Оценка характеристик и возможностей сетей X25 и Frame Relay (стр. 4 из 8)
2.2.5 Характеристики и возможности коммутаторов сетей X.25
Коммутаторы сетей Х.25 представляют собой гораздо более простые и дешевые устройства по сравнению с маршрутизаторами сетей TCP/IP. Это объясняется тем, что они не поддерживают процедур обмена маршрутной информацией и нахождения оптимальных маршрутов, а также не выполняют преобразований форматов кадров канальных протоколов. По принципу работы они ближе к коммутаторам локальных сетей, чем к маршрутизаторам. Однако работа, которую выполняют коммутаторы Х.25 над пришедшими кадрами, включает больше этапов, чем при продвижении кадров коммутаторами локальных сетей. Коммутатор Х.25 должен принять кадр LAP-B и ответить на него другим кадром LAP-B, в котором подтвердить получение кадра с конкретным номером. При утере или искажении кадра коммутатор должен организовать повторную передачу кадра. Если же с кадром LAP-B все в порядке, то коммутатор должен извлечь пакет Х.25, на основании номера виртуального канала определить выходной порт, а затем сформировать новый кадр LAP-В для дальнейшего продвижения пакета. Коммутаторы локальных сетей такой работой не занимаются и просто передают кадр в том виде, в котором он пришел, на выходной порт.[16]
В результате производительность коммутаторов Х.25 оказывается обычно невысокой — несколько тысяч пакетов в секунду. Для низкоскоростных каналов доступа, которыми много лет пользовались абоненты этой сети (1200-9600 бит/с), такой производительности коммутаторов хватало для работы сети.
Гарантий пропускной способности сеть Х.25 не дает. Максимум, что может сделать сеть, — это приоритезировать трафик отдельных виртуальных каналов. Приоритет канала указывается в запросе на установление соединения в поле услуг.
Протоколы сетей Х.25 были специально разработаны для низкоскоростных линий с высоким уровнем помех. Именно такие линии составляют пока большую часть телекоммуникационной структуры нашей страны, поэтому сети Х.25 будут по-прежнему еще долго являться наиболее рациональным выбором для многих регионов
2.3 Характеристики и особенности сетей Frame Relay
2.3.1 Особенности сетей Frame Relay
Сети Frame Relay - сравнительно новые сети, которые гораздо лучше подходят для передачи пульсирующего трафика локальных сетей по сравнению с сетями Х.25, правда, это преимущество проявляется только тогда, когда каналы связи приближаются по качеству к каналам локальных сетей, а для глобальных каналов такое качество обычно достижимо только при использовании волоконно-оптических кабелей.
Преимущество сетей Frame Relay заключается в их низкой протокольной избыточности и дейтаграммном режиме работы, что обеспечивает высокую пропускную способность и небольшие задержки кадров. Надежную передачу кадров технология Frame Relay не обеспечивает. Сети Frame Relay специально разрабатывались как общественные сети для соединения частных локальных сетей. Они обеспечивают скорость передачи данных до 2 Мбит/с.
Особенностью технологии Frame Relay является гарантированная поддержка основных показателей качества транспортного обслуживания локальных сетей - средней скорости передачи данных по виртуальному каналу при допустимых пульсациях трафика.[1,10-12]
Технология Frame Relay требует:
· оконечных устройств, оснащенных интеллектуальными протоколами высоких уровней;
· виртуальных, свободных от ошибок каналов связи;
· прикладных средств, способных осуществлять различные передачи.
Данная технология не только очень подходит для управления пульсирующими трафиками между ЛВС и между ЛВС и территориальной сетью, но и адаптируется для передачи такого чувствительного к передаче трафика, как голос.
2.3.2 Стек протоколов сетей Frame Relay
Структура стека (рисунок 7) хорошо отражает происхождение технологии Frame Relay в недрах технологии ISDN, так как сети Frame Relay заимствуют многое из стека протоколов ISDN, особенно в процедурах установления коммутируемого виртуального канала.
Рисунок 7 – Стек протоколов Frame Relay
Основу технологии составляет протокол LAP-F core, который является весьма упрощенной версией протокола LAP-D. Протокол LAP-F (стандарт Q.922 ITU-T) работает на любых каналах сети ISDN, а также на каналах типа Т1/Е1. Терминальное оборудование посылает в сеть кадры LAP-F в любой момент времени, считая что виртуальный канал в сети коммутаторов уже проложен.
Формат кадра Frame Relay приведен на рисунке 8.
Рисунок 8 – Формат кадра Frame Relay
Кадр имеет различную длину, а заголовок коммутируемого кадра содержит 10-битовый номер, идентификатор соединения канала данных (Data Link Connection Identifier - DLCI).
Приведем назначение полей заголовка кадра Frame Relay:
DLCI - идентификатор соединения;
C/R - поле прикладного назначения, не используется протоколом Frame Relay и передается по сети прозрачно;
EA - определяет 2-х, 3-х или 4-х байтовое поле адреса;
FECN - информирует узел назначения о заторе;
BECN - информирует узел-источник о заторе;
DE - идентифицирует кадры, которые могут быть сброшены в случае затора.
Используя DLCI, DCE направляет данные от DTE через сеть в следующей последовательности:
Frame Relay DTE инкапсулирует пришедший пакет или кадр в Frame Relay -кадр. DTE задает корректный DLCI-адрес, который берется из специальной таблицы рандеву (look-up table), в которой определено соответствие между локальным адресом пакета и соответствующим номером DLCI.
DCE проверяет целостность кадра, используя контрольную последовательность FCS и в случае обнаружения ошибки сбрасывает кадр.
DCE ищет номер DLCI в таблице перекрестных соединений (Cross-Connect Table) и, в случае если для указанного DLCI не определена связь кадр сбрасывается.
DCE отправляет кадр к узлу назначения, через выталкивание кадра в порт, специфицированный в таблице перекрестных ссылок.[1,10-11]
По сравнению со своим предшественником, X.25, Frame Relay имеет значительные преимущества в производительности. Во время разработки X.25 соединения в глобальных сетях создавались по большей части на основе менее надежной аналоговой технологии. Поэтому, чтобы пакеты прибывали к получателю без ошибок и по порядку, X.25 требует от каждого промежуточного узла между отправителем и получателем подтверждения целостности пакета и исправления любой обнаруженной ошибки. Связь с промежуточным хранением замедляет передачу пакетов, так как каждый узел проверяет FCS каждого поступающего пакета и только затем передает его дальше. Таким образом, в сети с каналами низкого качества возникают нерегламентированные непостоянные по величине задержки передаваемых данных. Поэтому невозможно передавать по сетям X.25 чувствительный к задержкам трафик (например, оцифрованную речь) с удовлетворительным качеством.
С появлением высоконадежных цифровых каналов такая проверка стала излишней. Поэтому в Frame Relay, использование которого подразумевает наличие цифровой инфраструктуры, не включены функции поиска и коррекции ошибок. Коммутаторы Frame Relay используют технологию сквозной коммутации, при которой каждый пакет направляется на следующий транзитный узел сразу же по прочтении адресной информации, что исключает неравномерные задержки. Если случается какая-либо ошибка, коммутаторы Frame Relay отбраковывают кадры. Функция исправления ошибок возлагается на межконцевой протокол более высокого уровня (например TCP или SPX). При таком подходе накладные расходы по обработке в расчете на кадр снижаются, что значительно повышает пропускную способность и делает ее регламентируемой.[17]
2.3.4 Механизм управления потоками
Технология Frame Relay имеет специальный механизм управления потоками, позволяющий обеспечивать более гибкое мультиплексирование разнородного трафика.
Управление потоком - это процедура регулирования скорости, с которой маршрутизатор подает пакеты на коммутатор. Если принимающий коммутатор не в состоянии принять еще какие-либо пакеты (например, из-за перегрузки), то при помощи данного протокола можно потребовать приостановить отправку пакетов с маршрутизатора и, после разгрузки, продолжить ее. Этот процесс гарантирует, что принимающему коммутатору не надо отбраковывать кадры. Frame Relay не поддерживает этот протокол в полной мере; если у коммутатора Frame Relay не достаточно буферного пространства для приема поступающих кадров, то он отбраковывает кадры с установленным флагом DE - разрешение на отбраковку. Однако, маршрутизатор может инициализировать процедуру восстановления данных, что может привести к еще большему затору.
Решение этой проблемы возлагается частично на протоколы верхлежащего уровня, например, - TCP/IP, который поддерживает некоторую степень механизма управления потоками, а также на использование битов FECN, BECN - флагов явного извещения о перегрузке в прямом и обратном направлениях причем последние являются особенностями FR.
Информационные биты FECN и BECN выставляются в момент попадания кадра в затор трафика. Маршрутизаторы с интерфейсом Frame Relay могут расшифровать значения этих битов и активизировать управление потоком на базе протокола верхлежащего уровня, например, - TCP/IP.[17]
Надо отметить, что представленный механизм не вписался бы в концепцию регламентирования пропускной способности сети, поддерживаемую Frame Relay, без введения соглашения о согласованной скорости передачи информации (Committed Information Rate, CIR).
2.3.5 Концепция согласованной скорости передачи информации
CIR - минимальная пропускная способность, гарантированная каждому PVC или SVC. Эта скорость (измеряется в битах в секунду) выбирается клиентом сети Frame Relay в соответствии с объемом данных, которые он собирается передавать по сети, и гарантируется она оператором сети Frame Relay или администратором. На текущий момент скорость варьируется от 16 Кбит/с до 44,8 Мбит/с. Если пакетные посылки не превосходят скорость порта подключения клиента и пропускная способность сети Frame Relay в данный момент имеет свободные ресурсы, то клиент может превысить согласованное значение CIR. Скорость, с которой клиент посылает данные при наличии достаточной пропускной способности, называется оverscription rate.[18]