг сетей Frame Relay начали с поддержки только постоянных виртуальных каналов. Это, естест­венно, значительно обеднило технологию. Оборудование, поддерживающее ком­мутируемые виртуальные каналы, появилось на рынке с большой задержкой. Именно поэтому технология Frame Relay часто ассоциируется только с постоян­ными виртуальными каналами.

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode — асинхронный режим переда­чи) была разработана как единый универсальный транспорт для нового поколе­ния сетей с интегрированным обслуживанием, которые называются также широ­кополосными сетями ISDN (Broadband ISDN, B-ISDN). По сути, ATM стала второй попыткой построения универсальной сети после неудачи ISDN. В отли­чие от технологии Frame Relay, которая изначально предназначалась только для передачи эластичного компьютерного трафика, цели разработчиков ATM были значительно шире.

Технология ATM должна была обеспечивать:

– передачу трафика любого типа, как компьютерного, так и мультимедийного (голос, ви­део, управление в реальном времени), причем для каждого вида трафика качество обслуживания должно соответствовать его потребностям;

– иерархию скоростей передачи данных, от десятков мегабит до нескольких гигабит в се­кунду с гарантированной пропускной способностью для критически важных приложений;

– возможность использования имеющейся инфраструктуры линий связи и физических протоколов (PDH, SDH, High–speed LAN);

– взаимодействие с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей (IP, SNA, Ethernet, ISDN).

Необходимо сразу подчеркнуть, что большая часть этих целей была достигнута, и с середины 90-х годов ATM является работающей технологией, обеспечивающей наиболее полную и последовательную поддержку параметров QoS для пользова­телей сети. Кроме того, ATM, как и любая технология на основе техники вирту­альных каналов, предоставляет широкие возможности по решению задач инжи­ниринга трафика.

Разработку стандартов ATM осуществляет большое количество производителей телекоммуникационного оборудования и операторов связи, входящих в форум ATM, а также комитеты ITU-T и ANSI.

Несмотря на очевидные успехи технологии ATM, которая работает на многих магистралях крупнейших операторов связи, опыт эксплуатации показал и ее ог­раничения. Так, технология ATM не вытеснила все остальные технологии и не стала единственной транспортной технологией телекоммуникационных сетей, хотя в середине 90-х годов казалось, что благодаря очевидным технологическим достоинствам ATM это неминуемо должно произойти. Теоретически, ATM может использоваться непосредственно прикладным уровнем протоколов, так что сеть может работать без протоколов IP и TCP/UDP. ATM обладает для этого многи­ми качествами: поддержкой всех видов трафика, масштабируемостью и собст­венным сложным протоколом маршрутизации. Однако это возможно только в том случае, если сеть является технологически однородной, когда все сети всех поставщиков услуг поддерживают ATM. Очевидно, такой подход противоречит принципу составных сетей, согласно которому каждая сеть может поддерживать собственную транспортную технологию, а общий сетевой уровень объединяет эти сети в единую сеть.

Поэтому на практике протокол IP, начавший доминировать на сетевом уровне в середине 90-х годов, по-прежнему используется для объединения сетей, a ATM остается одной из технологий, на основе которой работают многие сети, образующие составную сеть.

Задание

Решите задачу инжиниринга трафика для сети ATM, изображенной на рисунке 40.

Вы должны обеспечить наиболее равномерную загрузку всех ресурсов сети для предложенной нагрузки, приведенной на рисунке 41.





Рисунок 40 – Сеть АТМ





Рисунок 41 – Предложенная нагрузка


Контрольные вопросы


1 Может ли сеть Х.25 работать без устройств PAD?

2 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.

3Сравните количество кадров, которое порождает обмен двумя ТСР-сообщениями (посылка данных и получение квитанции) между двумя конечными хостами, соединенными одним промежуточным коммутатором для случаев, когда этот коммутатор является коммутатором Х.25 и когда этот коммутатор является коммутатором Frame Relay?


Тест


1 Какую структуру имеет сеть АТМ?

A) древовидную;

B) иерархическую;

C) зависимую;

D) информативную;

E) интеллектуальную


2 Каким уровнем может использоваться АТМ?

A) сетевой;

B) представительский;

C) прикладной;

D) сеансовый;

E) сетевой и сеансовый


3 Что описывает стандарт X.25?

A) внутреннее устройство сети X.25;

B) пользовательский интерфейс;

C) внешнее устройство сети X.25;

D) операционную систему;

E) структуру PAD


4 Какие типы виртуальных каналов определяют стандарты Frame Relay?

A) PVS;

B) SVS PVM;

C) SVK;

D) PVC SVC;

E) PVSI


5 В каком году вышли стандарты Frame Relay и Frame Switching?

A) 1988 г;

B) 1981–1983 гг;

C) 1990 г;

D) 1995–1997 гг;

E) 1992–1993 гг.


6 Какую услугу не предусматривает архитектура сети ISDN?

A) сеть передачи данных с коммутацией каналов;

B) сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

C) сеть передачи данных без трансляции кадров;

D) коммутируемая телефонная сеть общего пользователя;

E) средства контроля и управления работой сети


7 В каком году началось внедрение ISDN?

A) 80–е годы;

B) 90–е годы;

C) 70–е годы;

D) 60–е годы;

E) 50–е годы.


8 Какая скорость является базовой сети ISDN?

A) 55 Кбит/с;

B) 64 Кбит/с;

C) 74 Кбит/с;

D) 46 Кбит/с;

E) 66 Кбит/с.

9 По какой структуре строятся большинство крупных глобальных сетей, особенно сети коммутируемых операторов связи?

A) четырехуровневая структура;

B) двухуровневая структура;

C) трехуровневая структура;

D) пятиуровневая структура;

E) одноуровневая структура.


10 Какая технология расшифровывается как асинхронный режим переда­чи:

A) технология ISDN;

B) технология PAD;

C) технология АТМ;

D) технология Frame Relay;

E) технология Frame Switching.