Автоконфигурация

При инициализации сетевого интерфейса ему назначается локальный IPv6-адрес, состоящий из префикса fe80::/10 и идентификатора интерфейса, размещённого в младшей части адреса. В качестве идентификатора интерфейса часто используется 64-битный расширенный уникальный идентификатор EUI-64, часто ассоциируемый с MAC-адресом. Локальный адрес действителен только в пределах сетевого сегмента канального уровня и используется, в основном, для обмена информационными ICMPv6 пакетами.

Для настройки других адресов узел может запросить информацию о настройках сети у маршрутизаторов, отправив ICMPv6 сообщение «Router Solicitation» на групповой адрес маршрутизаторов. Маршрутизаторы, получившие это сообщение, отвечают ICMPv6 сообщением «Router Advertisement», в котором может содержаться информация о сетевом префиксе, адресе шлюза, адресах рекурсивных DNS серверов^[4], MTU и множестве других параметров. Объединяя сетевой префикс и идентификатор интерфейса, узел получает новый адрес. Для защиты персональных данных идентификатор интерфейса может быть заменён на псевдослучайное число.

Для большего административного контроля может быть использован DHCPv6, позволяющий администратору маршрутизатора назначать узлу конкретный адрес.

Для провайдеров может использоваться функция делегирования префиксов клиенту, что позволяет клиенту просто переходить от провайдера к провайдеру, без изменения каких-либо настроек.

Метки потоков

Введение в протоколе IPv6 поля «Метка потока» позволяет значительно упростить процедуру маршрутизации однородного потока пакетов. Поток — это последовательность пакетов, посылаемых отправителем определённому адресату. При этом предполагается, что все пакеты данного потока должны быть подвергнуты определённой обработке. Характер данной обработки задаётся дополнительными заголовками.

Допускается существование нескольких потоков между отправителем и получателем. Метка потока присваивается узлом-отправителем путём генерации псевдослучайного 20-битного числа. Все пакеты одного потока должны иметь одинаковые заголовки, обрабатываемые маршрутизатором.

При получении первого пакета с меткой потока маршрутизатор анализирует дополнительные заголовки, выполняет предписанные этими заголовками функции и запоминает результаты обработки (адрес следующего узла, опции заголовка переходов, перемещение адресов в заголовке маршрутизации и т. д.) в локальном кэше. Ключом для такой записи является комбинация адреса источника и метки потока. Последующие пакеты с той же комбинацией адреса источника и метки потока обрабатываются с учётом информации кэша без детального анализа всех полей заголовка.

Время жизни записи в кэше составляет не более 6 секунд, даже если пакеты этого потока продолжают поступать. При обнулении записи в кэше и получении следующего пакета потока пакет обрабатывается в обычном режиме, и для него происходит новое формирование записи в кэше. Следует отметить, что указанное время жизни потока может быть явно определено узлом отправителем с помощью протокола управления или опций заголовка переходов и может превышать 6 секунд.

Обеспечение безопасности в протоколе IPv6 осуществляется с использованием протокола IPSec, поддержка которого является обязательной для данной версии протокола.

Основы адресации IPv6

Существуют различные типы адресов IPv6: одноадресные (Unicast), групповые (Anycast) и многоадресные (Multicast).

Адреса типа Unicast хорошо всем известны. Пакет, посланный на такой адрес, достигает в точности интерфейса, который этому адресу соответствует.

Адреса типа Anycast синтаксически неотличимы от адресов Unicast, но они адресуют группу интерфейсов. Пакет, направленный такому адресу, попадёт в ближайший (согласно метрике маршрутизатора) интерфейс. Адреса Anycast могут использоваться только маршрутизаторами.

Адреса типа Multicast идентифицируют группу интерфейсов. Пакет, посланный на такой адрес, достигнет всех интерфейсов, привязанных к группе многоадресного вещания.

Широковещательные адреса IPv4 (обычно xxx.xxx.xxx.255) выражаются адресами многоадресного вещания IPv6.

Адреса разделяются двоеточиями (напр. fe80:0:0:0:200:f8ff:fe21:67cf). Большое количество нулевых групп может быть пропущено с помощью двойного двоеточия (fe80::200:f8ff:fe21:67cf). Такой пропуск должен быть единственным в адресе.

Типы Unicast адресов

• Глобальные

Соответствуют публичным IPv4 адресам. Могут находиться в любом не занятом диапазоне. В настоящее время региональные интернет-регистраторы распределяют блок адресов 2000::/3 (с 2000:: по 3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF).

• Link-Local

Соответствуют автосконфигурированным с помощью протокола APIPA IPv4 адресам. Начинаются с FE80. Используется:

1. В качестве исходного адреса для Router Solicitation(RS) и Router Advertisement(RA) сообщений, для обнаружения маршрутизаторов

2. Для обнаружения соседей (эквивалент ARP для IPv4)

3. Как next-hop адрес для маршрутов

• Unique-Local

RFC 4193, соответствуют внутренним IP адресам, которыми в версии IPv4 являлись 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/16. Начинаются с цифр FC00 и FD00.

Формат пакета

Пакеты состоят из управляющей информации, необходимой для доставки пакета адресату, и полезных данных, которые требуется переслать. Управляющая информация делится на содержащуюся в основном фиксированном заголовке, и содержащуюся в одном из необязательных дополнительных заголовков. Полезные данные, как правило, это дейтаграмма или фрагмент протокола более высокого транспортного уровня, но могут быть и данные сетевого уровня (например ICMPv6), или же канального уровня (например OSPF).

IPv6-пакеты обычно передаются с помощью протоколов канального уровня, таких как Ethernet, который инкапсулирует каждый пакет в кадр. Но IPv6-пакет может быть передан с помощью туннельного протокола более высокого уровня, например в 6to4 или Teredo.

71 putannya Протокол маршрутизації - мережевий протокол, який використовується маршрутизаторами для визначення можливих маршрутів прямування даних в комп'ютерній мережі. Застосування протоколу маршрутизації дозволяє уникнути ручного введення всіх допустимих маршрутів, що, у свою чергу, знижує кількість помилок, забезпечує узгодженість дій усіх маршрутизаторів в мережі і полегшує працю адміністраторів.

Протоколи маршрутизації діляться на два види, що залежать від типів алгоритмів, на яких вони засновані (або можуть бути гібридними - поєднувати обидви підходи):

• Дистанційно-векторні протоколи, засновані на Distance Vector Algorithm (DVA);

• Протоколи стану каналу зв'язку, засновані на Link State Algorithm (LSA).

Так само протоколи маршрутизації діляться на два види залежно від сфери застосування:

• Міждоменна маршрутизація;

• Внутрішньодоменна маршрутизація.

Дистанційно-векторні протоколи

• RIP — Routing Information Protocol;

• IGRP — Interior Gateway Routing Protocol (ліцензійний(пропрієтарний) протокол Cisco Systems);

• BGP — Border GateWay Protocol;

• EIGRP — Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (гібридний протокол — поєднує властивості дистанційно-векторних протоколів та протоколів стану каналу зв'язку; ліцензійний протокол Cisco Systems);

• AODV

Протоколи стану каналу зв'язку

• IS-IS — Intermediate System to Intermediate System (стек OSI);

• OSPF — Open Shortest Path First;

• NLSP — NetWare Link-Services Protocol (стек Novell);

• HSRP і CARP — протоколи резервування шлюзу у Ethernet-мережі.

• OLSR

• TBRPF

Протоколи міждоменної маршрутизації

• EGP

• BGP

• IDRP

• IS-IS level 3

Протоколи внутрішньодоменної маршрутизації

• RIP

• IS-IS level 1-2

• OSPF

• IGRP

• EIGRP

Внутрішні й зовнішні протоколи маршрутизації Internet

Більшість протоколів маршрутизації, які застосовуються у сучасних мережах з комутацією пакетів, ведуть своє походження від мережі Internet і її попередниці - мережі ARPANET. Для того щоб зрозуміти їхнє призначення й особливості, корисно спочатку познайомитися зі структурою мережі Internet, що наклала відбиток на термінологію й типи протоколів.

Internet споконвічно будувалася як мережа, що поєднує велику кількість існуючих систем. Із самого початку в її структурі виділяли магістральну мережу (core backbone network), а мережі, приєднані до магістралі, розглядалися як автономні системи (autonomous systems, AS). Магістральна мережа й кожна з автономних систем мали своє власне адміністративне управління й власні протоколи маршрутизації. Необхідно підкреслити, що автономна система й домен імен Internet - це різні поняття, які служать різним цілям. Автономна система поєднує мережі, у яких під загальним адміністративним керівництвом однієї організації здійснюється маршрутизація, а домен об'єднує комп'ютери (які, можливо, належать різним мережам), у яких під загальним адміністративним керівництвом однієї організації здійснюється призначення унікальних символьних імен. Природно, області дії автономної системи й домена імен можуть в окремому випадку збігатися, якщо одна організація виконує обидві указані функції.

Шлюзи, які використовуються для утворення мереж і підмереж усередині автономної системи, називаються внутрішніми шлюзами (interior gateways), а шлюзи, за допомогою яких автономні системи приєднуються до магістралі мережі, називаються зовнішніми шлюзами (exteriorgateways). Магістраль мережі також є автономною системою. Всі автономні системи мають унікальний 16-розрядний номер, що виділяється організацією, яка заснувала нову автономну систему, InterNIC.

Відповідно протоколи маршрутизації усередині автономних систем називаються протоколами внутрішніх шлюзів (interior gateway protocol, IGP), а протоколи, що визначають обмін маршрутною інформацією між зовнішніми шлюзами й шлюзами магістральної мережі — протоколами зовнішніх шлюзів (exterior gateway protocol, EGP). Усередині магістральної мережі також допустимо будь-який власний внутрішній протокол IGP.

Смисл розподілу всієї мережі Internet на автономні системи - у її багаторівневому модульному представленні, що необхідно для будь-якої великої системи, здатної до розширення в великих масштабах. Зміна протоколів маршрутизації усередині якої-небудь автономної системи ніяк не повинна впливати на роботу інших автономних систем. Крім того, розподіл Internet на автономні системи повинен сприяти агрегуванню інформації в магістральних і зовнішніх шлюзах. Внутрішні шлюзи можуть використовуватися для внутрішньої маршрутизації досить докладні графи зв'язків між собою, щоб вибрати найбільш раціональний маршрут. Однак якщо інформація такого ступеня деталізації буде зберігатися у всіх маршрутизаторах мережі, то топологічні бази даних так розростуться, що зажадають наявності пам'яті гігантських розмірів, а час прийняття рішень маршрутизації стане неприйнятно великим.

72 putannya ТЕХНОЛОГІЇ ГЛОБАЛЬНИХ МЕРЕЖ Глобальні мережі передавання даних забезпечують зв’язок між своїми абонентами з допомогою магістральних і абонентських каналів та спеціального комутаційного обладнання. Для передавання даних в глобальних мережах використовують індивідуальні виділені канали, комутовані канали, комутацію повідомлень і комутацію пакетів. При одній і тій же структурі WAN різні засоби та способи комутації забезпечують для абонентів і мережі в цілому різні можливості і характеристики. 5.1. Технології цифрових виділених каналів Глобальні мережі на основі виділених каналів у переважній більшості будуються на основі двох технологій: PDH - плезіосинхронній (майже синхронній) цифровій ієрархії; SONET/SDH - синхронній цифровій ієрархії. Технологія PDH була розроблена для передавання телефонного трафіку з часовим ущільненням каналів. З середини 70-их років виділені канали на основі технології PDH почали здаватися в оренду для передавання як голосу, так і будь-яких даних, представлених в цифровій формі. Існує дві несумісні між собою європейська і американська версії цієї технології, які відрізняються як швидкостями передавання даних, так і особливостями синхронізації передачі. Технологія синхронної цифрової ієрархії була створена в середині 80-их років з метою забезпечення передавання даних всіх існуючих цифрових каналів в рамках високошвидкісної магістральної мережі на основі оптоволоконних кабелів із швидкістю передавання даних до 10 Гбіт/сек. Ця технологія поєднує два сумісних між собою варіанти цифрової ієрархії : північно-американський SONET і європейський (міжнародний) SDH. Технологія грунтується на повній синхронізації між каналами і комутаційним обладнанням мережі, яка забезпечується з єдиного центру розподілу синхроімпульсів. Синхронна передача кадрів різного рівня ієрархії дозволяє отримати доступ до даних низькошвидкісного абонентського каналу, не виконуючи демультиплексування високошвидкісного потоку. Техніка вказівників дозволяє визначити початок підкадрів користувача в середині синхронного потоку і зчитувати їх або добавляти "на льоту". Технологія SONET/SDH є основою для більшості сучасних телекомунікаційних мереж. Мережі SONET/SDH забезпечують високу надійність передавання даних за рахунок синхронізації, надлишковості кадрів, здатності мультиплексорів виконувати реконфігурацію шляхів передавання кадрів і використання подвійних оптоволоконних кабелів. 5.2. Побудова глобальних мереж на основі комутованих каналів Глобальні мережі на основі комутованих каналів передбачають утворення неперервного фізичного каналу із послідовно з’єднаних окремих канальних дільниць для прямої передачі даних між вузлами. Окремі канали з’єднуються між собою спеціальною апаратурою – комутаторами, які встановлюють зв’язок між кінцевими вузлами. В мережі з комутацією каналів перед передаванням даних необхідно виконати процедуру встановлення зв’язку, в процесі якої реалізовується комплексний канал. Серед цифрових мереж на основі комутованих каналів найбільшого поширення здобули мережі з інтегрованими послугами ISDN. Метою розробки технології ISDN було створення мережі з цифровою інтегрованою передачею голосу і комп’ютерних даних, а також забезпечення передачу факсимільних даних, телексу, відеотексту і т.п. Перші специфікації мережі ISDN появилися у 1988 році, а у 1993 році її стандартизацію було практично завершено. Такий тривалий процес розробки та впровадження цієї технології пояснюється її дороговизною та складністю як у структурному, так і функціональному плані. Окрім служби комутованих каналів мережа ISDN надає своїм абонентам також послуги виділених каналів та комутації пакетів. Служба комутації пакетів в середині 90-их років була виділена в окрему технологію Fram Relay і згідно з прийнятими стандартами використовується автономно для побудови мереж передавання даних. Технологія ISDN підтримує інтерфейс користувача двох типів: початковий BRI і основний PRI. Початковий інтерфейс надає користовачу два канали із швидкістю передавання по 64 Кбіт/сек для передавання даних і один із швидкістю 16 кбіт/сек для передавання керуючої інформації по одній скрученій парі з часовим розділенням каналів TDM. Основний інтерфейс PRI забезпечує швидкість передавання даних 2,048 Мбіт/сек і призначений для користувачів з підвищеними вимогами до пропускної здатності мережі. Технологія ISDN для передавання даних використовує скручені пари 3, 4 і 5-ої категорії. Загальним недоліком мереж з комутованими каналами є відносно невисока швидкіcть передавання даних, а також те, що користувач змушений оплачувати не за об’єм переданої інформації, а за час з’єднання, що є економічно невигідним. Але разом з тим комутовані канали є найбільш доступними каналами для широкого користувача. 5.3. Глобальні мережі передавання даних з комутацією пакетів До найбільш поширених технологій глобальних мереж з комутацією пакетів відносяться Х.25, Frame relay, SMDS, ATM, MPLS і TCP/IP. Технологія Х.25 була розроблена в середині 70-их років і призначалася для передавання трафіку від низькоінтелектуальних терміналів до центрального комп’ютера з швидкістю від 1,2 Кбіт/сек до 64 Кбіт/сек по каналах низької якості, в т. ч. аналогових телефонних лініях. Вона забезпечує високу надійність передачі даних завдяки надлишковості своїх протоколів. Технологія Frame relay - порівняно нова технологія призначена для передавання пульсуючого комп'ютерного трафіку з швидкістю від 64 Кбіт/сек до 2 Мбіт/сек. по високонадійних лініях зв'язку. Технологія SMDS, також порівняно нова технологія, призначена для передавання гібридного трафіку (комп'ютерні дані, графіка, голос, відеозображення) з швидкістю від 1,54 до 45 Мбіт/сек по оптоволоконних кабелях. Розроблена і поширена у великих містах США. Технологія АТМ – нова технологія призначена для передавання гібридного трафіку по високоякісних лініях зв'язку із швидкісю від 1,54 до 622 Мбіт/сек. Введена в комерційну експлуатацію у 1996 році. Технологія ТСР/ІР – найрозповсюдженіша технологія, яка використовується з кінця 70-их років. Основним її призначенням є передавання комп'ютерних даних в об'єднаних мережах, які містять різнорідні як локальні, так і глобальні мережі. Маршрутизацію кожного пакету одного і того ж потоку даних вона забезпечує на основі аналізу маршрутизаторами маршрутних таблиць. При цьому різні пакети одного потоку даних можуть передаватися різними маршрутами. Названі вище технології, крім ТСР/ІР, використовують комутацію пакетів, основану на створенні віртуального каналу між кінцевими вузлами мережі. Техніка віртуальних каналів полягає в розділенні процесів маршрутизації і комутації каналів. При цьому, перший пакет, що посилається в мережу, є керуючим і містить адресу абонента, який викликається. Проходячи проміжні комутатори мережі, він налаштовує їх на створення віртуального каналу між початковим і кінцевим вузлами мережі. Наступні пакети є інформаційними і проходять по цьому каналу на основі аналізу проміжними комутаторами номеру віртуального каналу, що міститься у кожному пакеті. Останній пакет даного потоку даних також є керуючим і призначений для вимикання створеного віртуального каналу. Перевагою техніки віртуальних каналів є прискорена комутація пакетів по номеру віртуального каналу, а також зменшення адресної частини пакетів. До недоліків можна віднести неефективність створення віртуальних каналів для коротких потоків даних і неможливість розпаралелювання потоку даних по декількох шляхах. Технологія MPLS (Multi-Protocol Label Switching) була розроблена з метою об'єднання напрацювань в області маршрутизації протоколу IP і концепції комутації, що лягла в основу ATM. Технологія складається з двох функціональних рівнів: рівня управління, що забезпечує побудову таблиці комутації (Forwarding Table), та рівня комутації, що передає пакети у вихідний інтерфейс на основі побудованої таблиці комутації. Ефективність роботи MPLS забезпечується за рахунок додавання до пакетів спеціальних міток, що символізують префікс мережі. Таблиця комутації визначає вихідний інтерфейс для кожного значення мітки. Використовування міток дозволяє істотно розвантажити ядро мережі, позбавивши його необхідності підтримувати громіздкі таблиці маршрутизації, і також здійснювати незалежну маршрутизацію для декількох замовників, навіть при використанні адресації, яка пересікається.

73 Технологія ATM (Asynchronous Transfer Mode) використовується як у локальних, так й у глобальних мережах. Основна ідея - передача цифрових, голосових і мультимедійних даних по тим самим каналах. Строго говорячи, твердого стандарту на апаратуру ATM не існує.

Спочатку була обрана швидкість передачі 155 Мбіт/с (для настільних систем - 25 Мбіт/с), потім - 662 Мбіт/с, а зараз ведуться роботи з підвищення швидкості до 2488 Мбіт/с. По швидкості ATM успішно конкурує з Gigabit Ethernet. До речі, з'явилася ATM раніше, ніж Gigabit Ethernet. Як середовище передачі інформації в локальній мережі технологія ATM припускає використання оптоволоконого кабелю й неекранованої крученої пари.

Принципова відмінність ATM від інших мереж складається у відмові від звичних пакетів з полями адресації, керування й даних. Вся передана інформація впакована в мікропакети (осередки, cells) довжиною 53 байта. Кожен осередок має 5-байтовый заголовок, що дозволяє інтелектуальним розподільним пристроям сортувати осередки й стежити за тим, щоб вони передавалися в потрібній послідовності. Кожен осередок має 48 байт інформації. Їхній мінімальний розмір дозволяє здійснювати корекцію помилок і маршрутизацію на апаратному рівні. Він же забезпечує рівномірність всіх інформаційних потоків мережі й мінімальний час очікування доступу до мережі.

Заголовок містить у собі ідентифікатори шляху, каналу доставки, типу інформації, покажчик пріоритету доставки, а також контрольну суму заголовка, що дозволяє визначити наявність помилок передачі.

Головний недолік мереж з технологією ATM складається в їхній повній несумісності з жодною з наявних мереж. Плавний перехід на АТМ у принципі неможливий, потрібно міняти відразу все встаткування, а вартість його поки що дуже висока. Правда, роботи із забезпечення сумісності ведуться, знижується й вартість устаткування. Тим більше що завдань по передачі зображень по комп'ютерних мережах стає усе більше й більше.

Технологія АТМ ще в недалекому минулому вважалася перспективною й універсальною, здатною потіснити звичні локальні мережі. Однак у даний момент внаслідок успішного розвитку традиційних локальних мереж застосування АТМ обмежене тільки глобальними й магістральними мережами.

ATM (англ. Asynchronous Transfer Mode — асинхронний спосіб передачі даних) — мережева високопродуктивна технологія комутації та мультиплексування, заснована на передачі даних у вигляді мікропакетів (англ. cell) фіксованого розміру (53 байти), з яких 5 байтів використовується під заголовок. Цим відрізняється від Internet Protocol або Ethernet, які використовують пакети або кадри змінного розміру. ATM надає послуги канального рівня, використовуючи широкий діапазон засобів зв'язку на фізичному рівні.

ATM — технологія з встановленням з'єднання. На відміну від синхронного способу передачі даних (STM — англ. Synchronous Transfer Mode), ATM краще пристосований для надання послуг передачі даних з дуже відмінним чи змінюваним бітрейтом.

74 Глобальні мережі IP можна розділити на два класи: «чисті» мережі IP і мережі «IP поверх ATM/FR».

В «чистих» мережах IP під шаром протоколу IP немає ще одного шару, що працює за технологією комутації пакетів. Забезпеченню якості обслуговування в таких мережах важко розмитістю шляхів трафіку і нераціональністю завантаження маршрутизаторів із-за вибору маршруту з найменшою метрикою.

75 MPLS (англ. Multiprotocol Label Switching — багатопротокольна комутація за мітками) — механізм передачі даних, який емулює різні властивості мереж з комутацією каналів через мережі з комутацією пакетів.

MPLS працює на рівні, який можна було б розташувати між другим (канальним) і третім (мережевим) рівнями моделі OSI, і тому його, зазвичай, називають протоколом другого з половиною рівня (2,5-рівень). Його було розроблено з метою забезпечення універсальної служби передавання даних як для клієнтів мереж з комутацією каналів, так і мереж із комутацією пакетів. За допомогою MPLS можна передавати трафік найрізноманітнішої природи, такий як IP-пакети, ATM, Frame Relay, SONET і кадриEthernet.

У традиційній IP-мережі пакети передаються від одного маршрутизатора до іншого, й кожний маршрутизатор, зчитуючи заголовок пакета, (адреса призначення) приймає рішення про те, за яким маршрутом відправити пакет далі.

У протоколі MPLS ніякого подальшого аналізу заголовків у маршрутизаторах на шляху проходження не проводиться, а переадресація керується виключно на основі міток. Це має багато переваг над традиційною маршрутизацією на мережевому рівні.

MPLS (англ. multiprotocol label switching — многопротокольная коммутация по меткам) — механизм в высокопроизводительной телекоммуникационной сети, осуществляющий передачу данных от одного узла сети к другому с помощью меток.

MPLS является масштабируемым и независимым от каких-либо протоколов механизмом передачи данных. В сети, основанной на MPLS, пакетам данных присваиваются метки. Решение о дальнейшей передаче пакета данных другому узлу сети осуществляется только на основании значения присвоенной метки без необходимости изучения самого пакета данных. За счет этого возможно создание сквозного виртуального канала, независимого от среды передачи и использующего любой протокол передачи данных.

MPLS позволяет достаточно легко создавать виртуальные каналы между узлами сети.

Технология позволяет инкапсулировать различные протоколы передачи данных.

Основным преимуществом MPLS является независимость от особенностей технологий канального уровня, таких как ATM,Frame Relay, SONET/SDH или Ethernet, и отсутствия необходимости поддержания нескольких сетей второго уровня, необходимых для передачи различного рода трафика. По виду коммутации MPLS относится к сетям с коммутацией пакетов.

Технология MPLS была разработана для организации единого протокола передачи данных как для приложений с коммутацией каналов, так и приложений с коммутацией пакетов (подразумеваются приложения с датаграммной передачей пакетов). MPLS может быть использован для передачи различного вида трафика, включая IP-пакеты, ячейки ATM, фреймы SONET/SDH^[3] и кадры Ethernet.

Для решения идентичных задач ранее были разработаны такие технологии, как Frame Relay и ATM. Многие инженеры считали, что технология ATM будет заменена другими протоколами с меньшими накладными расходами на передачу данных и при этом обеспечивающими передачу пакетов данных переменной длины с установлением соединения между узлами сети. Технология MPLS разрабатывалась с учётом сильных и слабых сторон ATM. В настоящее время оборудование с поддержкой MPLS заменяет на рынке оборудование с поддержкой вышеупомянутых технологий. Вероятно, что в будущем MPLS полностью вытеснит данные технологии.^[4]

В частности, MPLS обходится без коммутации ячеек и набора сигнальных протоколов, характерных для ATM. При разработке MPLS пришло понимание того, что на уровне ядра современной сети нет необходимости в ячейках ATM маленького фиксированного размера, поскольку современные оптические сети обладают такой большой скоростью передачи данных^[5], что даже пакет данных максимальной длины в 1500 байт испытывает незначительную задержку в очередях буферов коммутационного оборудования (необходимость сокращения таких задержек, например, для обеспечения заданного качества голосового трафика, повлияла на выбор ячеек малого размера, характерных для ATM).

В то же время в MPLS попытались сохранить механизмы оптимизации и управления трафиком (англ. traffic engineering) и управления отдельно от передаваемого потока данных, которые сделали технологии Frame relay и ATM привлекательными для внедрения в больших сетях передачи данных.

Несмотря на то, что переход на MPLS дает преимущества управления потоками данных (улучшение надежности и повышение производительности сети), существует проблема потери контроля потоков данных, проходящих через сеть MPLS, со стороны обычных IP-приложений

Пространство значений меток [править]

Поле значения метки в MPLS заголовке занимает 20 бит, таким образом максимально возможное значение метки равно 1 048 576. Следующие номера меток зарезервированы для различных целей:

• Метка с номером 0 может быть использована только как последняя метка в стеке. Наличие метки с номером 0 обозначает что заголовок MPLS должен быть удален и последующая маршрутизация пакета должна основываться на значении заголовка IPv4.

• Метка с номером 1 имеет особое название "Router Alert Label" (англ. Router Alert Label - метка оповещения маршрутизатора). Использование данной метки аналогично использованию опции "Router Alert Option" при передаче в IP пакетах. Метка с номером 1 не может быть использована как последняя метка в стеке.

• Метка с номером 2 может быть использована только как последняя метка в стеке. Наличие метки с номером 2 обозначает что заголовок MPLS должен быть удален и последующая маршрутизация пакета должна основываться на значении заголовка IPv6.

• Метка с номером 3 имеет особое название "Implicit NULL Label" (англ. Implicit NULL Label - неявная нулевая метка). Данную метку может присваивать и рассылать LSR, но метка с номером 3 в действительности никогда не может быть использована в стеке меток. Если LSR встретит данную метку в стеке меток, то вместо замены одной метки на другую LSR удалит весь стек меток. Хотя в действительности метка с номером 3 не может появится в стеке меток, она должна быть указана в LDP.

• Метки с номерами от 4 до 15 зарезервированы.

78 У мережі ISDN існують два стеки протоколів: стек каналів типу D і стек каналів типу В. Канали типу D утворюють досить традиційну мережу з комутацією пакетів. Прообразом цієї мережі послужила технологія мереж Х.25. Для мережі каналів D визначено три рівні протоколів: фізичний протокол визначається стандартом I.430/431, канальний протокол LAP-D визначається стандартом Q.921, а на мережевому рівні може використовуватися протокол Q.931, за допомогою якого виконується маршрутизація виклику абонента служби з комутацією каналів, або ж протокол Х.25 - в цьому випадку в кадри протоколу LAP-D вкладаються пакети Х.25, і комутатори ISDN виконують роль комутаторів Х.25.

Мережа каналів типу D всередині мережі ISDN служить транспортним рівнем для так званої системи сигналізації номер 7 (Signal System Number 7, SS7). Система SS7 була розроблена для цілей внутрішнього моніторингу та управління комутаторами телефонної мережі загального призначення. Ця система застосовується і в мережі ISDN. Служба SS7 відноситься до прикладного рівня моделі OSI. Кінцевому користувачеві її послуги недоступні, так як повідомленнями SS7 комутатори мережі обмінюються тільки між собою.

Канали типу В утворюють мережу з комутацією цифрових каналів. У термінах моделі OSI на каналах типу В в комутаторах мережі ISDN визначений тільки протокол фізичного рівня - протокол I.430/431. Комутація каналів типу В відбувається за вказівками, отриманими по каналах D. Коли пакети протоколу Q.931 маршрутизуються комутатором, то при цьому відбувається одночасна комутація чергової частини складеного каналу від вихідного абонента до кінцевого.

Протокол LAP-D належить сімейству HDLC і володіє всіма родовими рисами цього сімейства, але відрізняється деякими особливостями. Адреса кадру LAP-D складається з двох байт: один байт визначає код служби, а другий використовується для адресації одного з терміналів, якщо у користувача до мережного закінчення NT1 підключено декілька терміналів. Термінальний пристрій може підтримувати різні служби: службу встановлення з'єднання за протоколом Q.931, службу комутації пакетів Х.25, службу моніторингу мережі і т. п. Протокол LAP-D забезпечує два режими роботи: з встановленням з'єднання (єдиний режим роботи протоколу LLC2) та без встановлення з'єднання. Останній режим використовується для управління та моніторингу мережі.

Протокол Q.931 переносить у своїх пакетах адресу ISDN абонента, що викликається, на підставі якого і відбувається настроювання комутаторів на підтримку складеного каналу типу В.

ПИТАННЯ 1. Історія розвитку комп'ютерних мереж (системи пакетної обробки, багатотермінальні системи, перші комп'ютерні мережі). 2. Спільне використання ресурсів комп'ютерів (зв'язок комп'ютера з периферійним пристроєм, взаємодія двох комп'ютерів). 3. Проблеми зв'язку декількох комп'ютерів (топологія фізичних зв'язків, адресація вузлів у мережі, комутація). 4. Узагальнена задача комутації (визначення інформаційних потоків, маршрутизація, просування даних, мультиплексування і демультиплексування). 5. Принцип комутації каналів (встановлення з'єднання, відмова у встановленні з'єднання, характеристика пропускної здатності, мультиплексування, переваги і недоліки принципу). 6. Принцип комутації пакетів (буфери і черги, методи просування пакетів, переваги і недоліки принципу). 7. Принципи спільного використання каналу в локальних мережах з комутацією пакетів (способи доступу до розділеного середовища, причини структуризації локальних мереж, фізична структуризація локальної мережі, логічна структуризація мережі на роздільному середовищі). 8. Декомпозиція задачі мережевої взаємодії (концепція багаторівневого підходу, поняття протоколу і стеку протоколів). 9. Модель OSI (коротка характеристика). Рівні моделі OSI (призначення, функції і завдання кожного рівня). 10. Мережевий рівень моделі OSI (призначення, функції і завдання). 11. Стандартизація комп’ютерних мереж (поняття відкритої системи, джерела стандартів, стандартизація Інтернету) 12. Стек комунікаційних протоколів OSI. 13. Стек комунікаційних протоколів IPX/SPX. 14. Стек комунікаційних протоколів NetBIOAS/SMB. 15. Стек комунікаційних протоколів TCP / IP. 16. Інформаційні та транспортні послуги. Розподіл протоколів за елементами мережі. Допоміжні протоколи транспортної системи. 17. Узагальнена структура телекомунікаційної мережі. Мережа доступу. Магістральна мережа. Інформаційні центри. 18. Мережі операторів зв’язку (послуги мережі, клієнти мережі, інфраструктура, територія покриття, взаємовідношення між операторами мережі різного типу). 19. Корпоративні мережі (мережі відділів і робочих груп, мережі будинків і кампусів, мережі масштабу підприємства). 20. Інтернет (унікальність інтернету, структура інтернету, межі інтернету, ) 21. Типи мережевих характеристик (суб’єктивні оцінки якості, характеристики і вимоги до мереж, часова шкала, узгодження про рівень обслуговування). 22. Продуктивність комп’ютерної мережі (ідеальна мережа, характеристики затримок пакетів, характеристики швидкості передачі). 23. Надійність комп’ютерної мережі (характеристики втрат пакетів, доступ і відмовостійкість, альтернативні маршрути, повторна передача і ковзне вікно). 24. Безпека комп’ютерної мережі (комп’ютерна і мережева безпека, конфіденційність, цілісність і доступність даних, сервіси мережевої безпеки). 25. Лінії зв’язку (класифікація ліній зв’язку, фізичне середовище передачі даних, апаратура передачі даних). 26. Характеристики ліній зв’язку (спектральний аналіз сигналів на лініях зв’язку, затухання і хвилевий опір, завадостійкість і достовірність, смуга пропускання і пропускна здатність, біти і боди, співвідношення смуги пропускання і пропускної здатності, ). 27. Типи кабелів (екранована і неекранована вита пара, коаксіальний кабель, волокно-оптичний кабель, структурована кабельна система). 28. Модуляція при передачі аналогових і дискретних сигналів. Комбіновані методи модуляції. 29. Імпульсно-кодова модуляція. Оцифровування голосу. 30. Методи кодування (вибір способу кодування, потенційний код NRZ, біполярне кодування AMI, потенційний код NRZI, біполярний імпульсний код, манчестерський код, потенційний код 2B1Q). 31. Надлишковий код 4B/5B (призначення, основні принципи). Скремблювання (призначення, основні принципи). Компресія даних (призначення, приклади загальних алгоритмів компресії даних). 32. Методи виявлення помилок. Методи корекції помилок. 33. Методи мультиплексування. Комутація каналів на основі методу часового і частотного мультиплексування FDM, WDM та TDM. 34. Безпровідне середовище передачі (переваги безпровідних комунікацій, безпровідна лінія зв’язку, діапазони електромагнітного спектру, розповсюдження електромагнітних хвиль). 35. Безпровідні системи (двохточковий зв'язок, зв'язок одного джерела і декількох приймачів, зв'язок декількох джерел і декількох приймачів, типи супутникових систем, геостаціонарний супутник, середні і низькоорбітальні супутники). 36. Технологія широкосмугового сигналу (техніка та способи розширення спектру, множинний доступ з кодовим розділенням). 37. Мережі SPH (призначення мережі, ієрархія швидкостей, методи мультиплексування, обмеження технології PDH). 38. Мережі SONET/SDH (призначення мережі, принцип роботи, ієрархія швидкостей і методи мультиплексування, типи обладнання, стек протоколів, кадри STM-N, типові топології, методи захисту мережі). 39. Мережі DWDM (призначення мережі, принцип роботи, волокно-оптичні підсилювачі, типові топології, оптичні мультиплексори вводу-виводу, оптичні крос-конектори) 40. Стек протоколів локальних мереж. Рівень MAC (основні функції рівня, методи доступу, етапи транспортування кадрів рівнем. Рівень LLC (основні функції рівня, типи транспортних послуг із зазначенням призначення). 41. Стандарт ІЕЕЕ 802.х (призначення, структура). 42. Метод доступу CSMA/CD. (MAC-адреси, доступ до середовища і передача даних, виникнення колізії, час обороту і розпізнавання колізій). 43. Формати кадрів технології Ethernet. Використання різних типів кадрів в мережі Ethernet. 44. Максимальна продуктивність мережі Ethernet. 45. Специфікації фізичного середовища Ethernet. 46. Волокно-оптична мережа Ethernet (призначення, функції, структура, стандарти мережі). 47. Фізичний рівень технології Fast Ethernet (відмінність від технології Ethernet, підтримувані кабельні системи, специфікації фізичного рівня, характеристики передачі кадрів, склад фізичного рівня). Правила побудови сегментів Fast Ethernet за наявності повторювачів. 48. Технологія Gigabit Еthernet (історія виникнення, проблеми, засоби забезпечення діаметру мережі в 200 м на роздільному середовищі, специфікації фізичного середовища стандарту 802.3z, особливості застосування витої пари категорії 5). 49. Технологія Token Ring (доступ з передачею токена, фізичний рівень технології, технологія FDDI, основні характеристики технології). 50. Технологія FDDI (визначення, призначення, основні характеристики, відмовостійкість технології). 51. Стек протоколів IEEE 802.11 (призначення, структура, особливості фізичних рівнів, топології локальних мереж стандарту802.11, безпека передачі даних). 52. Розподілений та централізований режими доступу DCF в мережах на основі роздільного середовища. 53. Персональні мережі і технологія Bluetooth (особливості персональних мереж, архітектура технології Bluetooth, стек протоколів та кадри Bluetooth). 54. Обладнання для локальних мереж з розподіленим середовищем (мережеві адаптери, концентратори, їх функції та конструктивне виконання). 55. Переваги і недоліки мережі на основі роздільного середовища. Переваги логічної структуризації мережі. Алгоритм прозорого моста. Адресна таблиця, типи записів містяться в ній. Затоплення мережі і широкомовна шторм. Топологічні обмеження комутаторів в локальних мережах. 56. Відмінності комутаторів від мостів. Структурна схема комутатора EtherSwitch. Алгоритм обробки кадру комутатором. Боротьба з перевантаженнями. Основні характеристики продуктивності комутаторів. 57. Дуплексні протоколи локальних мереж (особливості зміни в роботі MAC-рівня в дуплексному режимі, перенавантаження, технологія 10GEthernet). 58. Алгоритм покриваючого дерева інтелектуальних комутаторів (визначення, етапи побудови дерева, недоліки і переваги STA). 59. Агрегування ліній зв’язку в локальних мережах (транки і логічні канали, розмноження інформаційних пакетів, особливості вибору порту, якість обслуговування). 60. Віртуальні локальні мережі (визначення, призначення, особливості створення мереж на базі одного до декількох комутаторів) 61. Основні завдання технології TCP/IP. Типи адрес стека TCP / IP. 62. Формат IP-адреси (основні підходи поділу IP-адреси на номер мережі і номер вузла). Класи IP-адрес. Особливі IP-адреси. Використання масок при IP-адресації. 63. Відображення IP-адрес на локальні адреси. Протокол дозволу адрес (ARP). Робота протоколу ARP в локальних мережах з широкомовлення (навести схему роботи і алгоритм). 64. Плоскі і ієрархічні символьні імена. Централізована служба DNS. Схема роботи DNS (рекурсивна і нерекурсивні процедури вирішення імен). 65. Протокол DHCP. Режими DHCP. Алгоритм динамічного призначення адрес. 66. Призначення IP-протоколу. Формат IP-пакета. 67. Схема IP-маршрутизації. Таблиця маршрутизації (спрощена). Таблиця маршрутизації кінцевого вузла. Алгоритм перегляду таблиці маршрутизації протоколом IP (без використання масок). 68. Маршрутизація із використанням масок. Структура мережі масками однакової та змінної довжини. Перекривання адресних просторів. Технологія CIDR. 69. Фрагментація IP пакетів. Параметр технології MTU. Параметри фрагментації. Процедури фрагментації і складання фрагментів. 70. Протокол IPv6 (призначення, система адресації, формат заголовка, навантаження на маршрутизатори). 71. Протоколи маршрутизації (класифікація протоколів, особливості, алгоритми маршрутизації). 72. Віртуальні канали в глобальних мережах (комутуючі віртуальні канали, особливості побудови віртуальних каналів, мережі X.25 та Frame Relay) 73. Технологія ATM (основні принципи технології, стек протоколів ATM, рівень адаптації, протокол ATM). 74. «Чисті» глобальні IP мережі (призначення, особливості, структура, протоколи сімейства HDLC, протокол PPP). 75. Багатопротокольна комутація у глобальних мережах за допомогою міток (суміщення комутації і маршрутизації в одному пристрої, LSR і таблиця просування даних, шляхи комутації по міткам, стек міток, технології MPLS IGP і MPLS ТЕ). 76. Мережеве керування в IP-мережах (призначення, функціональні групи задач керування, архітектури систем керування мережами). 77. Віддалений доступ (означення, призначення, схеми віддаленого доступу, способи віддаленого доступу). 78. Стек протоколів мережі ISDN (призначення, структура, процедура встановлення з’єднання в ISDN по протоколу Q.931, особливості використання для передачі даних).