68. Технологии глобальных коммуникаций на базе виртуальных каналов. Особенности технологий Frame Relay и X.25.

Техника вирт. каналов состоит в следующем. Прежде чем пакет будет передан через сеть, необходимо установить виртуальное соединение между абонентами сети – терминалами, маршрутизаторами или компами. Существуют два типа виртуальных соединений – коммутируемый виртуальный канал (сети настраиваются на передачу пакетов динамически, по запросу абонента) и постоянный виртуальный канал (его создание происходит заранее). Смысл создания виртуального канала состоит в том, что маршрутизация пакетов между коммутаторами сети на основании таблиц маршрутизации происходит только один раз – при создании виртуального канала (имеется в виду создание коммутируемого вирт. канала, поскольку создание постоянного осуществляется вручную и не требует передачи пакетов по сети). После создания виртуального канала передача пакетов коммутаторами происходит на основании так называемых идентификаторов вирт. каналов (VCI). Каждому вирт. каналу присваивается значениеVCIна этапе создания вирт. канала, причем это значение имеет не глобальный характер, как адрес абонента, а локальный – каждый коммутатор самостоятельно нумерует каждый новый вирт. канал. Также он при создании вирт. канала автоматически настраивает таблицы коммутации портов – эти таблицы описывают на какой порт нужно передать пришедший пакет, если он имеет определенный номерVCI. Так что после прокладки вирт. канала через сеть коммутаторы больше не используют для пакетов этого соединения таблицу маршрутизации, а продвигают пакеты на основании номеровVCIнебольшой разрядности.

Технология framerelay, как и технология Ethernet, предоставляют только базовый транспортный сервис, доставляя кадры в узел назначения без гарантий, дейтаграммным способом. Если кадры теряются, то сети обеих технологий не предпринимают никаких усилий для их восстановления. Отсюда следует, что полезная пропускная способность сервисов верхнего уровня в сетях framerelay будет зависеть от качества каналов и методов восстановления пакетов на уровнях стека, расположенного над протоколом framerelay. Если каналы качественные, то кадры будут теряться и искажаться редко. Если же кадры искажаются и теряются часто, то полезная пропускная способность в сети framerelay может упасть в десятки раз, так, как это происходит в сетях Ethernet при плохом состоянии кабельной системы.

Выбор маршрута определяется заголовком 2го уровня. Соединение устанавливается только между конечными абонентами сети, соседние коммутаторы между собой соединения не поддерживают. Простые процедуры обработки кадра в коммутаторе, а также достаточно высокие скорости каналов - до 2 Мб/с - обеспечивают низкий уровень задержек кадров и хорошую реактивность сети при передаче всплесков интенсивности трафика.

Еще одна принципиальная особенность сетей framerelay - гарантии качества обслуживания, которых нет в сетях Х.25 или TCP/IP. Правда, по сравнению с технологией АТМ, здесь поддерживается пока один вид трафика - пульсирующий. Для каждого виртуального соединения абонент сети должен задать параметры:

1. CIR (CommittedInformationRate) - средняя скорость, с которой сеть согласна передавать данные пользователя;

2. CBS (CommittedBurstSize) - максимальное количество битов, которое сеть согласна передать от этого пользователя за интервал времени Т, то есть максимальный всплеск. Если эти величины определены, то время Т определяется формулой T = CBS/CIR.

3. Вс – порог объема пульсации.

4. Ве – допустимое превышение объема пульсации.

Если сеть согласна с запрашиваемыми параметрами, то она гарантирует их поддержание в течение всего времени существования виртуального канала.

Для управления потоком кадров в сетях framerelay используются механизмы оповещения конечных пользователей о том, что в коммутаторах сети возникли перегрузки (переполнение необработанными кадрами). Бит FECN (ForwardExplicitCongestionBit) кадра извещает об этом принимающую сторону. Рис.9. На основании значения этого бита принимающая сторона должна с помощью протоколов более высоких уровней (TCP/IP, SPX и т.п.) известить передающую сторону о том, что та должна снизить интенсивность отправки пакетов в сеть.

Бит BECN (BackwardExplicitCongestionBit) извещает о переполнении в сети передающую сторону и является рекомендацией немедленно снизить темп передачи.

В общем случае биты FECN и BECN могут игнорироваться. Но если конечный пользователь нарушает условия, определяемые параметрами его соединения CIR и CBS, то сеть может просто отбрасывать (не передавать) "избыточные кадры" пользователя, выходящие за рамки договоренностей. Для этого в кадре имеется бит DE (DiscardEligible) - "удаление желательно", который устанавливается при превышения конечным узлом максимальной интенсивности трафика. И если в коммутаторе сети возникает перегрузка, то он может отбрасывать кадры с установленным битом DE.

DLCT – идентификатор цифрового соединения

Виртуальный канал устанавливается с помощью кадра LAP-D. Передача осуществляется при помощи кадра LAP-F.

Технология сетей Х.25 - самая старая из стандартных технологий построения территориальных сетей с коммутацией пакетов. Основная особенность технологии Х.25 - ее ориентация на каналы низкого качества. Стек протоколов Х.25 – трехуровневый (физический, канальный, сетевой), и на двух уровнях - канальном и сетевом - работают протоколы с установлением соединения и исправлением ошибок.

Канальный уровень, образованный протоколом LAP-B, устанавливает соединения между соседними коммутаторами сети или между конечным узлом и коммутатором сети. Сетевой уровень, носящий название Х.25 как и вся технология, также устанавливает соединение, но только через всю сеть между конечными абонентами. Каждый из этих протоколов нумерует кадры, следит за их своевременной доставкой и организует повторную доставку в случае потерь кадров или искажения в них данных.

Скорость доступа к сетям Х.25 невелика - наиболее типичной являются скорости от 2.4 Кб/с до 19 Кб/с, обеспечиваемые асинхронными и синхронными модемами. Гораздо более редко встречаются сети Х.25, предоставляющие доступ со скоростями до 384 Кб/с. Медлительность сетей Х.25 во многом определяется как раз наличием в стеке двух медленных протоколов. Протоколы с установлением соединения и восстановлением кадров всегда работают медленнее, чем протоколы дейтаграммного типа, которые на потери кадров вообще не обращают внимание, а с искаженными кадрами поступают просто - уничтожают в приемном буфере.

Пришедший кадр нужно освободить от данных в заголовке LAP-B, сформировать новый заголовок и заново пересчитать контрольную сумму, так как кадр передается следующему коммутатору в рамках другого соединения LAP-B, со своими текущими параметрами.