7.Глобальные сети с коммутацией пакетов: техника виртуальных каналов, сети atm.

Техника виртуальных каналов

Для глобальных сетей с коммутацией пакетов характерна оригинальная техника маршрутизации пакетов. Эта техника основана на понятии «виртуальный канал». Перед передачей данных устанавливается виртуальное соединение между абонентами сети. Существуют два типа виртуальных соединений - коммутируемый виртуальный канал (Switched Virtual Circuit, SVC) и постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit, PVC). В первом случае коммутация осуществляется динамически, по запросу абонента. Во втором случае – осуществляется заранее администратором сети.

При создании виртуального канала маршрутизация пакетов на основании таблиц маршрутизации происходит только один раз. Передача пакетов данных коммутаторами происходит на основании идентификаторов виртуальных каналов (Virtual Channel Identifier, VCI). Это значение является локальным для каждого коммутатора. При создании канала коммутатор автоматически настраивает таблицы коммутации портов (сопоставляется номер канала и номер порта).

Повышение эффективности маршрутизации обеспечивается меньшим размером таблицы коммутации и уменьшением доли служебной информации в пакетах.

Режим продвижения пакетов на основе готовой таблицы коммутации портов обычно называют не маршрутизацией, а коммутацией и относят к канальному уровню стека протоколов.

Основные принципы технологии АТМ

Технология асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode, АТМ) разработана как единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг. Технология АТМ совмещает в себе подходы двух технологий - коммутации пакетов и коммутации каналов. Передача данных осуществляется в виде адресуемых пакетов. Используются пакеты небольшого фиксированного размера, в результате чего задержки в сети становятся более предсказуемыми.

Приоритетное обслуживание виртуальных каналов с разным качеством обслуживания реализуется с помощью техники виртуальных каналов, предварительного заказа параметров качества обслуживания канала. Виртуальные соединения могут быть постоянными и коммутируемыми.

Сеть АТМ имеет классическую структуру - конечные станции соединяются индивидуальными каналами с коммутаторами нижнего уровня, которые в свою очередь соединяются с коммутаторами более высоких уровней. Коммутаторы АТМ пользуются 20-байтными адресами конечных узлов для маршрутизации трафика.

Стандарт АТМ не вводит своих спецификаций на реализацию физического уровня. Здесь он основывается на технологии SDH. На скорости 155 Мбит/с может использоваться волоконно-оптический кабель и неэкранированную витую пару категории 5. На скорости 622 Мбит/с допустим только волоконно-оптический кабель. Имеются и другие физические интерфейсы к сетям АТМ (интерфейсы Т1/Е1 Т3/Е3, интерфейсы локальных сетей).

Для организации приоритетного обслуживания трафика определено пять классов трафика, отличающихся следующими характеристиками: – наличием или отсутствием пульсации трафика; – требованием к синхронизации данных между передающей и принимающей сторонами; – типом протокола, передающего свои данные через сеть АТМ, - с установлением соединения или без установления соединения (только для случая передачи компьютерных данных).

Стек протоколов АТМ

Стек протоколов АТМ соответствует нижним уровням семиуровневой модели ISO/OSI, но прямого соответствия нет. Стек включает в себя:

1) Физический уровень состоит из подуровня согласования передачи и подуровня, зависящего от физической среды.

3) Уровень адаптации (АТМ Adaptation Layer, AAL) представляет собой набор протоколов AAL1-AAL5, которые преобразуют сообщения протоколов верхних уровней сети в ячейки АТМ нужного формата. Протоколы AAL при работают только в конечных узлах сети. Каждый протокол уровня AAL обрабатывает пользовательский трафик определенного класса.

Уровень адаптации состоит из нескольких подуровней. Нижний подуровень AAL называется подуровнем сегментации и реассемблирования (Segmentation And Reassembly, SAR). Он не зависит от типа протокола AAL и реализует следующие функции: разбиение сообщения, принимаемого oт протокола верхнего уровня, на ячейки АТМ; снабжение их соответствующим заголовком; передача уровню АТМ для отправки в сеть.

Верхний подуровень называется подуровнем конвергенции. Он зависит от класса передаваемого трафика. Функции протокола: обеспечение временной синхронизации между передающим и принимающим узлами; контроль и возможно восстановление битовых ошибок пользовательских данных; контроль целостности передаваемого пакета компьютерного протокола.

2) Функции протокола АТМ примерно соответствуют функциям протокола IP в стеке TCP/IP. То есть осуществляет передачу ячеек через коммутаторы при установленном и настроенном виртуальном соединении на основании готовых таблиц коммутации портов. Коммутацию выполняется по номеру виртуального соединения. Дополнительные функции: контроль за соблюдением установленных ограничений на трафик; маркировка ячеек-нарушителей; отбрасывание ячеек-нарушителей при перегрузке сети; управление потоком ячеек для повышения производительности сети.