LAN

MAN

WAN

Ethernet

Token Ring

Arcnet

FDDI

100Vg-Anylan

ATM

WLAN

Ethernet

X.25

Frame relay

ATM

ISDN

Ethernet

ATM

SONET/SDH

POS

WLAN

DWDM

CWDM

DPT/RPR

EoSDH

Современное положение

Перспектива

ВЫБОР АРХИТЕКТУРЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ (современные тенденции)

С ростом зависимости бизнеса от сетей и увеличением количества приложений, требующих высокой пропускной способности, операторы сетевых услуг ищут сетевые решения, которые были бы простыми и в то же время доступными.

Последние годы ознаменовались для телекоммуникационной индустрии революционными изменениями в технологиях локальных и глобальных сетей. В секторе ЛС продолжительное противостояние технологий завершилось безоговорочной победой Ethernet, причем не только в силу простоты этого протокола и дешевизны поддерживающего его оборудования, но и по причине значительного увеличения пропускной способности.

Gigabit Ethernet уже получил достаточно широкое распространение в качестве магистральной технологии в сетях масштаба города (MAN). Теперь же, используя соответствующие интерфейсы 10 GbE, оптические трансиверы и одномодовое волокно, операторы сетей и Интернета будут иметь возможность строить каналы длиной до 40 км, замыкая в кольцо городские сети.

Для применения в глобальных сетях стандарт предусматривает три оптических интерфейса (WAN PHY) с суффиксами SW, LW и EW. Первые буквы суффиксов соответствуют длинам волн, на которых происходит излучение. Так, S (от short) обозначает короткую длину волны (850 нм), L (long) -- длинную (1310 нм), а E (extra long) -- сверхдлинную (1550 нм).

Единственной целью этой разработки было стремление достичь совместимости 10 GbE и SONET OC-192/STM-64. Таким образом, данные версии стандарта интересуют в основном операторов сетей и услуг Интернета. Однако ими могут воспользоваться и корпорации для объединения своих географически разделенных локальных сетей.

Еще несколько лет назад такой исход событий показался бы странным. В самом деле, Ethernet, один из старейших сетевых протоколов, за два с половиной десятилетия, которые прошли с момента его появления, получил, казалось бы, пожизненную прописку в локальных сетях. Однако недостатки его первоначальной версии со временем были устранены либо в значительной мере нивелированы. Речь идет о создании технологии коммутации, появлении отказоустойчивых платформ, позволяющих внедрять ключевые бизнес-услуги, и об увеличении дальности передачи на физическом уровне.

Главным же достижением стало увеличение пропускной способности на три порядка (с 10 Мбит/с до 10 Гбит/с). Надо отметить, что рост быстродействия продолжается и по сей день. Если верить обещаниям производителей, уже в ближайшие пару лет пропускная способность сетей Ethernet может достичь 40 Гбит/с, а в более отдаленной перспективе — преодолеть 100-гигабитный рубеж.

Выбор локальной вычислительной сети

10-мегабитные сети Ethernet: варианты, преимущества, недостатки

В настоящее время при построении 10-мегабитных локальных сетей Ethernet используют в основном:

• сети на тонком коаксиальном кабеле;

• сети на концентраторах;

• сети на коммутаторах.

Рассмотрим каждое из этих решений подробнее.

Сети на тонком коаксиальном кабеле. На рис. 113 показана типовая структура сети на тонком коаксиальном кабеле, в которой две сети связываются между собой через сервер (SO). Это возможно, так как практически любая сетевая ОС имеет в своем составе внутренний маршрутизатор.

Для соединения станций используют кабель RG58. Его разрезают на отрезки. К каждому концу отрезка прикрепляют BNC-коннектор (обжимается), который вставляется в Т-коннектор. А Т-коннектор, в свою очередь, соединен с сетевым адаптером (СА) станции. Сетевой адаптер вставляется в расширительный слот PC (WS) или сервера.

Рис. 113. Типовая структура сети на тонком коаксиальном кабеле

Сеть может состоять из нескольких сегментов. На двух концах сегмента устанавливают терминаторы, один из которых заземляется. Терминатор представляет собой заглушку с омическим сопротивлением 50 Ом, соединяющим оплетку с жилой коаксиального кабеля. Терминаторы необходимы, чтобы гасить сигналы при передаче пакетов (точнее кадров) по сети (т. е. чтобы не было отражения).

Сегменты сети соединены повторителями (repeater), которые служат усилителями сигналов. Повторители не выполняют «развязку» сегментов, т. е. по сети не могут одновременно передаваться пакеты между несколькими парами станций. Например, в один и тот же момент времени по сети нельзя передавать данные между станциями WS11 и S11, а также между станциями WS12 и S12. Но сервер SO, дополнительно выполняющий роль маршрутизатора, выполняет «развязку» сетей, т. е. по сети одновременно могут передаваться кадры между PC WS11 и сервером S11, а также между WS21 и S21.

В табл. 10.1 перечислены некоторые важные ограничения для локальных сетей на тонком коаксиальном кабеле.

К сегментам сети подключают PC, серверы, коммутаторы, аппаратные маршрутизаторы и другие специфические устройства (специальные сетевые принтеры, факс-серверы и др.). На PC устанавливают сетевое ПО и приложения для работы с базами данных. На серверах инсталлируют сетевые ОС (NetWare, Windows NT, Unix), а также устанавливают дополнительные продукты:

• программный маршрутизатор для обеспечения доступа клиентов к WAN- сети;

• серверы СУБД для организации работы клиентов в архитектуре клиент/сервер;

• серверы печати (они входят в состав сетевых ОС) для организации доступа всех (или части) клиентов сети к небольшому числу принтеров;

• другие продукты.

За рубежом сети на тонком коаксиальном кабеле практически не используют. В Белоруссии они относительно распространены, хотя в настоящее время практически всегда устанавливают сети на витой паре. Для объединения старых сетей (на коаксиале) и новых сетей (на витой паре) используют концентраторы и коммутаторы (см. рис. 113). При этом коммутаторы могут обеспечить подключение к MAN-сетям (FDDI и ATM) и WAN-сетям (Х,25, Frame relay, ISDN и др.).

Далее перечислим преимущества и недостатки сетей на тонком коаксиальном кабеле.

Преимущества:

1. Сети очень дешевые.

2. Простота установки. Для прокладки кабеля, установки сетевых адаптеров и выполнения соединений требуется минимальная квалификация персонала.

Недостатки:

1. Скорость ограничивается 10 Мбит/сек. На самом деле практически меньше, все зависит от сетевых адаптеров.

2. При обрыве или коротком замыкании на отрезке кабеля из строя выходит весь сегмент сети. Исправность можно обнаружить или с помощью специального сканера, или вручную, последовательно перемещая терминатор от конца сегмента к его началу.

3. При большом числе сегментов сеть перестает надежно работать. Это связано с тем, что заземления сегментов не могут быть идеальными, т.е. возникают отражения сигналов. При большом числе сегментов возникает интерференция (наложение) отраженных сигналов, что приводит к появлению помех.

4. Станция работает в среднем со скоростью 10/N Мбит/с, где N – число станций в сети.

Сети на концентраторах (витой паре). На рис. 114 показана типовая структура сети на концентраторах.

Концентратор - это своего рода системный блок, имеющий слоты расширения, куда можно вставлять модули с портами. К этим портам можно подключать отдельные станции (PC, серверы и т. д.), концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы. Для их подключения используют, как правило, витую пару (10BaseT), реже - оптоволокно (10BaseFL). Сети на тонком коаксиальном кабеле подключают к порту 10Base2 концентратора.

В настоящее время многие фирмы выпускают самые разнообразные концентраторы: от простейших стоимостью до 200 долл. (FlexHub EHub-9 - с одним модулем на 8 портов 10BaseT и 1 порт 10Base2) до более сложных концентраторов, соединяемых в стек, стоимостью до 1000 долл. (FlexHub EHub-16 с 18 портами).

Простой концентратор выполняет функцию повторителя Ethernet. Можно соединить в каскад до четырех таких концентраторов. Следует различать каскадирование концентраторов от их соединения в стек. При каскадировании (см. рис. 114) концентраторы соединяют витой парой или оптоволокном и, естественно, их можно разнести в пространстве. При соединении концентраторов в стек они выступают как одно устройство с большим числом портов. Как правило, концентраторы устанавливают друг на друга в одном месте. Для их объединения используют специальные стековые порты.

Рис. 114. Типовая структура на концентраторах

Концентраторы (К1 - К4 на рис. 114) не выполняют развязку сегментов сети, т. е. в один и тот же момент времени не могут передаваться пакеты, например, между PC WS12 и сервером S11, а также между WS31 и S31.

В табл. 10.3 перечислены некоторые ограничения для локальных сетей на концентраторах.

Далее приведем основные преимущества и недостатки сетей на концентраторах.

Преимущества:

1. Если при прокладке использовалась витая пара, то достаточно просто можно осуществить переход на 100-мегабитную сеть. Для этого следует заменить концентраторы и сетевые адаптеры (10-мегабитные на 100-мегабитные).

2. Если используется витая пара, то в сети нет заземления. Поэтому сеть работает надежнее.

3. При обрыве или коротком замыкании витой пары из строя выходит одна станция.

4. Простота установки.

5. При переходе на 100-мегабитные сети средняя скорость передачи одного РС в сети увеличивается до 100/N Мбит/с.

6. При использовании оптоволокна кабель можно помещать в сильное магнитное поле, погружать в водоемы, замораживать.

Недостатки:

1. Несколько дороже сетей на коаксиальном кабеле (за счет стоимости концентраторов).

2. Станция работает в среднем со скоростью 10/N Мбит/с (N – общее число станций, подключенных к концентраторам сети.

Сети на коммутаторах. Коммутаторы еще называют многопортовыми мостами. На рис. 115 показана типовая структура сети на коммутаторах.

К коммутатору можно подключать либо отдельные станции, либо сети (к портам, поддерживающим множество МАС-адресов). Коммутатор, в отличие от концентратора, выполняет развязку портов, т. е. одновременно могут передаваться кадры, например, между PC WS11 и сервером S11, а также межд WS51 и S51.

Рис. 115. Типовая структура сети на коммутаторах

Коммутаторы характеризуются следующими особенностями функционирования:

• 10-мегабитный коммутатор поддерживает для каждого порта скорость 10 Мбит/с. Например, если к каждому порту коммутатора подключена только одна станция, то каждая станция может работать со скоростью 10 Мбит/с.

• Многие коммутаторы могут работать в двух режимах: с буферизацией и без буферизации (рис. 116).

Рис. 116. Передача кадров с буферизацией (а) и без буферизации (б)

При передаче кадров с буферизацией весь кадр сначала запоминается в буфере коммутатора, а затем передается в порт назначения. Этот режим целесообразно использовать для ненадежного оборудования. В этом случае при ошибке передачи кадра между станциями переспрос будет осуществляться на уровне «станция—> коммутатор» или «коммутатор —> станция». При передаче кадров без буферизации коммутатор принимает и анализирует заголовок кадра, а затем перенаправляет этот кадр в порт назначения. Здесь скорость передачи выше, но этот режим целесообразно использовать для надежного оборудования. При ошибке передачи кадра между станциями переспрос будет осуществляться на уровне «станция-> коммутатор -> станция».

• На коммутаторах можно создавать виртуальные сети. Во многих ОС серверы выполняют широковещательную рассылку пакетов с уведомлением других серверов о предоставляемых ими услугах (SAP-, RIP-пакеты и т. д.). Трафик этих пакетов в сети довольно большой. Но часто к коммутатору подключают логически изолированные группы станций (на рис. 115 они обведены контурами). Каждую из этих групп администратор сети может описать как виртуальную сеть. Далее он должен определить режимы фильтрации пакетов при их передаче из одной виртуальной сети в другую. Например, можно запретить передачу широковещательных пакетов, в этом случае эти пакеты будут распространяться в рамках одной виртуальной сети. Маршрутизацию пакетов между виртуальными сетями выполняет коммутатор.

• Коммутатор может поддерживать сразу несколько процессов передачи. Например (см. рис. 115), он может одновременно передавать кадры из порта 1 в порт 2, из порта 3 в порт 4, из порта 5 в порт 6.

Конечно, коммутаторы имеют ощутимое преимущество перед концентраторами, но они в несколько раз дороже.

Проблемы перехода к 100-мегабитным сетям

В настоящее время для построения 100-мегабитных сетей используют две технологии: Fast Ethernet и 100VG-AnyLan.

Увеличение частоты в 10 раз (с 10 Мбит/с до 100 Мбит/с) приводит к тому, что максимальное расстояние между двумя точками сегмента уменьшается в 10 раз, т. е. до 250 м для витой пары (если быть точнее, до 205 м), следовательно в сегмент могут входить максимально два концентратора (рис. 117). Поэтому следует помнить, что переход на сеть 100BaseT нельзя рассматривать как механическую замену оборудования.

На рис. 117 показаны расстояния для витой пары. При этом возможны разные комбинации расстояний: 100+5+100, 5+100+100, 70+65+70 и т. д. Здесь только важно, чтобы максимальная длина между двумя наиболее удаленными точками сети не превышала бы 205 м для витой пары, и 233 м - для оптоволокна при стандартном подключении. Каждый из концентраторов (см. рис. 117) можно нарастить, подключив другие концентраторы в стек (до 255 портов на один стек). Если в дополнение к концентраторам 100BaseT использовать и коммутаторы, то сеть можно расширить далеко за пределы одного коммутируемого сегмента.

Рис. 117. Структура сегмента 100BaseT

Сегмент сети 100VG-AnyLan можно построить только по топологии типа «звезда» (рис. 118).

В 100VG-AnyLan используются следующие типы кабелей:

1. четыре неэкранированные витые пары (UTP) категории 3 (3...100 м);

2. две пары UTP категории 5 (5...150 м);

3. две экранированные витые пары (STP) (до 100 м);

4. оптоволокно (до 1 км).

На рис. 118 показаны расстояния для неэкранированной витой пары категории 3.

Рис. 118. Структура сегмента 100VG-AnyLan

При переходе от 10-мегабитных сетей к 100-мегабитным необходимо учитывать особенности этих сетей.

1. Существуют ограничения на топологию сегмента, особенно для 100BaseT (см. рис. 117).

2. Проводку кабеля должен осуществлять специалист с использованием специального измерительного оборудования.

3. 100-мегабитные сети дороже 10-мегабитных в несколько раз.

Сравнение Fast Ethernet и 100VG-AnyLan

Вопрос выбора 100-мегабитной сети не является тривиальным. Далее перечислены преимущества и недостатки сетей Fast Ethernet и 100VG-AnyLan.

Преимущества Fast Ethernet

1. Рынок 100BaseT расширяется, и цены на эти сети снижаются быстрее, чем цены на сети 100VG-AnyLan

2. Используется хорошо зарекомендовавший себя метод доступа CSMA/CD

3. Хорошая совместимость оборудования для 100BaseT, выпускаемого разными производителями

4. Более 60 производителей объявили официально о поддержке 100BaseT, объединившись в Альянс быстрого Ethernet (Fast Ethernet Alliance). Среди них такие, как Intel, 3Com, Cabletron Systems, Bay Networks, Cisco, Sun Microsystems, Digital и др.

Недостатки Fast Ethernet

1. При высокой нагрузке на сегмент Fast Ethernet испытывает большое число коллизий.

2. Число концентраторов в сегменте - не более 2

3. При использовании витой пары категорий 3 и 5 максимальное расстояние между двумя наиболее удаленными узлами сегмента не должно превышать 205 м (без использования коммутаторов)

Преимущества 100VG-AnyLan

1. Число концентраторов в сегменте может дос тигать 5

2. Максимальное расстояние между двумя наиболее удаленными узлами сегмента при использовании витой пары категории 3 равно 600 м, для витой пары категории 5...900 м (без использования коммутаторов)

3. При переходе от 10-мегабитных сетей (10BaseT) к 100VG-AnyLan достаточно заменить концентраторы и сетевые адаптеры, не меняя топологию сети (в 100VG в каскад можно соединить до 5 концентраторов (в 10BaseT - до 4-х)

4. В сети поддерживается передача кадров Ethernet и Token Ring (но на разных концентраторах)

5. Используется не стандартный «Манчестерский» способ кодирования, а кодирование «квартетом», который позволяет передавать два бита за один такт

6. Имеется возможность приоритетной передачи

Недостатки 100VG-AnyLan

1. Использование отрезка кабеля категории 5 больше 100 м противоречит стандартам TIA/EIA-568A прокладки кабельных систем

2. Рынок 100VG-AnyLan постоян но сокращается, цены снижаются медленно

3. Только Hewlett-Packard серьезно занимается пропа гандой и внедрением технологии 100VG-AnyLan

4. Практически нет приложений, поддерживающих приоритетную обработку

10.3. Выбор магистрали для объединения локальных сетей

в черте города

В настоящее время в качестве MAN-сети используют следующие сети:

• FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - оптоволоконный интерфейс распределенных данных;

• ATM (Asynchronous Transfer Mode) - режим асинхронной передачи. Рассмотрим каждый из этих способов построения MAN-сети.

Сети FDDI

Адаптеры FDDI поддерживают метод доступа к сети, основу которого составляет Token Ring. Метод доступа, используемый в сетях FDDI, имеет следующие отличия от Token Ring.

1. В Token Ring маркер передается следующей станции только после возвращения кадра в узел, который передал кадр в сеть. В методе FDDI маркер будет передан непосредственно после передачи кадра данных в сеть.

2. В методе FDDI не используется поле приоритета.

Рис. 119. Использование интерфейса FDDI для объединения сетей Ethernet

Максимальная длина кольца FDDI с одномодовым оптоволоконным кабелем - 100 км, с многомодовым оптоволоконным кабелем - 20 км (выпускается оборудование FDDI и для витой пары). Скорость передачи по кольцу равна 100 Мбит/с (для дуплексного режима - 200 Мбит/с). К двум кольцам можно подключить до 500 станций или до 100 коммутаторов. Сети FDDI часто используют для объединения нескольких сетей Ethernet, расположенных в разных зданиях (рис. 119).

К кольцу можно напрямую подключать и станции, например магистральные высокоскоростные серверы.

Сети ATM

Рекомендация ITU-T I.211 делит все услуги ATM на интерактивные (почтовые, диалоговые, «по запросу») и вещательные (телевизионные). Это позволяет сформулировать требования к оконечной аппаратуре и устройствам телекоммуникаций: обеспечение связи «точка-точка», передача вещательных сообщений, предоставление различных классов услуг (ABR, CBR и др.), возможность активного управления со стороны пользователей и др.

Сети ATM строятся на базе коммутаторов ATM (рис. 120).

Рис. 120. Сеть на базе коммутаторов ATM

Коммутаторы ATM состоят из модулей. Состав модулей, которые входят в состав коммутатора, определяется фирмой-изготовителем. Для ATM разработаны три основные группы модулей (см. рис. 120).

Преимущества и недостатки сетей FDDI и ATM

В настоящее время высокоскоростные магистрали (100 Мбит/с) строят только на основе FDDI и ATM. Все другие широко известные сети (например, 100BaseT) работают на слишком незначительных расстояниях, чтобы их можно было использовать в качестве корпоративной магистрали.

В долгосрочной перспективе ATM позволяет строить корпоративные магистрали большой протяженности, громадной пропускной способности и с невиданными доселе характеристиками. Но сети ATM очень дорогостоящие.

Известно, что протокол FDDI плохо подходит для передачи мультимедиа из-за большого размера кадра FDDI. ATM же неэффективно работает при пересылке обычных файлов. Во-первых, это связано со значительными потерями Ethernet - ATM. Во-вторых, 5 байт из 53 в кадре ATM занято под системную информацию (заголовок). Таким образом, если в FDDI накладные расходы на канальном уровне составляют порядка 0,5 %, то у ATM -10%.

Для магистрали чаще всего предлагаются коммутаторы ATM с пропускной способностью 155 и 622 Мбит/с. Но из-за больших накладных расходов ATM с пропускной способностью 155 Мбит/с уступают в производительности FDDI для обычных сетевых потоков. Корпоративная магистраль на 622 Мбит/с кажется неплохим вариантом, если бы не высокая цена.

Некоторые сетевые интеграторы рекомендуют подключать все серверы рабочих групп к магистрали FDDI напрямую, а клиентов - через маршрутизатор (или коммутатор с функциями маршрутизатора). Такой выбор они аргументируют тем, что в этом случае клиент сети имеет доступ к любому серверу предприятия максимум через одно маршрутизирующее устройство. В качестве контраргумента можно привести наблюдение специалистов фирмы Bay Networks: в хорошо спроектированной сети только 20% трафика приходится на межсетевое взаимодействие. Иными словами, основной трафик внутри рабочей группы связан с серверами этого же подразделения. Незачем забивать магистраль сетевыми потоками, не относящимися к корпоративным приложениям. Таким образом, серверы рабочих групп лучше подключать к магистрали через коммутатор (маршрутизатор) (см. рис. 119). Серверы, обслуживающие все предприятие, необходимо подключать к магистрали напрямую.

10.4. Выбор магистрали WAN для объединения сетей в разных городах

В настоящее время для построения WAN-сетей (глобальных сетей) в основном используют сети Х.25, Frame relay и ISDN.

Сети Х.25

Сетями Х.25 называют сети пакетной коммутации, доступ к которым выполняется в соответствии с рекомендациями МККТТ Х.25. На сегодняшний день, несмотря на появление новых интегрированных технологий сетей передачи данных и сетей связи, рассчитанных на высокоскоростные каналы связи, сети Х.25 по-прежнему наиболее распространены. На рис. 121 представлена структура сети Х.25.

Для подключения локальной сети к сети Х.25 можно использовать следующие варианты подключения.

1. В сервер или PC встраивается специальная плата и устанавливается специальное программное обеспечение.

2. К сети подключается специальное автономное устройство (мост/маршрутизатор) удаленного доступа, поддерживающее протокол Х.25.

Рис. 121. Структура сети Х.25

Преимущество автономных устройств над встраиваемыми в компьютер платами, помимо большей производительности, заключается в том, что они не требуют установки специального программного обеспечения и сопрягаются с локальной сетью по стандартному интерфейсу, что позволяет реализовать более гибкие и универсальные решения.

Если требуется подключить компьютер к сети Х.25 в монопольном режиме (без сети), то подключение осуществляется по стандартам Х.3, Х.28, Х.29. Эти стандарты определяют функционирование специальных устройств доступа к сети - сборщиков/разборщиков пакетов (PAD - Packet Assembler/ Disassembler). На практике используется термин ПАД (см. рис. 121). ПАД используют для доступа к сети абонентов при асинхронном режиме обмена информацией, т. е., например, через последовательный порт компьютера (непосредственно или с применением модемов). ПАД обычно имеет несколько асинхронных портов и один синхронный (порт Х.25). Он накапливает поступающие через асинхронные порты данные, упаковывает их в пакеты и передает их через порт Х.25. Конфигурируемые параметры ПАД определяются выполняемыми задачами и описываются стандартом Х.3. Совокупность параметров носит название «профайла» (profile). Стандартный набор состоит из 22 параметров, функциональное назначение этих параметров одинаково для всех ПАД. В профайл входят параметры, задающие скорость обмена по асинхронному порту, параметры, характерные для текстовых редакторов (символ удаления знака и строки, символ вывода на экран предыдущей строки и т. п.), параметры, включающие режим автоматической добавки строки незначащими символами (для синхронизации с медленными терминалами), а также параметр, определяющий условие, при выполнении которого формирование пакета заканчивается.

Параметры, описывающие канал Х.25, являются немаловажными и для узловых элементов собственно сети Х.25, называемыми центрами коммутации пакетов (ЦКП). Однако ими список параметров ЦКП не исчерпывается. В процессе конфигурации ЦКП необходимо заполнить таблицу маршрутизации (routing table), позволяющую определить, на какой из портов ЦКП направляются поступившие в них пакеты в зависимости от адресов, содержащихся в этих пакетах. В таблице задаются как основные, так и альтернативные маршруты. Разные образцы оборудования ЦКП отличаются алгоритмами перехода к альтернативному маршруту, а также допустимым количеством таких маршрутов. В некоторых типах оборудования переход к альтернативному маршруту происходит только в случае отказа одного из звеньев основного маршрута, т. е. при надежной работе сети маршрут (виртуальный канал) передачи данных между двумя оконечными узлами не изменяется. На рис. 121 маршрут 1-2-3-4 является примером виртуального канала между маршрутизаторами 1 и 4. Для другого оборудования переход от одного маршрута к другому происходит динамически в зависимости от загруженности маршрутов. При этом решение принимается на основании многопараметрической формулы (оборудование фирмы Motorola ISG).

Важной функцией некоторых ЦКП является функция стыковки сетей (шлюза между сетями). В мире существует множество сетей Х.25 общего пользования, частных, ведомственных. Естественно, в различных сетях могут быть установлены разные значения параметров передачи по каналам Х.25 (длина кадра и пакета, система адресования и др.). Для того, чтобы все эти сети могли стыковаться друг с другом, была разработана рекомендация Х.75, определяющая правила согласования параметров при переходе из сети в сеть. Сопряжение соседних сетей рекомендуется производить через ЦКП, в котором с достаточной полнотой реализована поддержка шлюзовых функций. Такой ЦКП должен, например, транслировать адреса при переходе пакета из одной сети в другую. Эта функция обычно реализуется с помощью конфигурации специальной таблицы трансляции адресов в шлюзовом ЦКП. Для ЦКП, не сопрягающихся с узлами другой сети, наличие шлюзовых функций не является обязательным.

Обычно коммерческие сети создаются по следующей схеме:

• закупка ЦКП,

• аренда помещения в местных АТС, где устанавливаются ЦКП,

• аренда телефонных каналов связи (аналоговые или цифровые) у государственных или других коммерческих компаний,

• настройка оборудования.

Рис. 122. Совместное использование канала связи

Отметим некоторые важные достоинства сетей Х.25.

1. Сети Х.25 обеспечивают раздельное использование дорогих цифровых каналов связи (рис. 122). Здесь виртуальные каналы 1-1,2-2, 3-3 совместно используют (разделяют) цифровой канал связи.

2. В качестве каналов связи, соединяющих соседние ЦКП (на рис. 121 в качестве примера такой канал обозначен буквой «к»), могут выступать выделенные (аналоговые или цифровые) и коммутируемые телефонные линии связи.

3. Наличие альтернативных маршрутов обеспечивает высокую надежность передачи данных.

Но при всех достоинствах сетевой технологии, базирующейся на протоколе Х.25, у нее есть и свои ограничения.

1. Автономные мосты/маршрутизаторы, сетевые карты, ПАДы оконечных устройств могут передавать данные со скоростью до 64 кбит/с.

2. Для обеспечения высокой скорости передачи требуется выделенная линия от конечного пользователя до ближайшей АТС, где установлено оборудование сети Х.25.

3. По сетям Х.25 нельзя передавать такие виды информации, как голос и видео (это ограничение преодолевается в технологии, базирующейся на протоколе Frame relay).

Накоплен большой опыт использования сетей Х.25. Известно, что применение сетей Х.25 эффективно для широкого спектра задач передачи данных. Среди них и обмен сообщениями между пользователями, и обращение большого числа пользователей к удаленной базе данных, а также к удаленному хосту электронной почты, связь локальных сетей, объединение удаленных кассовых автоматов и банкоматов. Иными словами, все приложения, в которых трафик сети не является равномерным по времени.

Сети Frame relay

Сети Frame relay (ретрансляция кадров) также являются сетями пакетной коммутации, но отличаются от сетей Х.25:

на канальном уровне не выполняется контроль ошибок. Контроль за правильностью передачи данных от отправителя должен осуществляться на более высоком уровне иерархии протоколов;

мультиплексирование (маршрутизация) осуществляется на канальном (аппаратном) уровне. Управление потоком отсутствует. В основном применяются постоянные виртуальные каналы.

На рис. 123 представлена структура сети Frame relay.

Так как в FR применены виртуальные каналы (статическое мультиплексирование), то абонент (маршрутизатор) имеет возможность в течение некоторого времени передавать данные со скоростью выше той, которая ему гарантируется. В связи с этим главной причиной потери передаваемых данных в сетях ретрансляции кадров является перегрузка (congestion) узлов коммутации. Управление трафиком организовано так, что абонент по своему выбору ведет передачу либо в гарантированном режиме, либо с превышением заранее согласованной скорости, что, естественно, сопряжено с риском потери информации и с повтором передачи искаженных кадров.

Рис. 123. Структура сети Frame relay:

символами О, и  обозначены коммутаторы и маршрутизаторы, которые образуют соответствующие постоянные виртуальные каналы

Пропускная способность сети FR, выделяемая виртуальному каналу, характеризуется следующими параметрами.

• гарантированная скорость передачи данных, т. е. обеспечиваемая абоненту постоянно (committed information rate, CIR);

• учетный период - промежуток времени (секунды), для которого определен максимальный объем данных (биты), передаваемых сетью с удовлетворительной вероятностью (committed rate measurement interval, T_c).

• гарантированный объем передачи - максимальный объем данных (биты), транспортировка которых в течение учетного периода Т_с обеспечена с высокой вероятностью (committed burst size, В_C).

• дополнительный объем передачи - максимальный объем данных (биты), доставка которых в течение учетного периода Т_с (в дополнение к объему В_с) возможна, но с меньшей вероятностью (excess burst size, B_e).

• максимальная скорость передачи данных (excess information rate, EIR), которая определяется как EIR = (В_с + В_е)/Т_с. Другое название этого параметра - пропускная способность порта (port speed).

Диапазон параметра пропускной способности порта EIR составляет от 56 - 64 кбит/с до 1,544 Мбит/с с шагом 64 кбит/с, а СIR - 4, 8, 16, 32, 56, 64 кбит/с и далее до 1,544 Мбит/с с шагом 64 кбит/с.

Основными преимуществами сетей Frame relay являются:

• высокая скорость передачи. В настоящее время сети Frame relay обеспечивают скорость передачи 56 кбит/с и 1,544 Мбит/с;

• малая сетевая задержка при активизации виртуального канала;

• хорошая связность для звездной и ячеистой топологии;

• эффективное использование полосы пропускания.

В то же время можно отметить следующие недостатки Frame relay:

• для подключения к сети Frame relay пользователю необходимо арендовать или иметь собственную выделенную линию;

• для эффективной работы сети требуется высокая надежность каналов связи. Поэтому для построения сетей Frame relay используются дорогие спутниковые, оптоволоконные, цифровые каналы связи;

• сети Frame relay не рассчитаны на передачу больших файлов данных (порядка 100 Мбайт), данных мультимедиа и на обслуживание ровного трафика (например, при коллективной разработке ПО).

Сети Frame relay предназначены, прежде всего, для приложений со случайными сильными всплесками трафика, которые, например, имеют место в сетях электронной почты, автоматизированного проектирования, а также в системах клиент/сервер.