292776 (Аппаратура для построения сетей Frame Relay. Сети X.25)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Петрозаводский государственный университет

Кольский филиал

Кафедра информационных технологий

Доклад на тему:

«Аппаратура для построения сетей Frame Relay. Сети X.25»

студента 5 курса (гр. 2)

очного отделения

факультета ИПМ

специальности 230102 - Автоматизированные системы обработки информации и управления

Самсонова Антона Владимировича

Апатиты

2010

Сети Х.25

Классической технологией коммутации пакетов является протокол X.25.

В середине-конце 1970 гг. потребовался определенный набор протоколов, чтобы обеспечить пользователям связность глобальной сети с общедоступными сетями передачи данных (PDN). Сети PDN, такие как TELENET и TYMNET, добились замечательного успеха, однако было ясно, что стандартизация протоколов еще больше увеличит число абонентов PDN за счет возросшей совместимости оборудования и более низких цен. Результатом последующих усилий по разработке в этом направлении была группа протоколов, самым популярным из которых является Х.25.

Протокол Х.25 (официально называемый CCITT Recommendation X.25 - "Рекомендация "Х.25 CCITT) был разработан компаниями общественных линий связи (в основном телефонными компаниями), а не каким-то отдельным коммерческим предприятием. Поэтому спецификация разработана так, чтобы обеспечить хорошую работоспособность независимо от типа системы пользователя или изготовителя. Предлагаемые услуги (и взимаемая плата) регулируются Федеральной Комиссией по Связи (FCC).

Одним из уникальных свойств Х.25 является его международный характер. Х.25 и связанными с ним протоколами управляет одно из агентств ООН, называемое "Международный Союз по Телекоммуникациям (ITU). Комитет ITU, ответственный за передачу голоса и данных, называется Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (CCITT). Членами CCITT являются FCC, Европейские PTT, общедоступные сети передачи данных и множество компаний, занимающихся компьютерами и передачей данных. То, что Х.25 стал стандартом подлинно глобального значения, является прямым следствием присущих ему свойств.

Основы технологии

Х.25 определяет характеристики телефонной сети для передачи данных. Чтобы начать связь, один компьютер обращается к другому с запросом о сеансе связи. Вызванный компьютер может принять или отклонить связь. Если вызов принят, то обе системы могут начать передачу информации с полным дублированием. Любая сторона может в любой момент прекратить связь.

Спецификация Х.25 определяет двухточечное взаимодействие между терминальным оборудованием (DTE) и оборудованием завершения действия информационной цепи (DCE). Устройства DTE (терминалы и главные вычислительные машины в аппаратуре пользователя) подключаются к устройствам DCE (модемы, коммутаторы пакетов и другие порты в сеть PDN, обычно расположенные в аппаратуре этой сети), которые соединяются с "коммутаторами переключения пакетов" (packet switching exchange) (PSE или просто switches) и другими DCE внутри PSN и, наконец, к другому устройству DTE (Рис.1).

Рис. 1. Взаимоотношения между объектами сети Х.25.

DTE может быть терминалом, который не полностью реализует все функциональные возможности Х.25. Такие DTE подключаются к DCE через трансляционное устройство, называемое пакетный ассемблер/дизассемблер - packet assembler/disassembler - (РAD).

Спецификация Х.25 составляет схемы Уровней 1-3 эталонной модели OSI.

Уровень 3 Х.25 описывает форматы пакетов и процедуры обмена пакетами между равноправными объектами Уровня 3.

Уровень 2 Х.25 реализован Протоколом Link Access Procedure, Balanced (LAPB). LAPB определяет кадрирование пакетов для звена DTE/DCE.

Уровень 1 Х.25 определяет электрические и механические процедуры активации и дезактивации физической среды, соединяющей данные DTE и DCE (Рис. 2). Необходимо отметить, что на Уровни 2 и 3 также ссылаются как на стандарты ISO - ISO 7776 (LAPB) и ISO 8208.

Рис. 2. Х.25 и модельOSI.

Сквозная передача между устройствами DTE выполняется через двунаправленную связь, называемую виртуальной цепью. Виртуальные цепи позволяют осуществлять связь между различными элементами сети через любое число промежуточных узлов без назначения частей физической среды, что является характерным для физических цепей. Уровень 3 Х.25 отвечает за сквозную передачу, включающую как PVC, так и SVC.

После того, как виртуальная цепь организована, DTE отсылает пакет на другой конец связи путем отправки его в DCE, используя соответствующую виртуальную цепь. DCE просматривает номер виртуальной цепи для определения маршрута этого пакета через сеть Х.25. Протокол Уровня 3 Х.25 осуществляет мультиплексную передачу между всеми DTE, которые обслуживает устройство DCE, расположенное в сети со стороны пункта назначения, в результате чего пакет доставлен к DTE пункта назначения.

Сейчас принято морщить при этих словах нос и говорить: "это дорого, медленно, устарело и не модно". Действительно, на сегодня практически не существует сетей X.25, использующих скорости выше 128 кбит/сек. Протокол X.25 включает мощные средства коррекции ошибок, обеспечивая надежную доставку информации даже на плохих линиях, и широко используется там, где нет качественных каналов связи. Естественно, за надежность приходится платить - в данном случае быстродействием оборудования сети и сравнительно большими - но предсказуемыми - задержками распространения информации. В то же время X.25 - универсальный протокол, позволяющий передавать практически любые типы данных. "Естественным" для сетей X.25 является работа приложений, использующих стек протоколов OSI. К ним относятся системы, использующие стандарты X.400 (электронная почта) и FTAM (обмен файлами), а также некоторые другие. Доступны средства, позволяющие реализовать на базе протоколов OSI взаимодействие Unix- систем.

Другая стандартная возможность сетей X.25 - связь через обычные асинхронные COM-порты. Образно говоря, сеть X.25 удлиняет кабель, подключенный к последовательному порту, донося его разъем до удаленных ресурсов. Таким образом, практически любое приложение, допускающее обращение к нему через COM-порт, может быть легко интегрировано в сеть X.25. В качестве примеров таких приложений следует упомянуть не только терминальный доступ к удаленным хост-компьютерам, например Unix-машинам, но и взаимодействие Unix-компьютеров друг с другом (cu, uucp), системы на базе Lotus Notes, электронную почту cc:Mail и MS Mail и т.п.

Для объединения LAN в узлах, имеющих подключение к сети X.25, существуют методы упаковки ("инкапсуляции") пакетов информации из локальной сети в пакеты X.25 Часть служебной информации при этом не передается, поскольку может быть однозначно восстановлена на стороне получателя. Стандартным механизмом инкапсуляции считается описанный в документе RFC 1356. Он позволяет передавать различные протоколы локальных сетей (IP, IPX и т.д.) одновременно через одно виртуальный соединение. Этот механизм (или более старая его реализация RFC 877, допускающая только передачу IP) реализован практически во всех современных маршрутизаторах.

Существуют также методы передачи по X.25 и других коммуникационных протоколов, в частности SNA, используемого в сетях IBM mainframe, а также ряда частных протоколов различных производителей. Таким образом, сети X.25 предлагают универсальный транспортный механизм для передачи информации между практически любыми приложениями. При этом разные типы трафика передаются по одному каналу связи, ничего "не зная" друг о друге. При объединении LAN через X.25 можно изолировать друг от друга отдельные фрагменты корпоративной сети, даже если они используют одни и те же линии связи. Это облегчает решение проблем безопасности и разграничения доступа, неизбежно возникающих в сложных информационных структурах. Кроме того, во многих случаях отпадает необходимость использовать сложные механизмы маршрутизации, переложив эту задачу на сеть X.25.

Сегодня в мире насчитываются десятки глобальных сетей X.25 общего пользования, их узлы имеются практически во всех крупных деловых, промышленных и административных центрах. В России услуги X.25 предлагают Спринт Сеть, Infotel, Роспак, Роснет, Sovam Teleport и ряд других поставщиков. Кроме объединения удаленных узлов в сетях X.25 всегда предусмотрены средства доступа для конечных пользователей. Для того чтобы подключиться к любому ресурсу сети X.25 пользователю достаточно иметь компьютер с асинхронным последовательным портом и модем. При этом не возникает проблем с авторизацией доступа в географически удаленных узлах - во-первых, сети X.25 достаточно централизованы.

С точки зрения безопасности передачи информации, сети X.25 предоставляют ряд весьма привлекательных возможностей. Прежде всего, благодаря самой структуре сети, стоимость перехвата информации в сети X.25 оказывается достаточно велика, что уже служит неплохой защитой. Проблема несанкционированного доступа также может достаточно эффективно решаться средствами самой сети. Если же любой - даже сколь угодно малый - риск утечки информации оказывается неприемлемым, тогда, конечно, необходимо использование средств шифрования, в том числе в реальном времени (для сетей X.25 такое оборудование производят компании Racal, Cylink, Siemens. Есть и отечественные разработки).

Недостатком технологии X.25 является наличие ряда принципиальных ограничений по скорости. Первое из них связано именно с развитыми возможностями коррекции и восстановления. Эти средства вызывают задержки передачи информации и требуют от аппаратуры X.25 большой вычислительной мощности и производительности, в результате чего она просто "не успевает" за быстрыми линиями связи. Хотя существует оборудование, имеющее двухмегабитные порты, реально обеспечиваемая им скорость не превышает 250 - 300 кбит/сек на порт. С другой стороны, для современных скоростных линий связи средства коррекции X.25 оказываются избыточными и при их использовании мощности оборудования часто работают вхолостую.

Вторая особенность, заставляющая рассматривать сети X.25 как медленные, состоит в особенностях инкапсуляции протоколов LAN (в первую очередь IP и IPX). При прочих равных условиях связь локальных сетей по X.25 оказывается, в зависимости от параметров сети, на 15-40 % медленнее, чем при использовании HDLC по выделенной линии. Причем чем хуже линия связи, тем выше потери производительности. Мы снова имеем дело с очевидной избыточностью: протоколы LAN имеют собственные средства коррекции и восстановления (TCP, SPX), но при использовании сетей X.25 приходится делать это еще раз, теряя скорость.

Именно на этих основаниях сети X.25 объявляются медленными и устаревшими. Но прежде чем говорить о том, что какая-либо технология является устаревшей, следует указать - для каких применений и в каких условиях. На линиях связи невысокого качества сети X.25 вполне эффективны и дают значительный выигрыш по цене и возможностям по сравнению с выделенными линиями. С другой стороны, даже если рассчитывать на быстрое улучшение качества связи - необходимое условие устаревания X.25 - то и тогда вложения в аппаратуру X.25 не пропадут, поскольку современное оборудование включает возможность перехода к технологии Frame Relay.

Frame Relay

Первые предложения по стандартам протокола Frame Relay были представлены в Консультативный комитет по международной телефонной и телеграфной связи (CCITT) в 1984 году. Несмотря на то что этот протокол уже был стандартизирован, существовали проблемы со взаимодействием его версий от разных поставщиков. Именно поэтому данная технология не получала широкой поддержки в промышленности вплоть до конца 1980-х годов.

Сеть Frame Relay является сетью с коммутацией кадров или сетью с ретрансляцией кадров, ориентированной на использование цифровых линий связи, обладает всеми преимуществами статистического уплотнения. Первоначально технология Frame Relay была стандартизирована как служба в сетях ISDN (Integrated Services Digital Network) со скоростью передачи данных до 2 Мбит/с. В дальнейшем эта технология получила самостоятельное развитие.

Frame Relay был создан в качестве замены протоколу X.25 для быстрых надёжных каналов связи, технология FR архитектурно основывалась на X.25 и во многом сходна с этим протоколом, однако в отличие от X.25, рассчитанного на линии с достаточно высокой частотой ошибок, FR изначально ориентировался на физические линии с низкой частотой ошибок, и поэтому большая часть механизмов коррекции ошибок X.25 в состав стандарта FR не вошла.

Процедура коррекции ошибок повышает достоверность передачи данных, но значительно увеличивает задержку в сети. При передаче голоса и другого чувствительного к задержке трафика, доставка пакета с задержкой, превышающей определенное значение, теряет смысл. В этом случае процедура коррекции ошибок не должна быть использована. Отсутствие коррекции ошибок в протоколе Frame Relay оказывается решающим, так как позволяет минимизировать задержку доставки пакетов.

В случае чувствительного к ошибкам трафика, такого как передача файлов, функция коррекции возлагается на более интеллектуальное оконечное оборудование.

В последнее время стремительному развитию технологии Frame Relay способствовали несколько основных факторов, и улучшение качества каналов связи - один из них. Естественно, что эта технология предъявляет определенные требования к качеству используемых каналов связи. Проведенные в России испытания полностью подтвердили предположение о возможности применения технологии Frame Relay на низкоскоростных каналах. Однако, далеко не все каналообразующее оборудование, представленное на российском рынке, обеспечивает необходимое качество передачи информации на отечественных каналах связи. Наиболее жизнеспособными оказались магистральные модемы фирмы Motorola.