7.8 Технология ip
Технология IP является основной сети Интернет и представляет собой набор протоколов, называемый стеком протоколов ТСР/IР, а протокол управления передачей IP – протоколом сети Интернет. Именно он реализует межсетевой обмен. Главным достоинством является то, что стек протоколов ТСР/IР обеспечивает надежную связь между сетевым оборудованием различных производителей. Протоколы стека TCP/IP описывают формат сообщений и указывают, каким образом следует обрабатывать ошибки, предоставляют механизм передачи сообщений в сети независимо от типа применяемого оборудования.
Стек протоколов ТСР/IР предоставляет пользователям две основные службы, которые используют прикладные программы: дейтаграммное средство доставки пакетов в сети и надежную транспортную среду с логическими соединениями между сетевыми элементами.
Основные преимущества стека протоколов ТСР/IР и технологии IP в целом, как сетевой технологии:
независимость от вида и технологии сетевого оборудования;
обеспечение всеобщей связанности элементов сети;
обеспечение подтверждений правильности передачи сообщений;
стандартные сетевые протоколы.
Стеку ТСР/IР предстоит еще долгое время быть базовым в корпоративных и глобальных сетях. Это обусловлено практически полным отсутствием новых приложений, способных работать самостоятельно поверх сетей ATM. В настоящее время наибольший прогресс достигнут в создании глобальных магистральных сетей на основе технологий IP поверх ATM и IP поверх SDH/СЦИ.
7.9 Технология Ethernet
Работа Ethernet предусмотрена на двух нижних уровнях модели OSI. Канальный уровень разделен на два подуровня. Первый из них – подуровень LLC (Logical Link Control – управление логическим соединением) ответственен за адресацию и управление каналом связи. Он не зависит от выбираемых топологии, среды передачи и метода управления доступом к среде передачи. Ниже LLC располагается подуровень МАС (Medium Access Control – управление доступом к среде).
Протокол LLC специфицирует механизмы адресации станций, подключенных к общей среде передачи, и управления процессом обмена данными между двумя пользователями. Устройствам, использующим протокол LLC, предоставляются три альтернативных варианта обслуживания:
Обслуживание без установления соединения и без квитирования. Это очень простой вариант обслуживания, без каких бы то ни было механизмов управления потоком и контроля ошибок. То есть доставка данных не гарантируется. Однако в большинстве случаев используется более высокий уровень программного обеспечения, занимающийся вопросами надежности.
Обслуживание с установлением соединения. Этот вариант обслуживания подразумевает установление логического соединения между двумя пользователями. Обеспечивается управление потоком данных и контроль ошибок.
Обслуживание без установления соединения, но с квитированием. Это сочетание первых двух вариантов обслуживания. Принимаемые пакеты квитируются, но соединение не устанавливается.
Протокол МАС осуществляет доступ к разделяемой среде передачи. Так как исходной топологией бала шинная, в любой момент времени передавать информацию мог лишь один пользователь. Простейшей формой управления доступом к среде передачи для локальных сетей с топологией общей шины является метод CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). При использовании метода CSMA/CD станция, желающая передавать данные, сначала опрашивает несущую, чтобы определить, не ведет ли в данный момент передачу другая станция. Если несущая свободна, станция может начинать передачу. Достоинство данного алгоритма в его простоте. Логику этого протокола легко реализовать.
Были разработаны стандарты, предусматривающие разные типы среды передачи: коаксиальный кабель, симметричный кабель и оптическое волокно. Таким образом, технология Ethernet является довольно гибкой, предоставляя для пользователя определенную свободу в выборе физической среды передачи.
При увеличении скорости передачи данных коэффициент полезного действия сети с общей шиной снижается. В сети Ethernet, чтобы поддерживать высокую нагрузку, система должна состоять из отдельных сегментов. Коммутаторы Ethernet могут играть роль барьеров, разделяющих локальные сети на домены коллизий таким образом, чтобы коллизия в одном домене не затрагивала другие домены. Построение такой сети делает протокол доступа к среде передачи просто ненужным, а также позволяет перейти к полнодуплексному режиму передачи информации.
Увеличить скорости передачи данных в таких системах до 100 Мбит/с или даже до 1 Гбит/с оказалось проще, чем разрабатывать другой протокол и топологии. С точки зрения заказчика, относительно легко интегрировать старые системы, работающие на скорости 10 Мбит/с, с новыми системами, работающими на больших скоростях, если все системы имеют один и тот же формат кадра и поддерживают один и тот же протокол управления доступом. В связи с этим были разработаны новые технологии Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet. Успешное существование данного семейства технологий обязано ее совместимости с существующими сетями, простоте, гибкости и масштабируемости.
Данная технология не подходит для передачи по магистральным линиям связи, так как она изначально для этого не предназначалась. Также Ethernet не предусматривают методов управления и мониторинга транспортной сети. Потому в большинстве случаев используется преобразование Ethernet в SDH. Общая процедура такого преобразования (Generic framing procedure – GFP) описана в рекомендации G.7041 ITU-T. Процедура GFP обеспечивает адаптацию кадров Ethernet для передачи с использованием технологии SDH, тем самым для верхних уровней обеспечивается прозрачная передача данных по транспортной сети, как показано на рисунке 7.43.
Рисунок 7.43 – Связь между уровнями для технологий Ethernet и SDH
Передача кадров Ethernet по сети SDH позволяет получить необходимую транспортную сеть с коммутацией пакетов с сохранением надежности и управляемости сети. Однако некоторые мировые ведущие операторы связи в последнее время склоняются к использованию технологии Ethernet в качестве транспортной, тем самым исключается преобразование в SDH и более эффективно используется пропускная способность сети. Начался выпуск оборудования, которое предусматривает наличие функций эксплуатации, администрирования и обслуживания сети (Operations, Administration and Maintenance – OAM). Разработаны также некоторые стандарты, касающиеся реализации ОАМ (ITU-T Y.1730, IEEE 802.3ah), однако основная часть соответствующих стандартов все-таки еще находится в разработке.