- •Максим Кульгин Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия
- •Часть I основы корпоративных сетей.
- •1. Базовые сетевые технологии
- •Соединения и каналы
- •Технологии b-isdn и atm
- •Технология Frame Relay
- •Технология isdn
- •Плезиохронная и синхронная цифровые иерархии
- •Технология sonet
- •Технология smds
- •Технология Ethernet
- •Дальнейшее развитие технологии Ethernet
- •Технология 100vg-AnyLan
- •2. Методология построения корпоративной сети
- •Сравнение современных технологий передачи данных
- •Требования к сети
- •Архитектура сети
- •Магистраль на базе коммутации ячеек
- •Маршрутизация
- •Коммутация
- •Выделение маршрутов
- •Сетевые шаблоны
- •Сетевой шаблон глобальной сети
- •Сетевой шаблон городской сети
- •Шаблон городской сети с технологией sonet/sdh
- •Шаблон городской сети с передачей atm поверх sonet/sdh
- •Шаблон городской сети, как расширенной локальной сети
- •Сетевой шаблон центрального офиса
- •Реализация доступа и магистрали
- •Критерии выбора технологии
- •3. Качество обслуживания в современных сетях
- •Характеристики трафика
- •Трафик разных приложений
- •Качество обслуживания «на самоокупаемости»
- •Обзор технологий качества обслуживания
- •Обеспечение перекрывающей пропускной способности
- •Приоритетные очереди в маршрутизаторах
- •Протокол резервирования ресурсов
- •Установление приоритетов в виртуальных сетях
- •Качество обслуживания в сетях Frame Relay
- •Качество обслуживания в сетях atm
- •Рекомендации
- •4. Модель и уровни osi
- •Эталонная модель osi
- •Протоколы и интерфейсы
- •Уровни модели osi Физический уровень
- •Канальный уровень
- •Сетевой уровень
- •Транспортный уровень
- •Сеансовый уровень
- •Уровень представления
- •Прикладной уровень
- •Назначение уровней модели osi
- •5. Основные типы сетевых устройств
- •Витая пара
- •Коаксиальный кабель
- •Оптоволоконный кабель
- •Сетевые адаптеры
- •Концентраторы
- •Коммутаторы
- •Коммутация «на лету»
- •Коммутация с буферизацией
- •Бесфрагментная коммутация
- •Дополнительные функции коммутаторов
- •Протокол stp
- •Протокол stp и виртуальные сети
- •Протокол stp: заключение
- •Маршрутизаторы
- •Брандмауэры
- •Часть II стек протоколов тср/ip
- •6. Ip и другие протоколы нижнего уровня
- •Протокол ip
- •Протокол arp
- •Протокол 1смр
- •Протокол udp
- •Протокол rtp
- •Адресная схема протокола ip
- •7. Протокол tcp
- •Формат заголовка
- •Состояние системы
- •Блок управления передачей
- •Установление и закрытие соединений
- •Плавающее окно
- •Пропускная способность
- •Контроль за перегрузками
- •Управление потоком данных
- •Политики отправки и приема сегментов
- •Таймер повторной передачи
- •Адаптивный таймер повторной передачи
- •Узкие места в сети
- •Протокол tcp в сетях atm
- •8. Маршрутицазия протокола ip
- •Автономные системы
- •Подсети
- •Маска подсети
- •Протокол rip
- •Маска подсети переменной длины
- •9. Протоколы маршрутизации Протокол ospf
- •Протоколы igrp и eigrp
- •Протоколы политики маршрутизации egp и bgp
- •Протокол igmp
- •Алгоритмы построения дерева доставки
- •Магистраль mbone
- •Протоколы групповой маршрутизации Протокол dvmrp
- •Протокол mospf
- •Протокол рiм
- •Бесклассовая междоменная маршрутизация
- •Часть III Технология atm
- •10. Введение в технологию атм
- •Появление atm
- •Форум atm
- •Основные компоненты atm
- •Уровни atm
- •Уровень адаптации atm
- •Уровень atm
- •Физический уровень
- •Прямая передача ячеек
- •Использование транспортных кадров
- •Использование plcp
- •Интерфейсы atm
- •Мультиплексирование в сетях atm
- •Инверсное мультиплексирование
- •Безопасность в сетях atm
- •Сигнализация atm
- •11. Основы технологии атм Соединения atm
- •Сети без установления соединения
- •Сети с установлением соединения
- •Виртуальные соединения в сетях atm
- •Типы виртуальных соединений
- •Виртуальные пути и виртуальные каналы
- •Установление соединений atm
- •Ячейки atm
- •Сети с передачей ячеек
- •Формат ячеек atm
- •Ячейки формата uni
- •Ячейки формата nn1
- •Подготовка ячеек к передаче
- •Уровень адаптации aal1
- •Уровень адаптации aal3/4
- •Уровень адаптации aal5
- •Адресация atm
- •Адрес dcc aesa
- •Адреса icd и е.164 aesa
- •Управление адресами
- •12. Коммутация и маршрутизация в атм Коммутаторы atm
- •Архитектура коммутаторов atm
- •Интеграционные функции коммутаторов
- •Управляемость
- •Маршрутизация в atm
- •Протокол маршрутизации запросов pnni
- •Протокол сигнализации pnni
- •Качество обслуживания
- •Протокол tcp
- •Протокол udp
- •Резервирование ресурсов и протоколы управления потоком данных
- •Организация очередей в маршрутизаторе
- •Метод явного контроля скорости
- •14. Интегрированные и дифференцированные услуги Качество обслуживания
- •Интегрированные услуги
- •Сервисные уровни обслуживания
- •Сервисное управление нагрузкой
- •Гарантируемое обслуживание
- •Протокол резервирования ресурсов rsvp
- •Стили резервирования
- •Развитие сетей с is
- •Дифференцированные услуги
- •Архитектура системы с предоставлением ds
- •Граничные устройства домена ds
- •Внутренние устройства домена ds
- •Выходные домены
- •Использование протокола rsvp в сетях с ds
- •15. Управление трафиком в атм
- •Трафик-контракт
- •Параметры трафика
- •Категории сервиса
- •Связь механизмов управления трафиком
- •Контроль за установлением соединения
- •Контроль за использованием полосы пропускания
- •Формирование трафика
- •Контроль потока abr
- •Контроль приоритетов
- •Организация очередей в коммутаторах
- •Реализация очередей для службы ubr
- •Реализация очередей для службы abr
- •Методы отбрасывания пакетов
- •Адаптивное управление буферами в коммутаторах
- •16. Интеграция с атм
- •Протокол ip поверх atm
- •Передача ip-Дейтаграмм по сети atm
- •Взаимодействие устройств в одной логической подсети
- •Групповая доставка информации в сети atm
- •Взаимодействие устройств в разных логических подсетях
- •Протокол nhrp
- •Оценка потерь при работе протокола ip поверх atm
- •Передача ip-дейтаграмм в кадрах sonet
- •Технология эмуляции локальной сети — lane
- •Концепция lane
- •Технология мроа
- •Клиент мроа
- •Сервер мроа
- •Взаимодействие технологий мроа и nhrp
- •Масштабируемость в глобальных сетях
- •Технология Tag Switching фирмы Cisco
- •Технология aris фирмы ibm
- •Технология mpls комитета ietf
- •Перспективные разработки. Рекомендации
- •Взаимодействие технологий atm и Frame Relay
- •17. Интеграция маршрутизации и коммуникации
- •Общие вопросы выбора технологий
- •Коммутирующие маршрутизаторы
- •Коммутация третьего уровня в atm
- •Технологии фирм Ipsilon и Toshiba
- •Технология FastIp фирмы 3Com
- •Технология NetFlow фирмы Cisco
- •Технология SecureFast фирмы Cabletron
- •Технология Multiprotocol Switched Services фирмы ibm
- •18. Мультимедиа в сети
- •Передача видеоинформации
- •Технические требования к передаче видеоинформации в сетях atm
- •Некоторые рекомендации по созданию сетей atm с видео
- •Передача голоса
- •Часть V Приложения
- •1. Стандарты стека протоколов tcp/ip
- •2. Порты протоколов tcp и udp
- •3. Выделение ip - подсетей
- •4. Теория очередей и расчет параметров сети
- •5. Организации по стандартизации
- •6 Список фирм - членов Форума атм
- •7. Спецификации Форума атм
- •8. Список терминов
- •9. Список литературы Основная литература
- •Дополнительная литература Технология atm и протокол ip поверх atm
- •Технология качества обслуживания
- •Система ip-адресаиии
- •Некоторые ресурсы Internet
- •Алфавитный указатель
- •Оглавление
- •Часть I 3
- •Часть II 109
- •Часть III Технология atm 207
- •Часть IV 269
- •Часть V Приложения 402
Технология Frame Relay
Как и многие другие средства связи, Fraine Relay появилась в исследовательском подразделении Bell Labs компании AT&T. В 1988 году протокол Frame Relay был включен в стандарт ISDN в качестве рекомендации I.122 и утвержден подкомитетом по стандартам Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (CCITT). К моменту появления окончательного варианта стандарта на технологию ISDN рекомендация I.122 превратилась в независимый протокол со своей областью применения.
Эта технология разрабатывалась с учетом высокоскоростной передачи данных и низкого уровня ошибок современных сетевых средств. Первые сети с коммутацией пакетов были рассчитаны на скорость передачи 64 Кбит/с, в то время как сети Frame Relay предназначались для работы с гораздо большими скоростями. Достичь повышения скоростей передачи помогло исключение накладных расходов, которые неизбежны при контроле ошибок.
Накладные расходы при пакетной коммутации вызываются контролем вызовов, поиском ошибок и контролем за потоками. В технологии Х.25 пакеты управления вызовами, используемые для установления и разрыва виртуальных соединений, передаются по тому же самому соединению, что и пакеты данных. Фактически, вся передача сигналов осуществляется по основному каналу (так называемая in-band передача).
Во Frame Relay передача сигналов контроля вызова осуществляется по виртуальному соединению, отличному от используемого для передачи пользовательских данных. В пользовательском интерфейсе один канал управления соединением служит для контроля за всеми коммутируемыми соединениями передачи данных. Так как в настоящее время провайдеры услуг Frame Relay предлагают, в большинстве своем, только постоянные виртуальные соединения, то промежуточным коммутирующим узлам нет необходимости поддерживать таблицы состояний или обрабатывать управляющие вызовы для каждого соединения в отдельности.
Наиболее очевидно преимущество Frame Relay над Х.25 в управлении потоками и контролем за ошибками. Технология Х.25 использует физический, канальный и сетевой уровни, что соответствует трем нижним уровням эталонной модели OSI. На канальном уровне осуществляется контроль за ошибками в транзитных узлах сети с коммутацией пакетов. При этом каждому узлу присваивается порядковый номер. После проведения контроля, одновременно с передачей данных на следующий узел, предыдущему передается подтверждение приема. На сетевом уровне происходит мультиплексирование нескольких потоков данных разных виртуальных соединений в единый поток к пользователю. Для этого каждый передаваемый кадр имеет свой номер виртуального соединения, который используется для маршрутизации и коммутации трафика. Управление потоком и контроль ошибок на всем пути следования пакетов от отправителя до получателя осуществляется при помощи схемы нумерации сетевого уровня.
Основное отличие между технологиями Frame Relay и Х.25 состоит именно в механизме коррекции ошибок. Так как технология Х.25 разрабатывалась более 20 лет назад для передачи данных через аналоговые каналы связи, которые характеризовались плохим качеством, то требовались различные механизмы коррекции ошибок и алгоритмы повторной передачи потерянных данных.
В соединениях Frame Relay мультиплексирование осуществляется на канальном уровне модели OSI, а контроль ошибок и управление потоком вовсе отсутствуют. Каждый кадр канального уровня содержит номер логического соединения, который используется для маршрутизации и коммутации трафика. Порядковые номера для управления потоком и контроля ошибок не используются. При этом контроль за правильностью передачи данных от отправителя получателю должен осуществляться на более высоком уровне модели OSI.
Как и технология Х.25, Frame Relay выполняет статическое мультиплексирование передаваемых кадров с данными от различных отправителей и направляет их через один канал связи. При этом могут поддерживаться скорости передачи между 56 Кбит/с и 45 Мбит/с (в то время как скорость сети Х.25 составляет 56 или 64 Кбит/с). Другой возможностью, унаследованной от технологии Х.25, является механизм передачи, ориентированный на предварительное установление виртуального соединения между взаимодействующими абонентами.
Структура кадра передачи данных в технологии Frame Relay достаточно проста (рис. 1.3). Данные помещаются между полем, называемым DLCI (Data Link Connection Identifier, идентификатор связи с источником данных), которое может занимать от двух до четырех байт, и полем контрольной суммы в конце кадра, призванного обнаруживать любые битовые ошибки. Числовое значение, записанное в поле DLCI служит для идентификации виртуального соединения между абонентами. В одном кадре может быть передано до 8000 байтов пользовательских данных.
Причиной того, что технология Frame Relay столь стремительно занимает нишу локальных сетей, является ее экономическая эффективность. Frame Relay не требует построения новой коммуникационной инфраструктуры. Обычно все, что требуется, — это программное обновление существующих маршрутизирующих систем или незначительная модернизация программно-аппаратного обеспечения систем коммутации кадров Х.25.
Технология Frame Relay имеет много общего с ATM. Основное различие между ними на уровне организации блоков информации состоит в том, что в первой длина кадров переменна, а во второй — постоянна и равна 53 байтам. Большинство современных сетей Frame Relay рассчитаны на максимальную длину кадра 1024 байта, из которых от 6 до 8 байт занимают служебные данные.
Большой вклад в рост популярности технологии Frame Relay внесла возможность передачи голосовой информации. Для этого были разработаны голосовые маршрутизаторы (мультиплексоры) и платы расширения FRAD (Frame Relay Access Device — устройство доступа к сети Frame Relay). До появления нового поколения этих устройств качество передачи речи оставляло желать лучшего — наблюдались большие задержки, эхо и т. д. Голосовой маршрутизатор реализует постоянные виртуальные соединения, что приводит к упрощению процедуры установления связи. Эти устройства обычно имеют модульную конструкцию, что позволяет при необходимости нарастить его функциональность. При передаче голоса через сеть Frame Relay голосовому трафику присваивается наивысший приоритет, и время доставки информации снижается за счет переупорядочения очередей пакетов в устройствах доступа к сети. При этом считается, что между двумя голосовыми пакетами в очереди на передачу могут находиться не более двух пакетов данных. Данные разбиваются на короткие кадры так, чтобы время на передачу одного кадра составляло от 5 до 10 мс. Применяются специальные методы подавления пауз в разговоре и компрессии голосового сигнала. Привлекательность технологии Frame Relay еще более возрастет при реализации коммутируемых, а не постоянных виртуальных соединений. При этом голос и данные можно будет передавать между двумя заранее не определенными точками.
Поскольку можно передавать как короткие, так и очень большие кадры, существует вероятность того, что большие кадры вызовут большую задержку между передачей двух коротких кадров. Однако несмотря на это обстоятельство, следующие несколько лет технология Frame Relay будет играть важную роль в локальных сетях, хотя ее использование для типичных широкополосных служб с изменяющимся профилем трафика ограничено.
У технологии Frame Relay остаются два серьезных недостатка, относящиеся к управлению потоками данных и созданию коммутируемых виртуальных каналов. Без устранения первого из них неизбежна потеря некоторых кадров и в этом случае требуется их повторная передача, вызывающая перегрузку сети. Если граничный маршрутизатор локальной сети не поддерживает какой-либо протокол контроля за трафиком, то он может направить слишком много данных в некоторый узел, что приведет к их потере в образовавшемся заторе.
Одним из главных достоинств сети Frame Relay является ее надежность. Благодаря использованию постоянных виртуальных соединений при возникновении обрыва канала связи автоматически производится изменение маршрута, и данные немедленно направляются по другому пути. Эта технология имеет много привлекательных сторон: достаточно дешевые и простые средства управления, возможность передачи голоса, предоставление гарантированного качества обслуживания как по времени задержки, так и по скорости передачи данных. С повышением скорости до 44.736 Мбит/с эта технология способна соревноваться с ATM, будучи при этом дешевле.