292776 (751242), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Универсальные коммутаторы пакетов, использующие Frame Relay в качестве базового транспортного протокола, совмещают в себе несколько функций, основные из них:

• статистическое уплотнение каналов передачи данных;

• коммутация и передача различных видов трафика;

• управление потоком и установка приоритетов;

• поддержка функций телефонных станций.

Использование технологии FR обеспечивало ряд преимуществ по сравнению с технологиями X.25 и ISDN, которые использовались для обеспечения доступа к распределенным вычислительным ресурсам. В таблице приведены результаты сравнения вышеописанных технологий по некоторым параметрам с технологией FR.

В разработке спецификации принимали участие многие организации; многочисленные поставщики поддерживают каждую из существующих реализаций, производя соответствующее аппаратное и программное обеспечение.

В 1990 г. компании Cisco Systems, StrataCom, Northern Telecom и Digital Equipment Corporation образовали консорциум, целью которого было дальнейшее развитие технологии Frame Relay и обеспечение совместимости его версий от различных поставщиков. Эта группа производителей взяла за основу протокол Frame Relay, одобренный комитетом СС1ТТ, и добавила к нему расширения, позволяющие устройствам межсетевого взаимодействия оптимально обмениваться данными в сети Frame Relay. Эти расширения, называемые интерфейсом локального управления (Local Management Interface — LMI), обеспечивают возможность передачи данных с коммутацией пакетов через интерфейс между устройствами пользователя (например, маршрутизаторами, мостами, главными вычислительными машинами) и оборудованием сети (например, переключающими узлами). Устройства пользователя часто называют терминальным оборудованием (DTE), в то время как сетевое оборудование, которое обеспечивает согласование с DTE, часто называют устройством завершения работы информационной цепи (DCE). Сеть, обеспечивающая интерфейс Frame Relay, может быть либо общедоступная сеть передачи данных и использованием несущей, либо сеть с оборудованием, находящимся в частном владении, которая обслуживает отдельное предприятие.

В роли сетевого интерфейса, Frame Relay является таким же типом протокола, что и Х.25 (смотри Главу 13 "Х.25"). Однако Frame Relay значительно отличается от Х.25 по своим функциональным возможностям и по формату. В частности, Frame Relay является протоколом для линии с большим потоком информации, обеспечивая более высокую производительность и эффективность.

В роли интерфейса между оборудованием пользователя и сети, Frame Relay обеспечивает средства для мультиплексирования большого числа логических информационных диалогов (виртуальных цепей) через один физический канал передачи, которое выполняется с помощью статистики. Это отличает его от систем, использующих только технику временного мультиплексирования (TDM) для поддержания множества информационных потоков. Статистическое мультиплексирование Frame Relay обеспечивает более гибкое и эффективное использование доступной полосы пропускания. Оно может использоваться без применения техники TDM или как дополнительное средство для каналов, уже снабженных системами TDM.

Другой важной характеристикой Frame Relay является то, что она использует новейшие достижения технологии передачи глобальных сетей. Более ранние протоколы WAN, такие как Х.25, были разработаны в то время, когда преобладали аналоговые системы передачи данных и медные носители. Эти каналы передачи данных значительно менее надежны, чем доступные сегодня каналы с волоконно-оптическим носителем и цифровой передачей данных. В таких каналах передачи данных протоколы канального уровня могут предшествовать требующим значительных временных затрат алгоритмам исправления ошибок, оставляя это для выполнения на более высоких уровнях протокола. Следовательно, возможны большие производительность и эффективность без ущерба для целостности информации. Именно эта цель преследовалась при разработке Frame Relay. Он включает в себя алгоритм проверки при помощи циклического избыточного кода (CRC) для обнаружения испорченных битов (из-за чего данные могут быть отвергнуты), но в нем отсутствуют какие-либо механизмы для корректирования испорченных данных средствами протокола (например, путем повторной их передачи на данном уровне протокола).

Frame Relay не включает явно выраженных процедур управления потоком, которые являются избыточными для этих процедур в высших уровнях. Вместо этого предусмотрены очень простые механизмы уведомления о перегрузках, позволяющие сети информировать какое-либо устройство пользователя о том, что ресурсы сети находятся близко к состоянию перегрузки. Такое уведомление может предупредить протоколы высших уровней о том, что может понадобиться управление потоком.

Подобно протоколу Х.25, в протоколе Frame Relay используется метод коммутации пакетов и для передачи данных от отправителя к получателю в сети Frame Relay создаются виртуальные каналы, VC (англ. Virtual Circuit), которые бывают двух видов:

постоянный виртуальный канал, PVC (Permanent Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками и существует в течение длительного времени, даже в отсутствие данных для передачи;

коммутируемый виртуальный канал, SVC (Switched Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками непосредственно перед передачей данных и разрывается после окончания сеанса связи

На сегодня в большинстве сетей Frame Relay используются постоянные виртуальные каналы, так как технические решения работы с коммутируемыми виртуальными каналами только-только начали находить практическое воплощение. Протокол Frame Relay использует ту же самую технологию установки звонка, передачи данных и закрытия связи, которая была описана для протокола Х.25. Оконечные устройства, например маршрутизаторы, инициируют звонок в сети Frame Relay. После установки связи маршрутизатор передает данные и выполняет процедуру закрытия связи. Для постоянных виртуальных каналов звонок всегда активен, что позволяет маршрутизатору посылать данные без инициирования звонка.

Frame Relay поддерживает физический и канальный уровни OSI. Технология Frame Relay использует для передачи данных технику виртуальных соединений (коммутируемых и постоянных).

Стек протоколов Frame Relay передает кадры при установленном виртуальном соединении по протоколам физического и канального уровней. В Frame Relay функции сетевого уровня перемещены на канальный уровень, поэтому необходимость в сетевом уровне отпала. На канальном уровне в Frame Relay выполняется мультиплексирование потока данных в кадры.

Каждый кадр канального уровня содержит заголовок, содержащий номер логического соединения, который используется для маршрутизации и коммутации трафика. Frame Relay - осуществляет мультиплексирование в одном канале связи нескольких потоков данных. Кадры при передаче через коммутатор не подвергаются преобразованиям, поэтому сеть получила название ретрансляции кадров. Таким образом, сеть коммутирует кадры, а не пакеты. Скорость передачи данных до 44 Мбит/с, но без гарантии целостности данных и достоверности их доставки.

Frame Relay ориентирована на цифровые каналы передачи данных хорошего качества, поэтому в ней отсутствует проверка выполнения соединения между узлами и контроль достоверности данных на канальном уровне. Кадры передаются без преобразования и контроля как в коммутаторах локальных сетей. За счет этого сети Frame Relay обладают высокой производительностью. При обнаружениях ошибок в кадрах повторная передача кадров не выполняется, а искаженные кадры отбраковываются. Контроль достоверности данных осуществляется на более высоких уровнях модели OSI.

Сети Frame Relay широко используется в корпоративных и территориальных сетях в качестве:

1) каналов для обмена данными между удаленными локальными сетями (в корпоративных сетях);

2) каналов для обмена данными между локальными и территориальными (глобальными) сетями.

Территориальная сеть передачи данных с интеграцией услуг - это территориально (географически) распределенная сеть, предназначенная для передачи трафика различной природы, с различными вероятностно-временными характеристиками и объединяющая в себе функции традиционных сетей передачи данных, традиционных телефонных сетей, пересылку факсимильных сообщений и предоставление современных видов услуг, таких как передача видеоизображения и видеоконференцсвязь.

Технология Frame Relay (FR) в основном используется для маршрутизации протоколов локальных сетей через общие (публичные) коммуникационные сети. Frame Relay обеспечивает передачу данных с коммутацией пакетов через интерфейс между оконечными устройствами пользователя DTE (маршрутизаторами, мостами, ПК) и оконечным оборудованием канала передачи данных DCE (коммутаторами сети типа "облако").

Коммутаторы Frame Relay используют технологию сквозной коммутации, т.е. кадры передаются с коммутатора на коммутатор сразу после прочтения адреса назначения, что обеспечивает высокую скорость передачи данных. В сетях Frame Relay применяются высококачественные каналы передачи, поэтому возможна передача трафика чувствительного к задержкам (голосовых и мультимедийных данных). В магистральных каналах сети Frame Relay используются волоконно-оптические кабели, а в каналах доступа может применяться высококачественная витая пара.

Рис. 3. Структурная схема сети Frame Relay.

На рисунке представлена структурная схема сети Frame Relay, где изображены основные элементы:

DTE (Data Terminal Equipment) – аппаратура передачи данных (маршрутизаторы, мосты, ПК).

DCE (Data Circuit-Terminating Equipment) – оконечное оборудование канала передачи данных (телекоммуникационное оборудование, обеспечивающее доступ к сети).

Физический уровень Frame Relay

На физическом уровне Frame Relay используют цифровые выделенные каналы связи, протокол физического уровня I.430/431.

Канальный уровень Frame Relay

На канальном уровне поток данных структурируется на кадры, поле данных в кадре имеет переменную величину, но не более 4096 байт. Канальный уровень реализуется протоколом LAP-F. Протокол LAP-F имеет два режима работы: основной и управляющий. В основном режиме кадры передаются без преобразования и контроля.

В поле заголовка кадра имеется информация, которая используется для управления виртуальным соединением в процессе передачи данных. Так же, как в протоколе Х.25 используются адреса Х.121, протокол Frame Relay использует адреса, называемые идентификаторами канала соединения (data link connection identifiers — DLCI).

Frame relay обеспечивает множество независимых виртуальных каналов (Virtual Circuits) в одной линии связи, идентифицируемых в FR-сети по идентификаторам подключения к соединению (Data Link Connection Identifier, DLCI). Каждый идентификатор DLCI может иметь в сети Frame Relay локальное или глобальное значение. На сегодняшний день наиболее распространенной практикой является использование идентификаторов DLCI только с локальным значением. Это означает, что устройства, например маршрутизаторы, на разных сторонах виртуального канала в сети Frame Relay могут иметь один и тот же DLCI-номер, поскольку протокол Frame Relay предусматривает отображение локального DLCI-номера на виртуальный канал на каждом из коммутаторов, стоящих в глобальной сети.

Каждый кадр канального уровня содержит номер логического соединения, который используется для маршрутизации и коммутации трафика. При этом контроль правильности передачи данных от отправителя получателю осуществляется на более высоком уровне OSI.

Коммутируемые виртуальные каналы используются для передачи импульсного трафика между двумя устройствами DTE. Постоянные виртуальные каналы применяются для постоянного обмена сообщениями между двумя устройствами DTE.

Процесс передачи данных через коммутируемые виртуальные каналы осуществляется:

установление вызова - образуется коммутируемый логический канал между двумя DTE;

передача данных по установленному логическому каналу;

режим ожидания, когда коммутируемая виртуальная цепь установлена, но обмен данными не происходит;

завершение вызова - используется для завершения сеанса, осуществляется разрыв конкретного виртуального соединения.

Процесс передачи данных через предварительно установленные PVC:

передача данных по установленному логическому каналу;

режим ожидания, когда коммутируемая виртуальная цепь установлена, но обмен данными не происходит.

Дополнения LMI

Помимо базовых функций передачи данных протокола Frame Relay, спецификация консорциума Frame Relay включает дополнения LMI, которые делают задачу поддержания крупных межсетей более легкой:

Сообщения о состоянии виртуальных цепей (общее дополнение).

Обеспечивает связь и синхронизацию между сетью и устройством пользователя, периодически сообщая о существовании новых PVC и ликвидации уже существующих PVC, и в большинстве случаев обеспечивая информацию о целостности PVC. Сообщения о состоянии виртуальных цепей предотвращают отправку информации в "черные дыры", т.е. через PVC, которые больше не существуют.

Многопунктовая адресация (факультативное).

Позволяет отправителю передавать один блок данных, но доставлять его через сеть нескольким получателям.

Глобальная адресация (факультативное).

Наделяет идентификаторы связи глобальным, а не локальным значением, позволяя их использование для идентификации определенного интерфейса с сетью Frame Relay.

Простое управление потоком данных (факультативное).

Обеспечивает механизм управления потоком XON/XOFF, который применим ко всему интерфейсу Frame Relay. Он предназначен для тех устройств, высшие уровни которых не могут использовать биты уведомления о перегрузке и которые нуждаются в определенном уровне управления потоком данных.

Сообщения LMI передаются в информационной части кадра Frame Relay и обеспечивают передачу управляющей информации в направлении FRAD - сеть и обратно. Для передачи управляющих сообщений LMI используется специальный PVC #1023.

Формат кадра

Характеристики

Список файлов доклада