Информатика в техническом университете / Информатика в техническом университете. Телекоммуникации и сети

10. Выбор архитектуры вычислительной сети

МИ символами (для синхронизации с медленными терминалами), а также пара­ метр, определяющий условие, при вьшолнении которого формирование пакета заканчивается.

Параметры, описьгоающие канал Х.25, являются немаловажными и для уз­ ловых 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 направляют­ ся поступившие в них пакеты в зависимости от адресов, содержащихся в этих пакетах. В таблице задаются как основные, так и альтернативные марпфуты. Разные образцы оборудования ЦКП отличаются алгоритмами перехода к аль­ тернативному маршруту, а также допустимым количеством таких маршрутов. В некоторых типах оборудования переход к альтернативному маршруту проис­ ходит 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. 10.10 маршрут 1-2-3-4 является примером виртуального канала между маршрутизаторами 7 и ^. Для другого оборудования переход от одного маршрута к другому происходит ди­ намически в зависимости от загруженности марыфутов. При этом решение принимается на основании многопараметрической формулы (оборудование фир­ мы Motorola ISG).

Важной функцией некоторых ЦКП является функция стьпсовки сетей (шлю­ за между сетями). Действительно, в мире существует множество сетей Х.25 общего пользования, частных, ведомственных. Естественно, в различных се­ тях могут бьггь установлены разные значения параметров передачи по кана­ лам Х.25 (длина кадра и пакета, система адресования и др.). Для того, чтобы все эти сети могли стьпсоваться друг с другом, бьша разработана рекоменда­ ция 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 обьгано реализуется с помощью конфигура­ ции специальной таблицы трансляции адресов в шлюзовом ЦКП. Для ЦКП, не сопрягающихся с узлами другой сети, наличие ышюзовых функций не является обязательным.

Обычно коммерческие сети создаются по следующей схеме:

•закупка ЦКП,

•аренда помещения в местных АТС, где устанавливаются ЦКП,

•аренда телефонньпс каналов связи (аналоговые или цифровые) у государ­ ственных или других коммерческих компаний,

•настройка оборудования.

590

10.4. Выбор магистрали WAN для объединения сетей в разных городах

Рис. 10.11. Совместное использование канала связи

Отметим некоторые важные достоинства сетей Х.25.

1. Сети Х.25 обеспечивают раздельное использование дорогих цифровых каналов связи (рис. 10.11). Здесь виртуальные каналы 7-7,2-2, 3-3 совместно используют (разделяют) цифровой канал связи.

2.В качестве каналов связи, соединяющих соседние ЦКП (на рис. 10.10 в качестве примера такой канал обозначен буквой «к»), могут выступать выде­ ленные (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 ли­ ния от конечного пользователя до ближайшей АТС, где установлено оборудо­ вание сети Х.25.

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

Накоплен большой опыт использования сетей Х.25. Известно, что примене­ ние сетей Х.25 эффективно для широкого спектра задач передачи данных. Сре­ ди 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.

591

10. Выбор архитектуры вычислительной сети

Сети Frame relay

Технология Frame relay (FR) изложена в § 4.3. Сети Frame relay (ретрансля­ ция кадров) также являются сетями пакетной коммутации, но отличаются от сетей Х.25:

на канальном уровне не выполняется контроль ошибок. Контроль за пра­ вильностью передачи данных от отправителя должен осуществляться на бо­ лее высоком уровне иерархии протоколов;

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

На рис. 10.12 представлена структура сети Frame relay.

Так как в FR применены виртуальные каналы (статическое мультиплекси­ рование), то абонент (маршрутизатор) имеет возможность в течение некото­ рого времерш передавать данные со скоростью выше той, которая ему гаран­ тируется. В связи с этим главной причиной потери передаваемых данных в

WS

Рис. 10.12. Структура сети Frame relay:

символами О'И^^СИ обозначены коммутаторы и маршрутизаторы, которые образу­ ют соответствующие постоянные виртуальные каналы

592

10.4. Выбор магистрали WAN для объединения сетей в разных городах

сетях ретрансляции кадров является перегрузка (congestion) узлов коммута­ ции. Управление трафиком организовано так, что абонент по своему выбору ведет передачу либо в гарантированном режиме, либо с превьппением заранее согласованной скорости, что, естественно, сопряжено с риском потери инфор­ мации и с повтором передачи искаженных кадров.

Пропускная способность сети FR, вьщеляемая виртуальному каналу, харак­ теризуется следующими параметрами.

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

•учетный период - промежуток времени (секунды), для которого опреде­ лен максимальный объем данных (биты), передаваемых сетью с удовлетвори­ тельной вероятностью (committed rate measurement interval. Тс).

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

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

•максимальная скорость передачи данных (excess information rate, EIR), которая определяется как EIR = {Be + Be)ITc. Другое название этого параметра

-пропускная способность порта (port speed).

Из приведенных определений понятно, что CIR, Вс и Тс должны удовлетво­ рять следующему отношению: CIR = BelТс. Пользователь выбирает (и оплачи­ вает) пропускную способность порта (EIR) и гарантированную скорость пере­ дачи данных (CIR) для каждого виртуального канала, проходящего через порт.

Скорость передачи данных вьгаисляется узлом доступа к сети FR путем измерения объема, переданного за время Тс. При этом выполняются следую­ щие действия:

1. Если полученное значение скорости не превосходит CIR, кадры переда­ ются без изменения.

2.Если скорость больше CIR, но меньше EIR, то в кадрах устанавливается бит DE (Discard Eligibility), разрешающий их удаление (при возникновении пере­ грузки сети такие кадры отбрасываются в первую очередь). Бит DE может устанавливаться и оборудованием пользователя, которое, таким образом, вы­ бирает, какими кадрами пожертвовать прежде всего.

3.В случае, когда скорость превосходит EIR, поступающие кадры удаляют­ ся независимо от каких-либо условий.

Некоторые поставщики услуг предлагают значительные скидки за переда­ чу кадров с битом DE. При наличии в сети достаточного запаса пропускной способности абонент может снизить свои финансовые затраты (иногда больше 50 %), положив CIR = О (в этом случае DE = 1 во всех передаваемых кадрах). Таким образом, в сетях FR допускается передача данных со скоростью выше гарантированной вплоть до пропускной способности порта, но при этом некото­ рые кадры могут бьггь потеряны и для их восстановления требуется повторная передача.

593

10. Выбор архитектуры вычислительной сети

Российские абоненты могут воспользоваться некоторыми международны­ ми службами:

•Global Managed Data Service (английская компания Cable&Wireless PLC),

•SITA (английская компания SITA Group),

•Datanet (финская компания Telecom Finland).

Есть и отечественные сети, предоставляющие услуги Frame relay: Макомнет, Метроком, Роском, СОВАМ-телепорт, Спринт и др.

Диапазон параметра пропускной способности порта EIR составляет от 56 - 64 кбит/с до 1,544 Мбит/с с шагом 64 кбит/с, а CIR - 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 обеспе­ чивают скорость передачи 56 кбит/с и 1,544 Мбит/с;

•малая сетевая задержка при активизащш 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 арендо­ вать или иметь собственную вьщеленную линию;

•для эффективной работы сети требуется высокая надежность каналов свя­ зи. Поэтому для построения сетей Frame relay используются дорогие спутни­ ковые, оптоволоконные, щ1фровые каналы связи;

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

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

594

сп и с о к ЛИТЕРАТУРЫ

1.Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы. М.: Мир, 1990.

2.Олифер ВТ., Олифер НА. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб.: «Питер», 2000.

3.Новиков Ю.В., Кондратенко СВ. Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. М.: Эном, 2000.

4.Мартин Дэю., Чапмен К.К., Либен Д. Архитектура и реализация ATM. М.:Лорн,2000.

5.Голъдштейн B.C. Протоколы сети доступа. Т. 2. М.: Радио и связь, 1999.

6.Норенков И.П., Трудоношин ВА. Телекоммуникационные технологии и сети. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000.

7.Халсалл Ф. Передача данных, сети компьютеров и взаимосвязь открыгых систем. М.: Радио и связь, 1995.

8.Справочник. Протоколы информационно-вычислительных сетей. М.: Радио

исвязь, 1990.

Э.Дэюордейн Р. Справочник программиста персональных компьютеров типа ЮМ PC XT/AT. М.: Финансы и статистика, 1991.

10.Фролов А.В., Фролов Г.В. Программирование модемов. М. «ДИАЛОГМИФИ», 1993.(Б-ка системного программиста. Т. 4).

11.Хаммел Р. Последовательная передача данных. Руководство для прог­ раммиста. М.: Мир, СК ПРЕСС 1996.

12.Элизабет Кларк. Стандарты и протоколы Интернета //LAN/Журнал сетевых решений. М., 1999. Т. 5. № 2.

13.Microsoft TCP/IP. Изд. «Русская редакция», 1999.

14.Девис Р. Руководство по программированию в NetWare/386. М: Изд-во АО«ИСМ», 1994.

15.Дэй М, Кунц М, Маршалл Д. Программирование NLM в NetWare 4.0. М: Изд-во «ЛОРИ», 1994.

16.Наис Б. Программирование в локальных сетях. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1992.

17.Шабалин А.Р. Интерфейс пользователя с системой //Технологии элект­ ронных коммуникаций. М., 1992. Т. 24.

18.Казаков СИ. Основы сетевых технологий. М.: Микроинформ, 1995.

595

Список литературы

19. Бычков И,В,, Григорьев Ю,А., Левей И.Э, Операционная система NetWare 4.x. М: Изд-во «МГТУ-ИНТЕРПРОКОМ», 1995.

20. Пьянзии К, IntranetWare - Novell держит удар Microsoft// LAN/Журнал сетевых решений. М., 1997. Т. 3. № 1.С. 72 -11,

21.Штайнке С. Построение сетей с серверами NetWare и NT// LAN/Жур­ нал сетевых решений. М., 1998. Т. 4. № 9. С. 99 - 103.

22.Пьянзии К. Службы каталогов Novell и Microsoft// LAN/Журнал сете­ вых решений. М., 1999. Т. 5. № 3. С. 81 - 90.

23.Пьянзии К, NetWare 5 - новая ставка Novell// LAN/Журнал сетевых решений. М., 1998. Т 4. № 12. С. 71 - 79.

24.ЦенкА. Novell NetWare 4.x. К.: Торгово-издательское бюро BHV, 1996.

25.Лоренс Б. Novell NetWare 4.1 в подлиннике. СПб: BHV - Санкт-Петер­ бург, 1996.

26.Григорьев Ю. А,, Фраермаи В, В, NetWare 5. Настольная книга админис­ тратора. М.: ДМК, 2000.

27.Цуканов ЮЛ, Англо-русский словарь аббревиатур в области информа­ ционных технологий /Под ред. П.С.Иванова. М.: Изд-во «ИнфоАрт», 1995.

28.ITU-T Recommendation Q.920 (1.440), ISDN User - Network Interface - Data Link Layer - General Aspects. Geneva, 1993.

29.ITU-T Recommendation Q.921 (1.441), ISDN User - Network Interface - Data Link Layer Specification. Geneva, 1993.

30.ITU-T Recommendation X.25, Data Networks and Open System Communication - Public Data Networks - Interfaces. Geneva, 1989.

596

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В предлагаемом учебном пособии авторы попытались раскрыть супщость основ телекоммуникаций и сетевых технологий информатизации человеческой деятельности на современном этапе. Несмотря на то что значительный объем знаний в этой динамической области техники быстро устаревает, остается еще целый пласт базовых знаний, который составляет фундамент образования любого специалиста в области автоматизированных систем обработки информации и управления.

Независимо от того, какие технологии будут применяться в локальных и глобальных сетях через 5 ~ 10 лет, данные будут передаваться на основе метода коммутации пакетов, которые могут называться и иначе - кадрами, ячейками или как-нибудь еще, но суть метода от этого не изменится. Коммуникационные протоколы будут образовывать иерархический стек, а надежность передачи данных обеспечивается за счет повторной передачи кадров, ошибки в которых будут обнаруживаться на основе методов физического и логического кодирования.

К сожалению, ограничевиый объем книги не позволил включить в нее разделы учебного лабораторного практикума. По этой же причине не вошли материалы по беспроводным сетям, основанным на методе кодового разделения каналов CDMA и другим перспективным, по оценкам специалистов, технологиям, например, недавно появившаяся технология пакетной передачи да1шых (GPRS) в сетях GSM - это цифровая передача голоса и заполнение пауз в промежутках между разговорами абонентов передачей пакетов данных. Однако для понимания новых технологий достаточно увидеть в них комбинацию базовых идей.

Известно, что знание основополагающих концепций позволяет легко разби­ раться в новых, пусть даже, на первый взгляд, и очень сложных технических решениях и тех1ЮЛ0гиях. Авторы надеются, что учебное пособие, которое вы прочитали, обогатило запас ваших базовых знаний. Пусть эти знания станут тем ршструментом, с помощью которого вы сможете обновлять знания о по­ стоянно изменяющемся мире телекоммунюсаций и компьютерных сетей.

597

с п и с о к о с н о в н ы х АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

AAL - ATM Adaptations Level - уровень адаптации ATM

ABM - Asynchronous Balanse Mode - Асинхронный сбалансированный режим ACK - ACKnowledgments - подтверждение приема

ADC - Advanced Digital Communication - усовершенствованная цифровая система мобиль­ ной радиотелефонной связи (стандарт сотовой связи в США) - D-AMPS или Analog-to-Digital Converter - аналого-цифровой преобразователь

ADM - Asynchronous Disconnection Mode - асинхронный режим разъединения

ADP - Answerer Detection Pattern - «шаблон обнаружения отвечающего» в протоколе LAPM ADPCM - Adaptive Dififerential Pulse Code Modulation - стандарт МККТТ кодирования голоса ADPCM - Adaptive Differencial PCM - адаптивная ДИКМ, оцифровывается не сам сигнал, а

его отклонение от предсказанного значения

AM - Amplitude Modulation - амплрпуцная модуляция

AMI - Bipolar Alternate Mark Inversion - метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией

AMPS - Advanced Mobile Phone System - усовершенствованная система мобильной радиоте­ лефонной связи (стандарт сотовой связи в США)

ANSI - American National Standards Institute - Американский национальный ршститут стандартов API - Application Programs Interface - интерфейс прикладного программирования, набор функций, доступных прикладным программам и обеспечивающих построение пользовательско­

го интерфейса, обмен информацией, внутрисистемный сервис и т. д.

АРРС - Advanced Program-to-Program Communication - одноранговый SNA-протокол фирмы IBM

ARM - Asynchronous Response Mode - режим асинхронного ответа ARP - Address Resolution Protocol - протокол разрешения адресов ARQ - Automatic Repeat reQuest - метод автоматического повтора запроса

ASMP - ASymmetric Multiprocessing - ассиметричная многопроцессорная обработка ATM - Asynchronous Transfer Mode - режим асинхронной пересьшки (передачи) AU - Access Unit - устройство доступа

AUI - Access Unit Interface - интерфейс с устройством доступа ВА - Balanced Asynchronous - сбалансированная конфигурация BER - Bit Error Rate - интенсивность битовых ошибок

BNC - British Naval Connector - соединитель для тонкого коаксиального кабеля BRI - Basic Rate Interface - интерфейс базового уровня в сетях ISDN

BSC - Binary Synchronous Communications - двоичная синхронная передача данных или Binary Synchronous Control - двоичное синхронное управление, протокол двоичной синхронной передачи данных фирмы ШМ

BSS - Base Station System - оборудование базовой станции сотовой связи подвижной

598

Список основных англоязычных сокращений

ВТ - bit time - битовый интервал (в Fast Ethernet 1 ВТ == 0,01 мкс)

BTS - Base Telecommmiication Station - базовая сташщя в сети сотовой подвижной связи BUS - Broadcast and Unknown Server - сервер широковещательной рассылки и идентифика­

ции неопознанных ресурсов в LANE

CCITT - Consultative Committee on International Telephony & Telegraphy - международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (МККТТ)

CDPD - Cellular Digital Packet Dataпакеты щ1фровых данных сотовой сетистацц^т на переда­ чу пакетов, использующий существующую инфраструктуру аналоговой сотовой телефонной связи

CD-ROM - Compact Disk Read Only Memory - ПЗУ на компакт-дисках

CIR - Committed Information Rate - согласованная информащюнная скорость, параметр пе­ редается в пакете запроса на установление соединения в сетях Frame relay

CLP - cell loss priority - приоритет потери ячейки, параметр ячейки в сетях ATM CPN - Customer Premises Node - узел на территории потребителя в сетях ATM CRC - Cyclic Redundancy Check - щпслический избыточный контроль

CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection - множественный доступ с контролем носителя и обнаружением столкновений, МДКН/ОС или Communication(s) Servise Unit - связное устройство

CSU - Channel Service Unit - устройство обслуживания канала или Communication(s) Servise Unit - связное устройство

DA - Destination Address - адрес получателя

D-AMPS - Digital AMPS - цифровая усовершенствованная система мобильной радиотеле­ фонной связи (стандарт сотовой связи в США)

DCE - Data Circuit terminating Equipment - оконечное оборудование канала передачи данных (аппаратура, обеспечивающая кодирование и преобразование сигналов между DTE и линией связи, например, модем или Data Communications Equipment - аппаратура передачи данных, АПД или Distributed Computing Environment - среда распределенных вычислений

DET - Directory Entry Table - таблица записей каталога

DID - Directory Information Base - информационная база объектов DIT - Directory Information Tree - дерево информационного каталога DL - Distribution Lists - списки рассылки

DLCI - Data Link Connection Identifier - номер в1ф'1уального соединения в технологии Frame relay DLE - Data Link Escape - символ байтстаффинга в байт-ориентированных протоколах DNIC - data network identification code - код вдентификации сети

DPCM - Differencial PCM - дифференциальная (разностная) ИКМ (ДИКМ), когда вместо кодирования отсчетов кодируются разности между соседними отсчетами

DPP - Distributed Paralltl Processing - распоределенная параллельная обработка DPSK - Differential Phase Shift Keying - фазоразностная модуляция

DSA - Directori System Agent - системный агент доступа к каталогу

DSAP - Destination Service Access Point - точка доступа к сервису получателя, определяет тип протокола сетевого уровня станции-получателя в сетях Ethernet

DSB - double sideband - двухполосная система, т. е. система с AM, которая передает обе боковых и несущую частоту

DSU - Data Service Unit - устройство обработки данных

DTE - Data Terminal Equipment - оконечное (терминальное) оборудование обработки данных DTI - Digital Trunk Interface - интерфейс цифрового магистрального канала

DUA - Directory User Agent - пользовательский агент доступа к каталогу

EIA - Electrical Industry Association - Ассоциация электрической промышленности США

599