Сеть и технология х.25

Сеть Х.25 является классической полнопротоколъной сетью, разработанной Между­народной организацией по стандартизации (ISO). Эта сеть явилась базой информа­ционного обмена региональных и общероссийских органов управления, иных корпо­ративных структур. Сети Х.25, ориентированные на использование малых и больших компьютеров, существуют в сотнях городов России и базируются на инфраструкту­ре Ростелекома. Часто эту сеть называют сетью МККТТ (Международного Кон­сультативного Комитета по Телеграфии и Телефонии).

Главной особенностью сети Х.25 является использование виртуальных каналов для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами сети. Вир­туальные каналы предназначены для организации вызова и непосредственной пере­дачи данных между абонентами сети. Информационный обмен в сети Х.25 во многом похож на аналогичный процесс в сетях ISDN и состоит из трех обязательных фаз:

• установление вызова (виртуального канала);

• информационный обмен по виртуальному каналу;

• разрывание вызова (виртуального канала).

Компонентами сети являются устройства трех основных категорий:

• терминальные устройства DTE (Data Terminal Equipment);

• сетевые терминалы DCE (Data Circuit-Terminating Equipment);

• магистральные коммутаторы PSE (Packet Switching Exchange).

Базовая технология Х.25 не имеет развитых протоколов прикладного уровня и предоставляет пользователям в основном транспортные услуги передачи данных. Все, что требуется сверх передачи данных, должно быть организовано дополнитель­но, как надстройка над технологией, Стек протоколов стандарта Х.25 включает в себя как обязательные только протоколы трех нижних уровней; протоколы, ино­гда указываемые для верхних уровней управления, носят лишь рекомендательный характер.

На физическом уровне используется протокол Х.21.

На канальном уровне функционирует LAP-B (Link Access Procedure Balan­ced) - один из протоколов множества HDLC, осуществляющих передачу данных в виде кадров переменной длины. Начало и конец кадра помечаются специальной последовательностью битов, которая называется флагом.

Протокол LAP-B описывает взаимодействие соседних узлов как процедуру с ус­тановлением соединения и подтверждением, при этом решает следующие задачи:

• обеспечение передачи сообщений, содержащих любое количество битов и любые возможные комбинации битов — требование кодовой прозрачности;

• выполнение при передаче данных процедур, обнаруживающих ошибки, на при­емной стороне;

• защиту от потерь или искажения компонентов сообщения при возникновении ошибки в передаваемой информации;

• поддержку работы как двухточечных, так и многоточечных физических цепей;

• поддержку работы и дуплексных, и полудуплексных линий связи;

• обеспечение информационного обмена при значительных вариациях времени распространения сигнала.

Для обеспечения дисциплины управления процессом передачи данных одна из станций, обеспечивающих информационный обмен, может быть обозначена как первичная, а другая (или другие) - как вторичные. Кадр, который посылает пер­вичная станция, называется командой (command). Кадр, который формирует и пе­редает вторичная станция, называется ответ (response).

Структура кадра LAP-В

Кадр протокола LAP-B состоит из четырех полей: ADDRESS, CONROL, DATA, FCS.

Поле DATA содержит передаваемые данные.

В поле ADDRESS располагается бит признака C/R (Command/Response), физи­ческие адреса принимающей и передающей станции.

Содержимое поля CONTROL определяет тип кадра:

• информационный;

• управляющий;

• ненумерованный.

Режимы организации взаимодействия на канальном уровне

Вторичная станция сегмента может работать в двух режимах;

• режим нормального ответа;

• режим асинхронного ответа.

Вторичная станция, которая находится в режиме нормального ответа, начинает передачу данных только в том случае, если она получила разрешающую команду от первичной станции. Вторичная станция, которая находится в режиме асинхронного ответа, может по своей инициативе начать передачу кадра или группы кадров, Станции, которые сочетают в себе функции первичных и вторичных станций, назы­ваются комбинированными. Симметричный режим взаимодействия комбинирован­ных станций называется сбалансированным режимом.

На сетевом уровне используется основной протокол Х.25, Процесс сетевого уровня получает в свое распоряжение часть полосы пропускания физического ка­нала в виде виртуального канала. Полная полоса пропускания канала делится в равных пропорциях между виртуальными каналами, которые активны в текущий момент. Пакет Х.25 состоит как минимум из трех байтов, которые определяют заго­ловок пакета. Первый байт включает в себя 4 бита идентификатора общего формата и 4 бита номера группы логического канала. Второй байт содержит номер логиче­ского канала, а третий — идентификатор типа пакета.

Пакеты в сети бывают двух типов:

• управляющие пакеты;

• пакеты данных.

Тип пакета определяется значением младшего бита идентификатора типа пакета. Сетевые адреса получателя и отправителя пакета состоят из двух частей:

• Data Network Id Code (DNIC) — содержит 4 десятичные цифры, определяющие код страны и номер провайдера;

• Network Terminal Number — содержит 10 или 11 десятичных цифр, которые про­вайдер назначает для идентификации конкретного пользователя.

Протоколы более высоких уровней стандартом не регламентируются, но исполь­зуются обычно дополнительно разработанные OSI-протоколы: на транспортном уровне — Х.224, на сеансовом уровне — Х.225, на уровне представления — Х.226 и на прикладном уровне — Х.400 (протокол передачи электронной почты), СМТР (Common Management Information Protocol) — общий информационный протокол управления, FTAM (File Transfer, Access and Management) — протокол передачи, доступа и управления файлами и т. д.

Сеть использует коммутацию пакетов и является одной из самых распростра­ненных корпоративных сетей этого типа. Ее популярность определяется прежде всего тем, что она, в отличие от Интернета, дает гарантии коэффициента готовно­сти сети (одного из показателей надежности). Сеть Х.25 хорошо работает на нена­дежных линиях связи благодаря применению протоколов подтверждения установ­ления соединений и коррекции ошибок на двух уровнях: канальном и сетевом.

В сетях Х.25 наиболее развиты протоколы канального и сетевого уровней. На канальном уровне поток данных структурируется на кадры (фреймы), каждый кадр обрамляется флагами (операторными скобками, уникальными кодами) и содержит служебную информацию (поле адреса, поле управления с последовательным номе­ром кадра и поле контрольной суммы для проверки достоверности) и поле данных. Здесь же выполняется управление потоком данных между соседними узлами сети, определяется оптимальный по скорости режим передачи, исходя из протяженности канала и его качества, осуществляется контроль за появлением ошибок. Контроль за ошибками производится во всех узлах сети. При передаче данных каждому тран­зитному узлу присваивается порядковый номер и после проведения контроля, од­новременно с отправкой пакета на следующий узел, предыдущему передается сооб­щение о подтверждении приема. При обнаружении ошибок выполняется повторная передача информации.

На сетевом уровне происходит объединение (мультиплексирование) кадров, пе­редаваемых из разных каналов в один поток. При этом общий поток снова структу­рируется — разбивается на пакеты, выполняется маршрутизация пакетов на базе информации, содержащейся в их заголовках.

Фрагментацию, а затем восстановление пакетов выполняет специальное устрой­ство «сборщик-разборщик пакетов» (PAD, Packet Assembler-Disassembler). Кроме процедур сборки-разборки PAD производит управление процедурами установле­ния соединения и разъединения по всей сети с нужными компьютерами, формиро­вание и передачу старт-стоповых кодов и битов проверки на четность, продвижение пакетов по сети.

Доступ пользователей к сети Х25 может осуществляться в монопольном и па­кетном режимах. Простые терминалы пользователей, например, кассовые аппара­ты, банкоматы, можно подключать к сети непосредственно через PAD. Эти терми­налы бывают как встроенными, так и удаленными, в последнем случае может использоваться интерфейс RS-232C.

К достоинствам сети Х.25 можно отнести следующее:

• в сети обеспечивается гарантированная доставка пакетов,

• высокая надежность сети, ввиду постоянного эффективного контроля за появле­нием ошибок и наличия механизма альтернативной маршрутизации, с помощью которого помимо основного маршрута просчитываются и несколько резервных;

• возможность работы, как по аналоговым, так и по цифровым каналам, как по вы­деленным, так и коммутируемым каналам;

• возможность в режиме реального времени разделения одного физического кана­ла доступа между несколькими абонентами (оплата будет производиться в этом случае не за все время соединения, а только за время передачи информации пользователя).

Недостатки сети:

• невысокая, обусловленная развитыми механизмами контроля достоверности ин­формации, скорость передачи данных — обычно в пределах от 56Кбит/с до 64Кбит/с;

• невозможность передавать чувствительный к временным задержкам трафик (оциф­рованный голос, видеоинформацию), обусловленная необходимостью частой повторной передачи искаженных кадров в каналах связи плохого качества, вслед­ствие чего в сети возникают непредвиденные задержки передачи.