6.5.5 Виртуальные соединения
Ещё одной технологией обмена и распределения информацией является установление виртуальных соединений (VC). Эта технология позволяет объединить несколько локальных сетей, достаточно удалённых друг от друга, в единую сеть территории или корпорации. Суть этой технологии заключается в следующем. Между абонентами виртуальной сети вначале устанавливаются соединения с помощью протоколов маршрутизации, рассмотренных ранее. Для этого используются специальные пакеты. В процессе соединения каждому пути присваивается свой номер, который прописывается в специальных таблицах коммутации портов. Далее информационные пакеты с соответствующими номерами виртуального соединения проходят именно по этому ранее установленному пути. При этом таблицы маршрутизации больше не используются.
Виртуальное соединение может быть либо постоянным (PVC), устанавливаемым вручную администраторами, либо коммутируемым (SVC), когда соединение происходит автоматически.
Основным достоинством технологии виртуальных соединений является более высокая потенциальная пропускная способность каналов. Дело в том, что при прохождении пакетов узлы анализируют только номер виртуального соединения (10-12 бит), в то время как при маршрутизации адреса конечных узлов могут содержать от 4 до 20 байт. При этом размеры таблиц и время анализа существенно больше.
Другим достоинством виртуального соединения является более высокая стабильность скорости передачи пакетов, чем при дейтаграммном методе, когда пакеты могут идти различными путями. В связи с этим метод виртуального соединения наиболее эффективен при передачи больших объёмов информации, в то время как дейтаграммный способ передачи целесообразен для передачи кратковременных потоков.
Этот метод похож на метод коммутации каналов или способ установления постоянного соединения абонентов с помощью выделенных линий. Существенная разница заключается в том, что в одних и тех же физических каналах может существовать несколько виртуальных соединений за счёт статистического уплотнения. Это обстоятельство позволяет значительно сократить расходы абонентов на организацию и эксплуатацию сети.
Метод виртуального соединения нашёл применение в различных телекоммуникационных технологиях X.25, Frame Relay, ATM, MPLS, Tag – switching в Ethernet и др. В качестве иллюстрации рассмотрим некоторые из них.
Сети Frame Relay. Эти сети используют, как правило, постоянные виртуальные соединения (PVC) и поэтому работают только на канальном и физическом уровнях. Каждому PVC присваивается номер называемый Data Link Connection Identifies - DLCI. Все DLCI прописываются в таблицах коммутации портов. При поступлении кадра (рисунок 6.29) узел анализирует идентификатор DLCI и отправляет кадр по нужному маршруту. В адресном поле кадра FR есть и
Рисунок 6. 29 - Формат кадра Frame Relay
другие позиции, из которых биты FECN и BECN используются для оповещения о перегрузке вперёд и назад соответственно, бит DE содержит команду о сбросе данного кадра, если его значения есть 1. Таким образом, технология Frame Relay обеспечивает некоторый уровень качества обслуживания Q0S, не допуская перегрузок в каждом виртуальном соединении.
Сети АТМ. Технология асинхронного режима передачи – новая универсальная технология, разработанная для передачи мультимедийного трафика (голос, данные, видео), с представлением различных категорий качества (скорость, задержка, искажение информации) каждому виду трафика. Она сочетает в себе определенные свойства методов коммутации каналов и коммутации пакетов. Здесь, как и в сетях передачи данных, используются пакеты, называемые ячейками, со своими адресами, но размер этих пакетов небольшой и все они одинаковой длины (53 байта). Малый размер ячейки обеспечивает небольшую задержку при передаче, что крайне необходимо для голосового трафика.
С точки зрения построения сети АТМ использует типичную технологию виртуальных каналов, использующую высокоскоростные коммутаторы. Коммутация ячеек происходит на основе идентификатора виртуального канала VCI, который присваивается при установлении соединения и удаляется при разрыве соединения. Адрес конечного узла АТМ в отличие от номера VCI содержит 20 байт и имеет иерархическую структуру, включающую коды стран, городов, операторов связи и др., что облегчает процедуру установления соединения.
Установление виртуального соединения здесь может быть не только постоянным (PVC), но в большинстве случаев – коммутируемым (SVC). Во втором случае на основе 20 байтных адресов строятся таблицы маршрутизации в соответствии со специальным протоколом PNNI – Private Network to Network Interface. По этим таблицам с помощью специальных пакетов прокладывается виртуальное соединение, которое и нумеруется. Для облегчения этой нумерации помимо номера канала VCI вводится понятие виртуального пути со своим идентификатором VPI. Путь объединяет несколько каналов, идущих какую-то значительную часть трассы вместе (рисунок 6.30).
Рисунок 6. 30 - Объединение каналов
Поэтому в адресе ячейки АТМ есть поле VPI (8 бит) – старшая часть адреса и поле VCI (16 бит) – младшая часть адреса. В процессе продвижения ячейки эти идентификаторы меняются в соответствии с таблицами коммутаторов АТМ, но начальные и конечные идентификаторы остаются неизменными.