Сети с коммутацией пакетов в виртуальных каналах (стр. 1 из 3)

РЕФЕРАТ

по дисциплине: "Информационные сети и телекоммуникации"

на тему: "Сети с коммутацией в виртуальных каналах"

Ростов-на-Дону, 2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

2. СЕТИ Х.25

3. СЕТИ FRAMERELAY

4. СЕТИ ATM

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Коммутация пакетов с использованием виртуальных каналов – это технологии передачи данных сетевого уровня, объединяющие свойства коммутации каналов и коммутации пакетов. При этом в значительной мере удается реализовать достоинства обоих методов коммутации. В настоящее время достаточно широко применяются технологии сетей X.25, FrameRelay, ATM.

Данные передаются на сетевом уровне в виде пакетов, имеющих стандартную структуру и размеры. Пакеты данных от одного конечного узла DTE к другому конечному узлу DTEможно передавать в сети только после установления соединения – специальной сетевой процедуры создания виртуального канала. Виртуальное соединение в отличие от физического соединения не закрепляет жестко ресурсы канала передачи данных, виртуальное соединение необходимо только для указания выбранного в соединении постоянного маршрута для доставки пакетов. Пакеты разных виртуальных каналов могут конкурировать за доступ к каналу передачи данных, так как один канал может обслуживать несколько виртуальных соединений.

Так же как и в физических соединениях возможны два типа каналов: коммутируемые виртуальные каналы (SVC) и постоянные виртуальные каналы (PVC). Виртуальные каналы существуют в виде записей в таблицах коммутации портов коммуникационных узлов сети. В соответствии с этими таблицами коммутации каждый поступающий пакет направляется по соответствующему зарегистрированному виртуальному каналу.

PVC создаются вручную и закрепляются постоянно аналогично выделенным телефонным линиям. Стоимость PVC намного ниже, чем выделенных линий, так как пропускная способность каналов передачи данных делится между многими пользователями. В большинстве случаев нет необходимости поддерживать PVC (и платить за него), виртуальное соединение SVC создают только на периоды передачи данных. Создание SVC, т.е. выбор маршрута для доставки пакетов, производится коммуникационными узлами (маршрутизаторами) автоматически по специальной заявке, поступающей от конечного узла. После окончания передачи данных SVC отключается также с помощью специальной процедуры.

Основная задача, решаемая при создании виртуального канала, – решить задачу маршрутизации и зафиксировать этот маршрут в коммуникационных узлах сети. На сетевом уровне, при использовании технологии виртуальных каналов маршрутизация является одной из наиболее сложных задач и решается только один раз при создании виртуального канала. Это существенно упрощает процедуры доставки пакетов по зарегистрированному виртуальному соединению. Фактически алгоритмы управления и контроля работы по виртуальному каналу близки к соответствующим алгоритмам, используемым на канальном уровне в рамках протоколов HDLC.

Естественно, что создание виртуального канала между конечными узлами требует передачи их полных сетевых адресов. Адресация сетевых пакетов по уже созданному виртуальному соединению производится с помощью идентификатора виртуального канала VCI. Значение VCI определяется при создании виртуального канала, в отличие от сетевого адреса имеет не глобальный, а локальный смысл, т.е. каждый маршрутизатор присваивает определенный номер создаваемому виртуальному каналу на каждом участке сети. Причем во входном порте VCI имеет одно значение, а выходном порте – уже другое. Эти значения VCI регистрируются в специальных таблицах коммутации портов маршрутизатора и для передаваемых по виртуальному каналу пакетов автоматически изменяются при передаче с входного порта в выходной. Так как число поддерживаемых одновременно виртуальных каналов в маршрутизаторе относительно невелико, объем таблиц коммутации портов и размер VCI также небольшой.

В соответствии с этими факторами маршрутизация пакетов существенно ускоряется. Кроме того, использование простых и небольших по размеру VCI позволяет существенно сократить объем служебных полей пакета и соответственно повысить скорость передачи полезной информации. Следует отметить, что это преимущества уже созданного виртуального соединения. А создание виртуального соединения – это сложная и достаточно громоздкая процедура, обычно она выполняется по запросу конечного узла с помощью специального служебного пакет CallRequest. Если в процессе передачи данных виртуальный канал отказывает по какой-либо причине, продолжение передачи данных возможно только после создания нового виртуального канала. Необходимо также учитывать, что из-за большого числа коммуникационных устройств, поддерживающих функционирование виртуального канала, вероятность отказов существенно выше, чем в процедурах канального уровня. Поэтому на сетевом уровне необходимы более жесткие процедуры контроля работы и восстановления корректной работы после сбоев.

Совершенствование техники виртуальных каналов тесно связано с развитием технологий передачи данных в телефонных сетях. Первые такие сети стандарта X.25 создавались для работы в аналоговых телефонных сетях, поэтому X.25 обеспечивают относительно низкую производительность, но весьма высокую надежность при передаче данных. Сети ISDN используют исключительно цифровые алгоритмы передачи данных с более высокой скоростью и помехоустойчивостью. Это позволило упростить процедуры контроля сообщений для повышения производительности и создать технологию FrameRelay, как одну из сетевых служб ISDN. FrameRelay обеспечивает не только передачу данных между DTE, но и может гарантировать определенное качество сервиса при доставке сообщений. Появление высокоскоростных цифровых магистральных каналов стандартов SDH/SONET привело к разработке сетей ATM, которые обеспечивают весьма высокую производительность при высоком качестве сервиса.

Сервисы ISDN обладают гораздо более высоким качеством, чем аналоговых телефонных сетей. Кроме более высокой помехоустойчивости ISDN предоставляет два типа интерфейсов для пользователей: базовый (BRI) и первичный (PRI) интерфейсы. BRI содержит 2 B канала и D канал (2х64+16) с суммарной пропускной способностью 144 кбит/с. PRI – по европейским стандартам 30 B и D канал (30х64+64) с суммарной пропускной способностью 1984 кбит/с. Телефонные аппараты подключаются через S интерфейс (B+D). Стандарты определяют три нижних уровня, на сетевом уровне определены процедуры установления соединения (коммутация каналов).

2. СЕТИ Х.25

Стандарт X.25 "Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования" существует с 1974 г. и в последующие годы несколько раз пересматривался. Стандарт охватывает три нижних уровня сети, но внутреннюю структуру сети не описывает, а определяет пользовательский интерфейс с сетью.

Технология X.25 основана на коммутации пакетов и виртуальных каналах, обладает низкой производительностью, но эффективно работает на линиях связи с высоким уровнем помех, создавалась для работы на ненадежных аналоговых телефонных каналах. Высокая помехоустойчивость обеспечивается контролем данных и коррекцией ошибок на 2 уровнях: канальном и сетевом. Алгоритмы работы этих уровней и решаемые ими задачи во многом дублируют друг друга.

На физическом уровне предполагается использование последовательного интерфейса стандарта Х.21. На канальном уровне – стандартный протокол LAP-B семейства HDLC. Сетевой уровень определяется протоколом PLP (X.25/3), который предусматривает маршрутизацию пакетов, установление и разрыв соединения, управление потоком пакетов. Алгоритмы маршрутизации в стандарте не рассматриваются, предполагается использование любых реализуемых процедур маршрутизации. Пакеты могут иметь различный объем поля данных от 16 байт до 4 кбайт, размер поля данных по умолчанию 128 байт. Предусмотрено 14 типов пакетов.

В сети X.25 используется следующая терминология: оконечные терминалы (узлы-потребители сетевых ресурсов) DTE, оборудование передачи данных (например, модемы) DCE, коммутаторы пакетов PSE. Для простых терминалов, которые в силу ограниченных функциональных возможностей не могут поддерживать необходимые сетевые процедуры, существуют "сборщики-разборщики" пакетов PAD. Для сети X.25 только PAD являются терминалами, а "неинтеллектуальные" терминалы получают доступ к сети, передавая и получая данные через PAD. Обычно PAD предусматривает подключение нескольких простых терминалов.

DTE получают доступ к сетевым ресурсам через PSE. PSE и структура их связей образуют "облако" (топологию) сети, они выполняют процедуры создания виртуальных каналов, передают пакеты по действующим виртуальным каналам. Виртуальные каналы в X.25 называют логическими каналами. Каждый физический канал в PSE поддерживает несколько логических каналов, каждый PSE в любом из своих портов поддерживает множество логических каналов.

Рис.1. Сеть X.25

Адресация DTE выполняется в соответствии со стандартом X.121, который обеспечивает единое мировое пространство адресов. Сетевые адреса, как указывалось ранее, составные, т.е. элементы адреса зависят от места нахождения DTE в облаке сети. Предусмотрено три варианта адресации с идентификаторами – десятичными цифрами:

· международный сетевой адрес с префиксом "0", содержащий код страны (250, 251 для России и СНГ), номер сети в стране (1 цифра) и номер узла (до 10 цифр);

· международный телефонный номер с префиксом "9", содержащий код страны (три цифры) и телефонный номер в стране (до 11 цифр);

· внутренний сетевой адрес, содержащий номер сети и номер узла (до 10 цифр).

Сети X.25 применяют при высоких требованиях к надежности передачи данных, эти протоколы поддерживаются многими маршрутизаторами, шлюзами и т.п. Однако передача данных производится с неопределенной задержкой, которая может изменяться в весьма широких пределах. Например, эти сети нельзя использовать даже для организации голосовой связи.