Сети с ретрансляцией кадров (frame relay)

К протоколам сети frame relay относятся:

v IPX;

v AppleTalk;

v РРР (инкапсулирующий протоколы TCP/IP, IPX/SPX и NetBEUI);

v SLIP (инкапсулирующий протокол TCP/IP).

FRAD

В отличие от PAD-устройств, используемых в сетях Х.25 для преобразования пакетов, в сетях frame relay применяются устройства, называемые frame relay assembler/disassembler, FRAD (ассемблер/дизассемблер ретрансляции кадров). Обычно эти устройства представляют собой модуль в маршрутизаторе, коммутаторе или стоечном концентраторе.

FRAD-модуль — это устройство, соединяющее пользовательскую локальную сеть с сетью frame relay и отвечающее за инкапсуляцию (ассемблирование, сборку) пакетов локальной сети, благодаря чему эти пакеты могут передаваться по глобальной сети frame relay. Кроме того, FRAD-модуль распаковывает (дизассемблирует) данные, форматированные для сети frame relay, и переводит их в формат, пригодный для передачи в локальную сеть.

Достоинства:

В отличие от сетей Х.25, сети frame relay могут взаимодействовать с современными сетями, имеющими собственные механизмы обнаружения ошибок. Сети frame relay позволяют достигнуть высоких скоростей передачи данных, при этом предполагается, что новые сетевые технологии имеют средства обнаружения ошибок на промежуточных узлах и, следовательно, в самих сетях frame relay серьезные проверки на наличие ошибок не производятся (т. е. эти сети являются службами без установления соединения).

Коммуникация и виртуальные каналы:

В сетях frame relay в одном несущем кабеле может быть создано несколько виртуальных соединений. Каждое такое соединение обеспечивает передачу данных между двумя коммуникационными узлами. Как и в сетях Х.25, виртуальные соединения являются логическими, а не физическими.

При коммутации кадров возможны два типа виртуальных соединений:

§ постоянные

§ коммутируемые.

Постоянные виртуальные соединения. Такие соединения представляют собой постоянно доступный маршрут между двумя узлами, который имеет некоторый идентификатор, указываемый в каждом передаваемом пакете. Установленное соединение остается всегда открытым, поэтому коммуникации могут осуществляться в любой момент. Отдельные передачи данных обрабатываются на Физическом уровне, а виртуальные соединения являются частью уровня LAPF. Один передающий кабель может поддерживать несколько виртуальных соединений с различными целевыми сетями.

Коммутируемые виртуальные соединения. Включены в стандарт на коммутацию кадров в 1993 году. Для них требуется установление сеанса связи. Чтобы начался обмен данными, между двумя узлами передается управляющий сигнал вызова. По окончании коммуникаций этот сигнал сопровождается командой на отключение обоих узлов. Коммутируемые виртуальные соединения служат для того, чтобы позволить сети определять скорость передачи данных. Скорость может выбираться в соответствии с требованиями приложения и в зависимости от имеющегося в данный момент сетевого трафика. Между двумя точками по одному кабелю может проходить множество коммутируемых виртуальных соединений.

40. Сети ISDN Integrated Services Digital Network — цифровые сети с интегральными услугами - относятся к сетям, в которых основным режимом коммутации является режиме коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме. Появились в 1970-х годах для передачи в цифровом виде речевых сигналов, данных, графики и видеосигналов.

Службы ISDN

Услуги сети:

v обеспечение связи между локальными сетями;

v обеспечение работы домашних офисов и надомных работников;

v удаленная архивация и восстановление настольных компьютерных систем;

v подключение частной телефонной системы к региональной телефонной компании;

v передача больших файлов изображений и данных;

v обеспечение работы видео- и мультимедиа-приложений, работающих в нескольких локальных сетях.

Достоинства:

v возможность передачи по одной сети речевых сигналов, данных и видеоинформации;

v наличие многоуровневого стека протоколов, совместимых с эталонной моделью OSI;

v коммуникационные каналы со скоростями, кратными 64, 384 и 1536 Кбит/с;

v наличие служб коммутируемых и некоммутируемых соединений;

v широкополосные средства ISDN, обеспечивающие скорость 155 Мбит/с и выше.

Интерфейс базового уровня состоит из трех каналов:

v двух несущих (bearer, В) каналов для передачи данных, речи и графики со скоростью 64 Кбит/с и

v третьего — D-канала (Delta, иногда называемого Demand (запрос)), обеспечивающего скорость 16 Кбит/с и используемого для передачи сигналов управления коммуникациями, коммутации пакетов и верификации кредитных карт.

Главная задача D-канала — обеспечить прохождение и снятие ISDN-вызова, а также начало и окончание сеанса передачи данных.

ISDN-сети с интерфейсом основного уровня (PRI) обеспечивают более высокую по сравнению с BRI ISDN скорость передачи данных, при этом суммарная полоса пропускания коммутируемых данных достигает 1,536 Мбит/с. Для подключения клиентов к PRI-интерфейсу используется мультиплексор или частная телефонная система, а также группа из 24 каналов, называемая транком (магистралью). Мультиплексор обычно применяется тогда, когда PRI ISDN обеспечивает связь между локальными сетями, для" поставщика услуг Интернета он может представлять собой внешнее устройство или модуль в маршрутизаторе. Частная телефонная система используется для организации видеоконференций и центров обработки телефонных вызовов, имеющих базы абонентских номеров, связанных с пользовательскими службами.

Широкополосные сети broadband ISDN, B-ISDN.

Эта развивающаяся технология предназначена для обеспечения совместимости с сетями ATM и SONET. Широкополосные ISDN-сети предназначены для коммуникаций со скоростями от 155 Мбит/с до 1 Гбит/с (и выше) по оптоволоконному кабелю. В них применяется не коммутация пакетов, а коммутация ячеек.

41. Технология ATM. Техн-я асинхронного режима передачи (ATM) разработана как единый универс-ый транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг, кот-ые наз-ся широкополосными сетями ISDN (Broadband-ISDN, B-ISDN). Обеспеч-ет неск-ко возм-ей: 1) передачу в рамках одной трансп-ой с-мы комп-го и мультимедийного (голос, видео) трафика, чувствительного к задержкам (для каждого вида трафика кач-во обслуж-ия соотв-ет его потребностям, 2) иерархию скоростей передачи данных (от десятков мб –неск-ких гб в сек с гарант-ой пропускной спос-тью для ответственных приложений, 3) общие трансп-ые прот-лы для лок-ых и глоб сетей, 4) сохр-ие имеющейся инфраструктуры физич-их каналов или физич-их прот-лов, 5) взаимод-е с унаследованными прот-ми лок и глоб сетей: IP, SNA, Ethernet, ISDN. Основные принципы технологии ATM: 1) Сеть ATM имеет классич стр-ру крупной территор-ой сети — конечные станции соед-ся индивид-ми каналами с коммутаторами нижнего уровня, кот в свою очередь соед-ся с коммутаторами более высоких уровней, 2) коммутация пакетов происх-т на основе идентификатора Вирт-го канала (VCI), кот назнач-ся соединению при его установлении и уничтож-ся при разрыве соед-ия, 3) Вирт-ые соед-ия м-т быть постоянными (PVC) и коммутируемыми (SVC).

Два типа трафика: а) комп-ый, б) мультимедийный. Постоянная битовая скорость (CBR). Треб-ся временные соотн-ия м/ду передаваемыми и принимаемыми данными. С установлением соед-ния. (Н-р голосовой трафик). Переменная битовая скорость (VBR). Треб-ся временные соотн-ия м/ду передаваемыми и принимаемыми данными. С установлением соед-ия. (Н-р компрессированный голос, компрессированное видеоизобр-ие). Переменная битовая скорость (VBR)- He требуются врем-ые соотн-ия м/ду передаваемыми и прин-ми данными. С установлением соед-ия. (Н-р трафик компьютерных сетей, в которых конечные узлы работают по протоколам с устан-ем соед-ий: frame relay, Х.25, LLC2, TCP)). Переменная битовая скорость (VBR) - нe треб-ся временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными. Без установления соед-ия. (Н-р трафик компьютерных сетей, в которых конечные узлы работают по протоколам без устан-ия соед-ий (IP, Ethernet DNS, SNMP)). Технология ATM: осн-ые колич-ые пар-ры: — макс скорость передачи данных; — средняя скор-ть передачи данных;— мин скор-ть передачи данных;— макс р-р пульсации;— доля потерянных ячеек;— задержка передачи ячеек;— вариация задержки ячеек. Передача трафика IP через сети ATM. Так как протокол IP является на сегодня основным протоколом построения составных сетей, то стандарты работы IP через сети АТМ являются стандартами, определяющими взаимодействие двух наиболее популярных технологий сегодняшнего дня. Протокол Classical IP (RFC 1577) является первым (по времени появления) протоколом, определившим способ работы интерсети IP в том случае, когда одна из промежуточных сетей работает по технологии АТМ. Из-за классической концепции подсетей протокол и получил свое название - Classical. Одной из основных задач, решаемых протоколом Classical IP, является традиционная для IP-сетей задача - поиск локального адреса следующего маршрутизатора или конечного узла по его IP-адресу, то есть задача, возлагаемая в локальных сетях на протокол ARP. В общем случае для нешироковещательных сетей стандарты TCP/IP определяют только ручной способ построения ARP-таблиц, однако для технологии АТМ делается исключение - для нее разработана процедура автоматического отображения IP-адресов на локальные адреса. В отличие от классических подсетей маршрутизатор может быть подключен к сети АТМ одним физическим интерфейсом, которому присваивается несколько IP-адресов в соответствии с количеством LIS в сети. Решение о введении логических подсетей связано с необходимостью обеспечения традиционного разделения большой сети АТМ на независимые части, связность которых контролируется маршрутизаторами, как к этому привыкли сетевые интеграторы и администраторы. Решение имеет и очевидный недостаток — маршрутизатор должен быть достаточно производительным для передачи высокоскоростного трафика АТМ между логическими подсетями. Все конечные узлы конфигурируются традиционным образом — для них задается их собственный IP-адрес, маска и IP-адрес маршрутизатора по умолчанию. Кроме того, задается еще один дополнительный параметр — адрес АТМ (или номер VPI/VCI для случая использования постоянного виртуального канала.

Служба SMDS.

Интерфейс службы SMDS образуется двумя оптоволоконными кабелями с общим доступом. С одного конца оба кабеля подключаются к оборудованию клиента, а с другой – к коммутатору, установленному у поставщика услуг. Данные по каждому кабелю передаются только в одну сторону, по одному кабелю информация поступает от клиента к поставщику, а по другому – в обратном направлении. Наличие двух независимых шин устраняет вероятность возникновения конфликтов. К SMDS шине можно подключить до 512 устройств, при этом ее общая длина может составить до 169 километров. Для организации SMDS шины обычно используются T-линии. Скорость передачи данных по ним будет, однако, меньше общей пропускной способности, поскольку часть полосы пропускания выделяется для управляющих и служебных сигналов. Служба SMDS, которая в первую очередь предназначена для передачи данных, преобразует фреймы, полученные из локальных сетей, в ячейки.

Служба SMDS реализует коммуникационные уровни, соответствующие Физическому, Канальному и Сетевому уровням эталонной модели OSI. На физическом уровне используется стандарт IEEE 801.6 на передачу данных в региональных сетях, а на Канальном уровне коммуникации осуществляются на подуровне LLC. Сетевой уровень образуют коммуникационные маршруты, служащие для передачи данных. Ячейка SMDS имеет фиксированную длину, равную 53 байтам, и состоит из заголовка, модуля сегментации и хвостовика. В состав входят следующие поля: управление доступом(содержит информацию, указывающую на то, откуда была отправлена ячейка), управление сетью(указывает, например, тип содержимого ячейки), тип сегмента(указывает, содержит ли ячейка начало, середину или окончание последовательности сегментов сообщения, или же все сообщение располагается в ячейке целиком), идентификатор сообщения(содержит уникальный номер, присваиваемый всем ячейкам в последовательности сегментов сообщения и указывающий на то, что все ячейки должны обрабатываться как единое целое). Модуль сегментации в ячейке содержит полезную нагрузку, которая представляет собой пользовательские данные, передаваемые по сети SMDS. Хвостовик ячейки состоит из двух полей: поля длинны полезной нагрузки и контрольной суммы для полезной нагрузки. Первое из этих полей указывает, какую часть модуля сегментации составляет полезная нагрузка, а какая часть модуля пустая. Если полезная нагрузка отсутствует, поле длинны полезной нагрузки содержит нули. Поле контрольной суммы для полезной нагрузки позволяет принимающему узлу убедиться в том, что информация, содержащаяся в полях типа сегмента, идентификатора сообщения, модуля сегментации и в поле длинны полезной нагрузки, не исказилась в процессе пересылки. Все перечисленные поля содержат информацию определяющую правильность приема и интерпретации полезной нагрузки. Контрольная сумма представляет собой число, полученное от сложения всех полей. Помимо того, что сети SMDS обеспечивают высокую скорость передачи данных и совместимы с технологиями B-ISDN, SONET, ATM, а также с T-линиями, эти сети предоставляют пользователям надежные средства безопасности. Например, доступ к сети со стороны узла можно ограничить и разрешить его только группам адресов или отдельным адресам. Кроме того, для передачи особо важной информации можно организовать частные сети. Клиенты могут оплачивать сетевые услуги с учетом степени использования SMDS-служб. Слабым местом сетей SMDS является их недостаточная доступность(по сравнению с сетями X.25, frame relay и ISDN). Кроме того, сети SMDS предназначены только для передачи данных.

43. Линии DSL. Digital Subscriber Line(DSL) — это технология, использующая усовершенствованные методы модуляции в существующих телекоммуникационных сетях и обеспечивающая высокие скорости передачи данных между абонентом и региональной телефонной или телекоммуникационной компанией. Технология DSL, позволяет передавать данные, речь и видео, а также файлы мультимедийных приложений. Существует восемь основных служб DSL: Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) - Асимметричная цифровая абонентская линия.Помимо передачи данных и файлов мультимедийных приложений, эта технология может эффективно применяться для интерактивного мультимедиа и дистанционного обучения. При своем появлении технология ADSL обеспечивала скорость восходящего потока, равную 64 Кбит/с, а нисходящие данные передавались со скоростью 1,544 Мбит/с. В настоящее время эти скорости составляют 576—640 Кбит/с и 6 Мбит/с (максимум) соответственно. G.lite Asymmetric Digital Subscriber Line (G.lite ADSL) -Асимметричная цифровая абонентская линия G.lite. G.lite ADSL — это разновидность ADSL, созданная для совместимости с технологией Plug-and-Play (PnP), с помощью которой компьютерные операционные системы могут автоматически конфигурировать новые установленные аппаратные средства. Линия G.lite ADSL позволяет передавать восходящие данные со скоростью 500 Кбит/с и нисходящие — со скоростью 1,5 Мбит/с. Integrated Services Digital Network Digital Subscriber Line (IDSL). Во многих новых жилых и деловых районах распространено устройство телефонной сети, называемое Digital Loop Carrier (Цифровой контурный канал) и предназначенное для совершенствования методов разводки телефонного кабеля, а также для реализации услуг DSL. Для использования DSL в таких районах была разработана технология IDSL (Цифровая абонентская линия ISDN). Линия IDSL позволяет передавать восходящие и нисходящие данные со скоростью до 144 Кбит/с. Другим достоинством линий IDSL является то, что они совместимы с существующими терминальными адаптерами ISDN. Rate Adaptive Asymmetric Digital Subscriber Line (RADSL). Технология RADSL (Асимметричная цифровая абонентская линия с адаптивной скоростью), базирующаяся на принципах ADSL, первоначально была разработана для передачи видео по запросу. В отличие от ADSL, она позволяет менять скорость передачи, информации в зависимости от того, передаются ли данные, файлы мультимедиа или речь. High-Bit-Rate Digital Subscriber Line (HDSL). Ограничением технологии HDSL является то, что в отличие от ADSL и RADSL она не поддерживает передачу речи. Она особенно полезна для компаний, которым требуется объединять локальные сети. Symmetric High-Bit-Rate Digital Subscriber Line (SHDSL). Технология SHDSL (Высокоскоростная симметричная цифровая абонентская линия), позволяет передавать данные по одному или двум кабелям. При использовании двух кабелей максимальное расстояние составляет 6,4 км, что превышает аналогичный показатель для старых версий DSL, равный 5,5 км. Одним из ограничений технологии SHDSL является то, что она предназначена для пересылки данных и не обеспечивает одновременную передачу данных и речи. Very High-Bit-Rate Digital Subscriber Line (VDSL). Технология VDSL (Сверхскоростная цифровая абонентская линия) создавалась как альтернатива сетям на основе коаксиального или оптоволоконного кабеля. Она позволяет для передачи нисходящего потока (к абоненту) достичь скорости 51—55 Мбит/с, а для восходящего потока (от абонента)— 1,6—2,3 Мбит/с. Хотя данная технология обеспечивает очень высокую пропускную способность, длина линий VDSL относительно невелика и равняется 300—1800м. Symmetric Digital Subscriber Line (SDSL). Линия SDSL (Симметричная цифровая абонентская линия) напоминает ADSL-линию, однако скорость передачи как для восходящего, так и для нисходящего потока данных в ней составляет 384 Кбит/с. Линии SDSL особенно эффективны для организации видеоконференций и дистанционного обучения, поскольку скорость передачи информации одинакова в обоих направлениях.

SDH/SONET.

SONET (Синхронная оптическая сеть) — это оптоволоконная технология, позволяющая передавать данные быстрее, чем 1 Гбит/с. Synchronous Digital Hierarchy (SDH) и используемый преимущественно в Европе. Области применения: создание сверхскоростных каналов передачи данных между удаленными сетями (например, между кампусами колледжа и исследовательскими центрами, спонсируемыми частными компаниями); проведение видеоконференций между удаленными площадками; дистанционное обучение; высококачественная передача музыки и видео; высокоскоростная передача сложных графических изображений (например, топографических карт) и фотографий, полученных со спутников. В сетях SONET используются четыре уровня протоколов, однако только нижний уровень соответствует модели OSI. Этот уровень, аналогичный Физическому уровню модели OSI, называется Световым. Он управляет передачей и преобразованием информационных сигналов. Передаваемые электрические сигналы трансформируются в световые сигналы, которые передаются в оптоволоконный кабель, а принимаемые световые сигналы преобразуются обратно в электрические. Второй уровень сегментирующий. Этот уровень инкапсулирует данные, гарантирует их отправку в нужном порядке, обеспечивает синхронизацию каждого фрейма, а также обнаруживает коммуникационные ошибки. Далее следует Канальный уровень, который обнаруживает неисправности и выполняет аварийное переключение. Кроме того, он отвечает за синхронизацию и переключение сигналов, а также гарантирует доставку фрейма в заданный пункт назначения. Верхний, Маршрутный уровень, обеспечивает выбор коммуникационного канала для сигнала. Например, сигналу ATM он может назначить один канал, а сигналу ISDN – другой. Также он обеспечивает надежность канала от источника к целевому узлу. Для организации сети SONET используется кольцевая топология, а для восстановления в случае отказа имеются три возможных способа: переключение однонаправленного маршрута, автоматическое защитное переключение и переключение двунаправленной линии. Фрейм STS-1 представляет собой базовый модуль для построения фрейма SONET. Длинна фрейма STS-1 равна 90 байтам. Фрейм состоит из виртуальных блоков, причем тип используемого блока определяется потребностями конкретного приложения. Виртуальный блок представляет собой отдельный конверт данных, он указывает, как передаваемый сигнал отображается во фрейма SONET. Механизм виртуальных блоков позволяет передавать по сети SONET как асинхронные, так и синхронные сигналы. Помимо того, что фрейм STS-1 передает несколько виртуальных блоков, он также содержит вводную часть со служебными данными. Сюда входят разряды, используемые для обнаружения ошибок и выполнения других транспортных задач. Высокоскоростные технологии Optical Ethernet начинают конкурировать с сетями SONET и frame relay в региональных сетях Ethernet, реализованных на базе оптоволоконного кабеля. В состав таких сетей обычно входят следующие компоненты: магистраль Gigabit Ethernet или 10 Gigabit Ethernet; подключения по многомодовому оптоволоконному кабелю, имеющие длину до 9,6 км; подключения по одномодовому оптоволоконному кабелю, имеющие длину до 71 км.