Построение сети передачи данных

Построение сети передачи данных

Сибирская Государственная Академия Телекоммуникаций и Информатики

Хабаровский филиал

Контрольная работа №1

по дисциплине

Сети документальной связи

Выполнил Копцев Д.А.

Проверил Ваганов Д.В.

шифр 951с - 073

Хабаровск 1999 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ТРАФИК. 3

Метод временного уплотнения 4

Метод статистического уплотнения 4

ОСНОВЫ FRAME RELAY. 7

Трансляция кадров. 7

FRAME RELAY И ВИРТУАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. 7

ТОПОЛОГИЯ СЕТИ FRAME RELAY 8

ФОРМАТ КАДРА FRAME RELAY 10

СКВОЗНАЯ КОММУТАЦИЯ 11

МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ. 12

Концепция согласованной скорости передачи информации 14

ИНТЕГРАЦИЯ РЕЧИ 16

СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ СБОЕВ 17

НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ 18

КЛЮЧЕВЫЕ ДОКУМЕНТЫ СТАНДАРТА FRAME RELAY 28

ПОЛОЖЕНИЕ СЕТЕЙ FRAME RELAY НА РЫНКЕ 20

ПОЧЕМУ FRAME RELAY ? 20

СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ СЕТИ FRAME RELAY 20

Частная сеть на базе выделенных линий. 21

Виртуальная частная сеть. 21

Соглашение с внешней организацией о создании и управлении сетью. 21

ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РЫНКА 23

ОБОРУДОВАНИЕ И КАНАЛЫ ДЛЯ СЕТЕЙ FRAME RELAY 25

ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ 25

КАНАЛЫ ДЛЯ FR 26

Цифровые выделенные каналы связи. 26

Выделенные каналы тональной частоты (ТЧ). 26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 27

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 28

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 30

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ 31

ВВЕДЕНИЕ

ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ТРАФИК.

Первые методы одновременной передачи различных видов трафика по одним

физическим каналам связи появились достаточно давно. Однако, проблема

выбора самой эффективной технологии остается по сей день.

Наибольшее распространение получили методы временного и

статистического уплотнения. Все большие и большие объемы клиент-серверного

трафика передаются по глобальным сетям. Трафик, порождаемый клиент-

серверными приложениями, написанными для локально-сетевых сред, имеет, как

правило, чрезвычайно неравномерный характер: значительная пропускная

способность требуется в течение коротких интервалов времени.

Передача такого трафика по выделенным линиям (TDM-коммутация) или по

сети с временным разделением каналов (X.25-коммутация) не эффективна,

поскольку большую часть времени доступная емкость расходуется впустую:

временные слоты резервируются вне зависимости от того, передается

информация или нет.

В то же время, рост компьютерных приложений, требующих

высокоскоростных коммуникаций, распространение интеллектуальных ПК и

рабочих станций, доступность высокоскоростных линий передачи с низким

коэффициентом ошибок — все это послужило причиной создания новой формы

коммутации в территориальных сетях.

Основными требованиями к такой технологии являются:

высокая скорость:

низкие задержки;

разделение портов и

разделение полосы пропускания на основе виртуальных каналов.

TDM-коммутация каналов обладает первыми двумя характеристиками. X.25-

коммутация пакетов — последними двумя.

Трансляция кадров, разработанная, как новая форма коммутации пакетов,

как утверждается, обладает всеми четырьмя характеристиками. Эта новая

технология носит название FRAME RELAY (FR).

Рассмотрим эти методы поподробнее:

МЕТОД ВРЕМЕННОГО УПЛОТНЕНИЯ

При использовании метода временного уплотнения (Time Divsion

Multiplexing - TDM) различным каналам передачи данных предоставляются

различные интервалы времени уплотненного канала. Мультиплексоры смешивают

поток данных и оцифрованный голос с одной стороны канала связи, и разделяют

их с противоположной (см. рис.1). При этом коммутацию телефонных соединений

производят обычные АТС, причем в этом случае применяются относительно

высокоскоростные методы оцифровки аналогового телефонного сигнала, а потоки

данных обрабатываются также традиционными средствами - коммутаторами Х.25 и

маршрутизаторами IP/IPX. Основной недостаток этого метода заключается в

цикличности распределения интервалов времени между каналами, т. е.

независимости выделяемого каждому каналу интервала времени от наличия либо

отсутствия необходимости передавать информацию. В результате, при

неравномерном трафике эффективность использования ресурса канала

оказывается невысокой.

[pic]

Рисунок 1 Механизм временного уплотнения.

МЕТОД СТАТИСТИЧЕСКОГО УПЛОТНЕНИЯ

При статистическом уплотнении фиксированные промежутки времени в

уплотняемом канале не предоставляются отдельно каждому каналу передачи

данных. В этом случае информация каждого канала передачи данных разбивается

на отдельные блоки. К блоку добавляется заголовок (header), содержащий

идентификатор соответствующего канала, и хвост (trailer), что образует

единицу передачи информации (Protocol Data Unit) - кадр. Кадрами могут

передаваться все виды трафика.

Можно выделить ряд преимуществ, характерных для статистического

уплотнения:

• динамическое распределение пропускной способности уплотненного

канала связи в зависимости от активности в каналах передачи данных;

• возможность предоставления пропускной способности по требованию;

• возможность установки приоритетов для разных видов трафика.

На статистическом уплотнении каналов основан метод пакетной

коммутации. Понятие пакета для сетевого уровня во многом аналогично понятию

кадра на канальном уровне. Сеть пакетной коммутации состоит из узлов и

статистически уплотненных каналов, соединяющих узлы. В одном канале связи

может быть проложено несколько соединений. Узлы управляют потоками данных и

осуществляют коммутацию логических соединений между абонентами сети.

Сети на базе технологии пакетной коммутации стали реальной

альтернативой сетям с коммутацией соединений (например, телефонные сети).

Примером реализации технологии пакетной коммутации являются сети Х.25.

Сети X.25 предназначены для передачи данных. Основная задача этих

сетей - обеспечить гарантированную доставку данных по ненадежным каналам

связи и повысить эффективность их использования. Протокол X.25 отличается

развитыми средствами защиты от ошибок на канальном и сетевом уровнях. К

сожалению он не подходит для трафика чувствительных к задержке приложений

(таких как голос), и не может служить основным транспортным протоколом

территориальной сети с интеграцией услуг.

[pic]

Рисунок 2. Схема проекта с применением метода статистического уплотнения

Технология Frame Relay, также использующая метод пакетной коммутации,

обладает всеми преимуществами статистического уплотнения. Однако, в этом

протоколе не реализована коррекция ошибок, которая предполагает повторную

передачу искаженных пакетов.

Процедура коррекции ошибок повышает достоверность передачи данных, но

значительно увеличивает задержку в сети. При передаче голоса и другого

чувствительного к задержке трафика, доставка пакета с задержкой,

превышающей определенное значение, теряет смысл. В этом случае процедура

коррекции ошибок не должна быть использована. Отсутствие коррекции ошибок в

протоколе Frame Relay оказывается решающим, так как позволяет

минимизировать задержку доставки пакетов.

В случае чувствительного к ошибкам трафика, (такого как передача

файлов, функция коррекции возлагается на более интеллектуальное оконечное

оборудование.

В последнее время стремительному развитию технологии Frame Relay

способствовали несколько основных факторов, и улучшение качества каналов

связи - один из них. Естественно, что эта технология предъявляет

определенные требования к качеству используемых каналов связи.

ОСНОВЫ FRAME RELAY.

ТРАНСЛЯЦИЯ КАДРОВ.

Методология «трансляция кадров» свойственна коммутационной технологии,

определяющей интерфейс коммутации кадров (FRAME RELAY INTERFACE - FRI) с

целью улучшения обработки (сокращения времени ответа) и уменьшения

стоимости передачи из локальной сети в территориальную и высокоскоростных

соединений между ЛВС. Технология FR требует:

1. оконечных устройств, оснащенных интеллектуальными протоколами высоких

уровней;

2. виртуальных, свободных от ошибок каналов связи;

3. 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.

FRAME RELAY И ВИРТУАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.

Протокол FR использует структуру кадров переменной длины и работает

только на маршрутах, ориентированных на установление соединения.

Виртуальное соединение — постоянное или коммутируемое (PVC или SVC) —

необходимо установить прежде, чем два узла начнут обмениваться информацией.

PVC (permanent virtual circuits) — это постоянное соединение между

двумя узлами, которое устанавливается вручную в процессе конфигурирования

сети. Пользователь сообщает провайдеру FR-услуг или сетевому

администратору, какие узлы должны быть соединены, и он устанавливает PVC

между этими конечными станциями.

PVC включает в себя конечные станции, среду передачи и все

коммутаторы, расположенные между конечными станциями. После установки PVC

для него резервируется определенная часть полосы пропускания, и двум

конечным станциям не требуется устанавливать или сбрасывать соединение.

Благодаря методу статистического мультиплексирования, несколько PVC

могут разделять полосы одного канала передачи.

SVC (switched virtual circuits) устанавливается по мере необходимости

— всякий раз, когда один узел пытается передать данные другому узлу.

SVC устанавливается динамически, а не вручную. Для него стандарты

передачи сигналов определяют, как узел должен устанавливать, поддерживать и

сбрасывать соединение.

PVC имеют два преимущества над SVC. Сеть, в которой используются SVC,

должна тратить время на установление соединений, а PVC устанавливаются

предварительно, поэтому могут обеспечить более высокую производительность.

Кроме того, PVC обеспечивают лучший контроль над сетью, так как провайдер

или сетевой администратор может выбирать путь по которому будут

передаваться кадры.

Однако и SVC имеют ряд преимуществ над PVC. Поскольку SVC

устанавливаются и сбрасываются легче, чем PVC, то сети, использующие SVC,

могут имитировать сети без установления соединений. Эта возможность

оказывается полезной в том случае, если пользователь использует приложение,

которое не может работать в сети с установлением соединений. Кроме того,

SVC используют полосу пропускания, только тогда, когда это необходимо, а

PVC должны постоянно ее резервировать на тот случай, если она понадобится.

SVC также требуют меньшей административной работы, поскольку

устанавливаются автоматически, а не вручную. И наконец, SVC обеспечивают

отказоустойчивость: когда выходит из строя коммутатор, находящийся на пути

соединения, другие коммутаторы выбирают альтернативный путь.

Предназначение этих соединений состоит в расширении области применения

FR на другие типы приложений, такие как голос, видео и защищенные

приложения Internet, помимо прочих. Однако в настоящее время SVC не

получили широкого распространения, в силу сложности в реализации. Как

следствие, PVC является наиболее распространенным режимом связи в сети FR.

ТОПОЛОГИЯ СЕТИ FRAME RELAY

Соединения FR функционируют на канальном уровне — второй уровень модели

OSI (см. рис. 3), используя общую (public), частную (private) или

гибридную (hybrid) среду передачи.

[pic]Рисунок 3. Пример «Frame Relay»-архитектуры

Сеть FR состоит из переключателей (switches) FR, объединенных цифровой

средой передачи. Конечное оборудование, к примеру, маршрутизаторы,

связываются через FR сеть в одном или нескольких направлениях. В

стандартной терминологии, переключатели FR принадлежат к классу устройств

DCE (Data Communications Equipment), а конечное оборудование пользователя —

к классу DTE (Data Terminal Equipment).

DTE объединяются по спецификациям протокола FR UNI (FR User-to-Network

Interface). Переключатель FR, представляющий UNI, читает адреса приходящих

кадров и маршрутизирует в соответствующем направлении.

Физически сети FR образуют ячеистую структуру коммутаторов. Общая

топология сети приведена на рисунке 4.

Протокол FR может интегрироваться c многими протоколами, такими как

ATM, X.25, IP, SNA, IPX и.т.д. .

[pic]

Рисунок 4. Топология сети Frame Relay

Примеры подобных архитектур будут приведены позже. Например, на рис. 1

можно наблюдать интеграцию протоколов FR и ATM (в силу своей эффективности,

наиболее распространенный случай). В данном случае сеть ATM предоставляет

виртуальный свободный от ошибок канал связи.

FR позволяет передавать кадры размером до 4096 байт, а этого

достаточно для пакетов Ethernet и Token Ring, максимальная длина которых

составляет 1500 и 4096 байт соответственно. Благодаря этому FR не

предусматривает накладные расходы на сегментацию и сборку.

ФОРМАТ КАДРА FRAME RELAY

Для транспортировки по сети FR, данные сегментируются в кадры. Формат

кадра FR приведен на рис. 5. Один или несколько однобайтовых флагов служат

для разделения кадров.

Кадр имеет различную длину, а заголовок коммутируемого кадра содержит

10-битовый номер, идентификатор соединения канала данных (Data Link

Connection Identifier — DLCI).

[pic]

Рисунок 5. Формат кадра Frame Relay

Приведем назначение полей заголовка кадра FR:

4. DLCI - идентификатор соединения;

5. C/R - поле прикладного назначения, не используется протоколом FR и

передается по сети прозрачно;

6. EA - определяет 2-х, 3-х или 4-х байтовое поле адреса;

7. FECN - информирует узел назначения о заторе;

8. BECN - информирует узел-источник о заторе;

9. DE - идентифицирует кадры, которые могут быть сброшены в случае

затора.

Роль идентификатора соединения DLCI:

Каждое соединение PVC имеет 10-битовый идентификатор, включаемый в

заголовок кадра FR, называемый DLCI. Это число присваивается порту узла FR.

При установке PVC, соединению назначается один уникальный номер DLCI для

порта-источника и другой для порта назначения (удаленного порта). DLCI

присваиваются только конечным точкам PVC — сеть FR автоматически назначает

DLCI внутренним узлам передачи.

Таким образом сфера действия DLCI ограничивается только локальным

участком сети, что позволяет сети поддерживать большое число виртуальных

каналов. Благодаря этому разные маршрутизаторы в сети могут повторно

использовать тот же самый DLCI; это позволяет сети использовать большее

число виртуальных каналов. Таблицы перекрестных соединений (Cross-Сonnect

Tables), распространяемые между всеми коммутаторами FR в сети,

устанавливают соответствие между входящими и исходящими DLCI.

Используя DLCI, DCE направляет данные от DTE через сеть в следующей

последовательности:

10. FR DTE инкапсулирует пришедший пакет или кадр в FR-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.

11. DCE проверяет целостность кадра, используя контрольную

последовательность FCS и в случае обнаружения ошибки сбрасывает кадр.

12. DCE ищет номер DLCI в таблице перекрестных соединений (Cross-Connect

Table) и, в случае если для указанного DLCI не определена связь кадр

сбрасывается.

13. DCE отправляет кадр к узлу назначения, через выталкивание кадра в

порт, специфицированный в таблице перекрестных ссылок.

Эти шаги представляют интерес и будут рассмотрены подробнее в

соответствующих разделах.

СКВОЗНАЯ КОММУТАЦИЯ

По сравнению со своим предшественником, X.25, FR 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.

Страницы: 1, 2