TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)

4.21 Frame Relay

Сети X.25 обеспечивают надежную и последовательную пересылку данных. Однако высоки непроизводительные расходы, связанные с качеством обслуживания в этих сетях. Когда трафик IP пересылается потоком по виртуальной цепи X.25, непроизводительные расходы приводят к существенным потерям.

Технология Frame Relay (это протокол уровня 2) более подходит для набора протоколов TCP/IP. В этом случае к датаграмме IP добавляются только заголовок уровня связи данных и завершающая часть для проверки ошибок.

X.25 хранит сообщение до подтверждения его приема и пересылает сообщение повторно, если не получает сигнала подтверждения (ACK). В отличие от X.25 Frame Relay не сохраняет сообщения, не ждет получения ACK и не пересылает данные повторно, что позволяет более эффективно использовать доступную полосу пропускания.

Начальный кадр Frame Relay стандартным способом определяет только службу одной виртуальной цепи. Пользователь должен связаться со службой провайдера и согласовать с ним требуемую скорость передачи при доступе к заданному сайту. Многие провайдеры обеспечивают скорости обмена вплоть до максимальной для линии Т1 скорости в 1.544 Мбит/с. Вне территорий США и Японии доступны линии E1 со скоростью 2.048 Мбит/с. (T1 и E1 отличаются только организациями, принявшими данные стандарты — американским и европейским комитетами соответственно. С технической точки зрения данные стандарты, включая доступные скорости обмена, подобны, хотя и не совместимы полностью между собой. — Прим. пер.) Обычно клиент платит фиксированную месячную арендную плату, величина которой зависит от согласованной скорости обмена.

Коммутируемые службы Frame Relay позволяют системам с присвоенными номерами динамически устанавливать коммуникационные цепи, как при обычном телефонном соединении. Поддержка коммутируемых служб обеспечивает больше возможностей, но заранее трудно предвидеть пользовательский трафик в каждый момент времени, а сети будут работать с перегрузками в случайные моменты.

Frame Relay обеспечивает лучшую производительность по сравнению с X.25 и поэтому чаще применяется на практике. На основе оборудования Frame Relay некоторые организации создают собственные лицензионные системы для внутренних сетей.

Как и для рассмотренных ранее протоколов, комитет IETF специфицировал формат для многопротокольной маршрутизации и перехода трафика через сетевые мосты для совместного использования цепей Frame Relay. Инкапсуляция датаграмм IP представлена на рис. 4.18.

Рис. 4.18. Инкапсуляция датаграммы IP в Frame Relay

Адресное поле Frame Relay обычно имеет длину в 2 октета и содержит 10-битовое поле идентификатора соединения по связи данных (Data Link Connection Identifier — DLCI), определяющее отдельную цепь. Несколько бит в адресном поле используется для наполнения сигналов значениями, когда нужно указать, что кадр должен обрабатываться определенным образом, например для указания отмены кадра во время перегрузки. Если провайдер использует более длинные адреса, можно расширить адресное поле до 3 или 4 октетов.

Поле управления (CTL) имеет значение X'03 (т.е. нечисловая информация). Идентификатор протокола X'CC указывает, что кадр содержит датаграмму IP.

Кадры пересылаются по сети провайдера. Отбрасываются все кадры, проверочная последовательность (FCS) которых указывает на ошибку в них.

Для протоколов, которые должны описываться кодом типа Ethernet (например, AppleTalk), заголовок сообщения имеет формат, показанный на рис. 4.19. Для улучшения выравнивания сообщения после поля управления вставлен добавочный октет-заполнитель X'00. Значение X'80 для NLPID говорит о следующем далее подзаголовке SNAP. В нашем примере он содержит код типа Ethernet для протокола AppleTalk.

Рис. 4.19. Заголовок кадра Frame Relay с кодом типа Ethernet

За исключением байта-заполнителя (pad), данный заголовок идентичен заголовку для цепи X.25 в многопротокольном режиме.

4.22 SMDS

Служба коммутируемых многомегабитных данных (Switched Multimegabit Data Service — SMDS) является еще одной общедоступной службой с коммутацией пакетов. Она была разработана для региональных компаний Bell (в свое время корпорация Bell была разделена правительством США на несколько региональных компаний. — Прим. пер.). Данная служба предназначена для предоставления широкого спектра вариантов производительности, включая высокоскоростные соединения, например 155 Мбит/с.

Интересным свойством SMDS является то, что данные могут быть посланы без открытия виртуальной цепи — без создания соединения (connectionless). На практике логическая подсеть IP может быть сформирована с возможностями региональных сетей, и (см. рис. 4.20) этот логический сегмент региональной сети будет наследовать многие возможности высокоскоростных локальных сетей. Такие свойства делают SMDS привлекательной для создания магистральной структуры региональных сетей.

Рис. 4.20. Магистральная региональная сеть SMDS

Протокол интерфейса SMDS (SMDS Interface Protocol — SIP) основан на стандарте IEEE с номером 802.6.

4.22.1 IP поверх SMDS

Ha рис. 4.21 показан формат заголовка после вставки заголовка SIP SMDS, что отражает факт присутствия датаграммы IP.

Рис. 4.21. Для идентификации IP в SMDS используются LLC и SNAP.

Этот формат подобен используемому в локальных сетях IEEE 802. Первые три октета создают заголовок LLC IEEE 802.2, а содержащий значение X'08-00 подзаголовок SNAP определяет для IP код типа Ethernet.

4.23 ATM

Режим асинхронной пересылки (Asynchronous Transfer Mode — ATM) представляет собой технологию с коммутацией ячеек, подходящую как для локальных, так и для региональных сетей. ATM объединяет преимущества безопасности при коммутируемом доступе с высокой производительностью и гибкостью. Эту технологию можно характеризовать следующим образом:

■ Данные коммутируются в 53-октетных ячейках.

■ Каждая ячейка имеет пятибайтовый заголовок, содержащий информацию для ее маршрутизации.

■ Кадры разбиваются на ячейки в источнике и вновь объединяются в кадры в точке назначения с помощью уровней адаптации ATM (ATM Adaptation Layer — AAL).

■ Существует несколько AAL, однако к пересылке датаграмм IP имеет отношение только AAL5.

■ Работу по сегментации и последующей сборке кадров при пересылке по региональной сети выполняет интерфейс обмена данными (Data Exchange Interface — DXI) — часть оборудования, соответствующая цифровому интерфейсу обычной телефонной линии.

Как в X.25 или Frame Relay, коммуникации ATM формируются путем создания виртуальной цепи и пересылки кадров по этой цепи.

В сетях ATM существуют два метода обслуживания многопротокольного трафика:

■ Создание отдельной виртуальной цепи для каждого протокола

■ Совместное использование одной виртуальной цепи всеми протоколами

Выбор одного из методов зависит от стоимости, а также от времени установки и закрытия виртуальной цепи.

Если для каждого протокола используется отдельная виртуальная цепь (как в X.25), то тип протокола для коммутируемой цепи можно анонсировать только один раз — в сообщении запроса на вызов.