Лекции по "Основы построения телекоммуникационных систем"

Адресация в сетях Х.25

 

Если сеть Х.25 не связана с общим  миром, то она может использовать адрес любой длины ( в пределах поля формата адреса)  и давать адресам произвольные значения. Максимальная длина поля адреса в пакете Х.25 составляет 16 байт.

Международная система нумерации  адресов для сетей передачи данных общего пользования определяется рекомендацией Х.121 CCITT.

Адреса Х.121 имеют разную длину, которая может доходить до 14 десятичных знаков. При этом первые 4 цифры называют кодом идентификации сети. Он поделен  на 2 поля- первые 3 цифры определяют страну, и 1 – номер сети Х.25 в этой стране. Т.е число сетей в стране не превышает 10. В России имеется 2 кода –250 и 251.

Остальные цифры в адресе называются номером национального терминала. Эти цифры позволяют идентифицировать определенный DTE в сети Х.25

 

 

Стек протоколов сети Х.25

 

Конечный узел (ЭВМ, марш-р, PAD)

 Х.25/3 Коммутатор X.25/3 X.25/3

 

LAP-B                                        LAP-B                                  LAP-B

 X.21/X.21 bis

 

 Протокол 

канала

(не стандартизован)

 

 

Рассмотрим протокол LAP-B канального уровня. Он устанавливает соединение между пользовательским оборудованием DTE и коммутатором в сетях Х.25.

Протокол LAP-B почти во всем похож на протокол канального уровня для локальных сетей LLC2, кроме адресации.

Формат кадра LAP-B приведен ниже

 

 

Флаг 01111110

Адресное поле

Управляющее Поле (Control)

Данные (Data)

КС

Флаг 01111110

1 байт 2 байта                                                     2 байта

 

Адресное  поле: 11000000 (А)   - от DCE  к DTE (из сети) 0х03

                            10000000 (Б) – от DTE к DCE  (в сеть) 0х01

 

 

Структура поля управления для протокола LAP-B является самой сложной и содержит 3 типа кадров

1 2 3 4 5 6 7 8      9 10  11  12       13 14      15      16

0	N(S)						P/F	N (R)
1	0	S	-	-	-			N (R )
1	1	M	P/F	M

1 строка – информационный тип  кадра

2 строка -  управляющий  тип  кадра

3 строка – ненумерованный тип  кадра

Поле N(S) номер отправленного кадра

Поле N(R ) номер кадра, который приемник ожидает получить следующим

Бит P/F  требует, чтобы на команду был дан ответ (опрос – ответ)

Поле М дает несколько типов  команд: запрос на установление соединения, подтверждение соединения или разрыва, запрос на разрыв соединения.

 

 

 

 

Логический канал LAP-B является дуплексным, так что данные могут передаваться в обоих направлениях.

Протокол LAP-B c помощью управляющих кадров дает возможность регулировать поток данных, поступающих от узлов сети. Это важно для коммутируемых сетей, в которой нет разделяемой среды, автоматически тормозящей работу передатчика при высокой загрузке сети.

 

Итак, протокол LAP-B стека Х.25  включает следующие функции:

• синхронизацию кадров с помощью флага
• управление каналом – установление, поддержание и окончание передачи
• регистрацию ошибок и их устранение

отличается от протокола LLC2 полем адресации.

Он содержит 1 однобайтовое адресное поле (а не два –DSAP , SSAP), в котором указывается не адрес службы верхнего уровня,  а направление передачи кадра – в сеть –0х01, или из сети- 0х03

Сетевой уровень Х25/3 реализуется с использованием 14 различных типов пакетов, по назначению аналогичных типам кадров протокола LAP-B. Так как надежную передачу данных обеспечивает протокол LAP-B, то протокол Х.25/3 выполняет функции маршрутизации пакетов, установления и разрыва виртуального соединения между конечными абонентами сети и управления потоком пакетов.

После установления соединения на канальном  уровне конечный узел должен установить виртуальное соединение с другим конечным узлом сети. Для этого  он в кадрах LAP-B посылает пакет Call Request протокола Х.25.

 

 

8 7        6     5      4      3       2      1

Q	D	Modulo	LGN
LCN
Type= 0x0B
Длина DA			Длина SA
Адрес назначения (DA)
Адрес источника (SA)
Длина поля услуг (FL)
Услуги (Facilities)
Пользовательские данные (User data)

 

 В нем задается :

• тип информации (управляющая или данные)- Q
• подтверждение приема пакета узлом назначения-D
• признаки нумерации пакетов (по модулю 8 или 128) -Modulo
• номер логической группы виртуального канала (симплексный, дуплексный) -LGN
• номер логического канала- LCN
• тип пакета  (управляющий или данные) - Type
• длина поля услуг. Поле данных может быть длиной 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 байт. Предпочтительной является 128 байт.

Пакет Call Request принимается коммутатором сети и маршрутизируется на основании таблицы маршрутизации, прокладывая при этом  виртуальный канал.

После установления виртуального канала конечные узлы обмениваются пакетами другого формата -формата пакетов  данных (пакет Data.).  Этот пакет похож на пакет Call Request.

Коммутаторы (ЦКП) сетей Х.25 представляют собой гораздо более простые  и дешевые устройства по сравнению  с маршрутизаторами  TCP/IP/. Это объясняется тем, что они не поддерживают процедур обмена маршрутной информацией и нахождения оптимальных маршрутов, а также не выполняют преобразования форматов данных 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 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-B 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.

В результате производительность коммутаторов Х.25 оказывается обычно невысокой  –несколько тысяч пакетов в секунду. Для низкоскоростных каналов связи 1200-9600 бит/с такой производительности коммутаторов вполне хватало.

Гарантий пропускной способности  сеть Х.25 не дает, максимум, что она  может сделать, это приоритезировать трафик отдельных виртуальных каналов.

Протоколы Х.25 были специально разработаны для низкоскоростных каналов с высоким уровнем помех. Именно такие линии составляют пока большую часть телекоммуникационной структуры нашей страны, поэтому сети Х.25 будут по-прежнему еще долго оставаться наиболее рациональным выбором для многих регионов.

 

 

  Сети Frame Relay (FR)

 

Сети FR – сравнительно новые сети, которые гораздо лучше подходят для передачи пульсирующего трафика локальных сетей по сравнению с сетями Х.25.

Это преимущество проявляется только тогда, когда каналы связи приближаются по качеству к каналам связи локальных сетей., что для глобальных сетей достижимо только при использовании ВОЛС.

Преимущество сетей FR заключается в их низкой протокольной избыточности и дейтаграммном режиме работы, что обеспечивает высокую пропускную способность и небольшие задержки кадров.

Надежную передачу кадров технология FR не обеспечивает. Сети FR специально разрабатывались как общественные сети для соединения частных локальных сетей. Они обеспечивают скорость передачи до 2-х Мбит/с.

Особенностью технологии FR является гарантированная поддержка основных показателей качества транспортного обслуживания локальных сетей – средней скорости передачи данных по виртуальному каналу при допустимых пульсациях трафика.

Стандарты FR определяют 2 типа виртуальных каналов – PVC (Permanent Virtual Circuit)  и коммутируемые SVC. До настоящего времени наиболее широко распространены PVC, технология которых более проста.

PVC является постоянным виртуальным каналом, кадры проходят по нему в определенной последовательности, поэтому нет необходимости восстанавливать порядок их прохождения.. Несмотря на большое количество пользователей  сети FR, каждому предоставляется отдельный PVC. Виртуальность означает, что канал PVC предоставляется пользователю только тогда, когда по нему передаются данные. Если данный канал не используется , то его пропускная способность передается другим PVC, пользователям и программам, занятым передачей данных.

 

 

Мэйнфрейм

Оборудование клиента

 С поддержкой FR

Потоки данных

 По общему каналу PVC

Терминалы

 

 

Каждому каналу PVC назначается конкретное значение CIR (Committed Information Rate)

согласованная скорость передачи. Это  скорость передачи данных для конкретного  логического соединения. Значение CIR в канале PVC не превышает меньшего из 2-х значений пропускной способности портов.

FR – полностью дуплексная система, т.е. прием и передача выполняется одновременно. При этом CIR может быть несимметричным.

 

Формат кадра Frame Relay

Технология FR использует для передачи данных технику виртуальных соединений по принципу работы сетей Х.25. Однако в отличие от Х.25 стек протоколов FR передает кадры при установленном виртуальном соединении по протоколам только физического и канального уровней.

Кроме того, протокол канального уровня LAP-F в сетях FR  имеет 2 режима работы- основной  (core) и управляющий (control)/

В основном режиме работы, который  фактически используется в сетях, кадры  передаются без преобразования и  контроля, как в коммутаторах локальных сетей. За счет этого сети FR имеют высокую производительность. При таком подходе уменьшаются накладные расходы при передаче пакетов локальных сетей, так как они вкладываются сразу в кадры канального уровня, а не в пакеты сетевого уровня, как в сетях Х.25

 

Формат кадра в сети Frame Relay

8     7      6        5        4         3        2      1

Флаг
DLCI			CR	EA
DLCI	FECN	BECN	DE	EA
Данные           (пересылаемая информация)   до  8189 байт)
CRC
Флаг

DLCI (Data Link Connection Identifier)- идентификатор канала PVC – 10 бит (1024 вирт. Соед.)

CR (команда/ответ) –сейчас не используется

EA  ( Extended Address) –расширенный адрес 2 бита

         FECN –(«фекон») –уведомление о перегрузке

BECN («бекон»)  в прямом/ обратном направлении

DE ( Discard Eligibility) –«подлежит удалению) –означает, что кадры следуют со скоростью, превышающей CIR 

 

 С разу за заголовком следуют  пересылаемые данные. Когда пакет  поступает на устройство FR, из него удаляются служебные данные протоколов уровня МАС и LLC, т.е. служебная информация пакетов Ethernet или Token Ring и только затем происходит инкапсуляция в кадр. Служебная информация 3-го уровня  (TCP/IP) не удаляется. Размер кадра не фиксирован, но обычно его ограничивают  значением 8189 байтов.

 

Неравномерность

При передаче больших объемов информации по каналу PVC скорость передачи может превысить установленное значение CIR. Это результат неравномерности передачи

 

Скорость Пакеты, подлежащие удалению

порта

Всплеск

Всплеск

 

 

CIR

 

 

 

 

Поток данных (трафик)

 

 

 

 

В технических  требованиях к FR  предполагается, что кадры, передаваемые со скоростью выше CIR , отмечаются битом DE –«подлежат удалению». При устранении перегрузки эти кадры удаляются первыми.  Это напоминает сброс балласта с падающего воздушного шара.

Кроме параметра  CIR  для каждого виртуального соединения вводятся дополнительные параметры, влияющие на качество обслуживания:

• Вс (Committed Burst Rate) – согласованный объем пульсаций, т.е. максимальное количество байтов, которое сеть будет передавать от этого пользователя за интервал времени Т
• Ве ( Excess Burst Size) – дополнительный объем пульсаций, т.е. максимальное количество байтов, которое сеть будет пытаться  передать сверх установленного значения Вс за интервал времени Т.

Если эти величины определены, то время Т определяется формулой: T=Bc/CIR

Основным  параметром, по которому абонент и  сеть заключают соглашение при установлении виртуального соединения, является согласованная  скорость передачи данных. Для каналов  PVC это соглашение является частью контракта на пользование услугами сети.

Так как  скорость передачи данных измеряется на каком-то интервале времени, то интервал Т и является таким контрольным  интервалом, на котором проверяются  условия соглашения. Кадры , помеченные признаком  DE, удаляются из сети только в том случае, если коммутаторы сети испытывают перегрузку, в противном случае они доставляются адресату.

Использование сетей  FR

Услуги  FR обычно предоставляются теми же операторами, которые эксплуатируют сети Х.25. Применяются сети FR только на магистральных каналах высокого качества ( не хуже 10^-6).