Сети с техникой виртуальных каналов: X.25 Frame Relay ATM

Сети с техникой виртуальных каналов:

X.25

Frame Relay

ATM

Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов

Порт 3

Порт 2

Порт 1

Порт 4

Порт 3

Порт 2

101108

103

102103

101102101103

101

Новый виртуальный канал

1 этап – установление виртуального канала функциями 3-го уровня (X.25 в сетях X.25, Q.2931 в АТМ, Q.933 в FR)

Пакет Setup

102 132456781122

Адрес узла132456781122

106 132456781122

102 106

Адрес назначения Порт

1324567 3

23453 2

Таблица маршрутизации

Входная метка

Входной порт

Выходная метка

Выходной порт

102 1 106 3

106 3 102 1

Таблица коммутации

Порт 1


Порт 4

Порт 3

Порт 2

Порт 1

Порт 4

Порт 3

Порт 2

Порт 1

101108

103

106

102103

101102101103

101

102

DLCI

Кадр

Виртуальный канал


Порт 4

Порт 3

Порт 2

Порт 1

Порт 4

Порт 3

Порт 2

Порт 1

101108

103

106

102103

101102101103

101

102

102

108

1063

К1 К2

Таблица коммутации К1

Port-in DLCI-in Port-out DLCI-out

… … … …

102

1

2Входная метка

Входной порт

Выходная метка

Выходной порт

102 1 106 3

106 3 102 1

Сети X.25Стандарт Х.25 “Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования”.

Первый проект стандарта - 1974 год (опыт сетей Datapac, Tymnet и Telenet).

Проект пересматривался МККТТ в 1976, 1978 и 1984 гг.

Асинхронный трафик терминалов преобразуется в пакеты, в которых биты передаются синхронно

Большое внимание уделено процедурам контроля ошибок и подтверждения достоверности передачи

Три уровня протоколов:

физический: Х.21 и Х.21bis (RS-232, RS-422, V.35)

канальный: LAP-B (подмножество HDLC)

сетевой: Х.25/3

Не определены алгоритмы маршрутизации

Адресация - стандарт Х.121

ZXXX XX...XX - всего 14 цифр (Z=2,3,...,7 X=0,1,...,9)

Архитектура сетей X.25

Ц К П

Ц К ПЦ К П

Ц К П

Ц К П

Э В МX . 2 9

Э В МX . 2 9

П А ДX . 3

П А ДX . 3Т

Т

Т Т

ТТТ

X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5

X . 2 5X . 2 5

X . 2 5

X . 2 8X . 2 8

X . 2 8

X . 2 8

X . 2 8

X . 2 8X . 2 8

В с е т е р м и н а л ыв о д н о м м е с т е

К а ж д ы й т е р м и н а лв р а з л и ч н о м у д а -

л е н н о м м е с т е

У д а л е н н ы йП А Д

В с т р о е н н ы йП А Д

А с и н х р о н н ы ет е р м и н а л ы

Ц е н т рк о м м у т а ц и ип а к е т о в

4

3

2

3 3

22

11

22

11 11

4

3

2

X.25

КомпьютерКомпьютер

X.25

КоммутаторКоммутатор

X.25

LAP-BLAP-BLAP-B

X.21 X.21 X.21 X.21X.21X.21

Протоколы сетей Х.25

Switched Virtual Channel, SVC – коммутируемый виртуальный канал

Permanent Virtual Channel, PVC – постоянный виртуальный канал

Сети Frame Relay

Стандарт МККТТ комитета I.122 - Q.921 (ANSI комитет Т1.606)

Frame Relay - побочный продукт ISDN, использует скорости канала Т-1 или Е-1 (1.544 Мб/с или 2.048 Мб/с) для асинхронной передачи пакетов

Стандарт Frame Relay имеет 2 версии: версия 1 - только постоянные виртуальные каналы(PVC) версия 2 - плюс коммутируемые виртуальные каналы (SVC)

Стек Frame Relay

Q.921

Физическийуровень

Стек X.25

X.25

LAP-B

Физическийуровень

Q.933

доставка best effort!!!

Качество обслуживания в сетях FR

В

ED

СА

Доступ Т1 Доступ Т1

Доступ Т1CIR = 64 Кб/сCBS = 256Кб



CIR = 64 Кб/сCBS = 1024Кб

CIR = 128 Кб/сCBS = 1024Кб

Параметры заказа сервиса виртуального канала:

CIR (Committed Information Rate) - средняя скорость в бит/с, с которой сеть согласна передавать данные пользователя

CBS (Committed Burst Size) - максимальное количество бит, которое сеть согласна передать за интервал времени Т

Пульсация (Burst)

Tlong -> C = Cсредн.

Пакет от M1 до M2 байт

Трафик Variable Bit Rate

Скорость меняется от 0 до Cпротокола

Примеры: передача файлов, компрессированные голос и видео

T2 -> C = Cпрот.

T1 -> C = 0

Пульсация - период T2

Измеряется в:

Сек - длительность пульсации

Байтах (burst size) - объем данных в импульсе

Коэффициент пульсации = С прот. /С средн.

Параметры QoS по пропускной способности сети

Средняя скорость на длительном периоде

- Commited Information Rate у frame relay

- Sustained Cell Rate у ATM

Максимальная скорость всплеска (пульсации)

- Peak Cell Rate у ATM

Максимальный объем пульсации

- Bc (Burst commited) у frame relay

- Maximum Burst Size (MBS) у АТМ

Максимальное время пульсации

- T пульсации у frame relay

- Burst Tolerance (BT) у АТМ

Взаимосвязь параметров пульсации

T

Bc

CIR

Frame relay

Bc = CIR x T

Характеристика приложений в терминах чувствительности кзадержкам передачи данныхТерпимость кзадержкам

Тип доставки Описание Пример

Высокая Асинхронный Нет ограничений навремя доставки(«Эластичный»)

Электронная почта

Синхронный Данные чувствительны кзадержкам, нодопускают их

Компрессированныйголос

Интерактивный Задержки могут бытьзамеченыпользователями, но онине сказываютсянегативно нафункциональностиприложений.

Редактированиеудаленного файла

Изохронный Имеется порогчувствительности кзадержкам, припревышении которогоснижаетсяфункциональностьприложения

Некомпрессированныеголос или видео

Низкая Критически важный Задержка доставкиданных сводит к нулюфункциональность.

Управлениетехнологическимобъектом

Параметры QoS по задержкам:

- средняя задержка (delay)

- вариация задержки (jitter)

Задержка1

Задержка 2

Delay = (ti)/N – математическое ожидание

Jitter = 1/N Ц (ti -delay)2 -коэффициент вариации

Только АТМ !

Чувствительность приложений к потерям данных

•Чувствительные к потерям приложения

Передача дискретных данных - текст, числа, неподвижные изображения -

при потере пакета данные становятся частично или полностью обесцененными - необходима повторная передача

•Устойчивые к потерям приложения

Передача аналоговой информации - голос,видео - инерционность процессов позволяет при небольшом проценте потерь восстановить потерянные данные по соседним

Параметры QoS по уровню потерь данных

Процент потерянных пакетов (кадров, ячеек)

- Cell Lost Ratio в АТМ

Процент искаженных кадров

Принципы работы АТМ (термин введен Bell Labs в 1968 году)

Сеть АТМ состоит из конечных станций и коммутаторов, которые передают между конечными станциями пакеты (cell) фиксированной длины - 53 байта.

Стандарты АТМ разрабатываются организацией АТМ Forum

Цели технологии АТМ:

одновременная передача различных типов данных (голос, видео, данные компьютеров и ЛВС)

предоставление пропускной способности по требованию

использование одной и той же технологии как для локальных, так и для глобальных сетей

Компьютерныйтрафик

Речевой трафик

Сложность совмещения компьютерного и мультимедийного трафика

Решение - использование маленьких пакетов фиксированного размера

Размер пакета при определенной скорости передачи гарантирует максимальную величину задержки для приоритетного пакета

Гарантия качества обслуживания - договорная процедура на обслуживание, заключаемая между конечным узлом и сетью

Подуровень конвергенции

Общая часть подуровня

ко н вергенции

Уровни адаптации

ATM (AAL1-5)

(CS) Специфическая

для сервиса часть

Подуровень сегментации и реассемблиров а ния (SAR)

Уровень ATM (маршрутизация пакетов, мультиплексирование, управление

потоком, обработка приоритетов)

Физический Подуровень согласования п е редачи уровень

Подуровень, зависящий от физической ср е ды

Верхние уровни сети

Стек протоколов АТМ

Прикладнойуровень

PHY

ATM

AAL1-5

TCP/IP, IPX,APPN

Прикладнойуровень

PHY

ATM

AAL1-5

TCP/IP, IPX,APPN

ATM

PHYPHY

ATM

PHYPHY

Конечный узел АТМ

Конечный узел АТМ

Коммутатор АТМ/

Коммутатор АТМ

Распределение протоколов АТМ по узлам сети

8 7 6 5 4 3 2 1

Управление потоком (GFC) Идентификатор виртуального п у ти(VPI)

1

Идентификатор виртуального пути (продолжение)

Идентификатор виртуальн о го кан а ла (VCI)

2

Идентификатор виртуального канала (продолжение) 3

Идентификатор виртуального канала (продолжение)

Тип данных (PTI)

Приоритет пот е ри п а кета

4

Управление ошибками в заголовке (HEC) 5

Данные пакета 6

53

Байты 5 байт заголовка

Биты Формат кадра АТМ

Значение идентификаторов VPI и VCI устанавливаются для виртуального соединения двух конечных станций:

постоянно, администратором: Permanent Virtual Circuit

временно (динамическая коммутация): Switched Virtual Circuit

Класс сервиса Гарантии пропускной способности

Гарантии изменения задержки

Обратная связь при

переполнении

CBR + + -

VBRrt + + -

UBR - - -

ABR + + +

Классы сервиса в сетях АТМ

Трафик ABR (5 Мб/c)АТМ

комму-татор

Локальная сеть,обрабатывающая транзакции

Мейнфрейм спакетным режимом

Станции,обеспечивающие

видеоконференцию

АТМкомму-татор

Локальная сеть,обрабатывающая транзакции

Мейнфрейм спакетным режимом

Станции,обеспечивающие

видеоконференцию

Канал АТМ 155 Мб/с

Трафик CBR (51 Мб/c)Трафик VBR (до 100 Мб/c)

Рациональное использование каналов в АТМ

МаршрутизаторыМаршрутизаторыФункциональная схема Функциональная схема

Уровень сетевых протоколов

Порт 3Token Ring

Создание и ведение таблиц маршрутизации

Анализ и модификация полей сетевого заголовка

Отбрасывание плохих пакетов

Ведение очередей пакетов

Фильтрация пакетов

Определение

маршрута по таблице маршрутизации

Преобразование сетевого адреса следующего маршрутизатора в локальный адрес - ARP

Отбрасывание заголовка кадра, извлечение и передача пакета сетевому уровню

Получение с сетевого уровня пакета, адреса следующего

маршрутизатора

Прием и распределение кадров по портам

LLC-подуровень802.3

10Base-T

802.3 MAC

10Base-2

802.5

UTP

LAP-B LAP-F LAP-D

V.35

Порт 1Ethernet

Порт 2Ethernet

Порт 4 V.35X.25, frame relay, ISDN

Уровень протоколовмаршрутизации

Уровень интерфейсов

Характеристики маршрутизаторов

Поддерживаемые сетевые протоколы: IP, CONS и CLNS OSI, IPX, AppleTalk, DECnet, Banyan VINES, Xerox XNS

Поддерживаемые протоколы маршрутизации: IP RIP, IPX RIP, NLSP, OSPF, IS-IS OSI, EGP, BGP, VINES RTP, AppleTalk RTMP

Поддерживаемые интерфейсов локальных и глобальных сетей

для локальных сетей Etheret, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN и ATM

для глобальных сетей

физические интерфейсы последовательных линий (serial lines):RS-232, Rs-449/422, RS-530, V.35, HSSI, T1, G.703(E1), T3/E3, SONET/SDH

протоколы HDLC, PPP, X.25, frame relay, ISDN, АТМ

Общая производительность маршрутизатора, измеряемая в пакетах в секунду (обычно дается для пакетов Ethernet 64 байта)

Диапазон: от 5000 п/с до миллионов п/с

Внутренняя организация и конструктивное исполнение

Мультипроцессорные архитектуры (симметричные и ассиметричные)

Модульное исполнение

Отказоустойчивые решения

Дополнительные функции маршрутизаторов при работе по коммутируемым каналам

1. Пропускная способности по требованию (bandwidth on demand)

Маршрутизатор устанавливает соединение только при наличии пакетов для удаленной сети

Экономит затраты при повременной оплате канала

2. Спуфинг (spoofing)

Технология "обмана" маршрутизатором серверов и клиентов, постоянно обменивающихся служебными сообщениями

Маршрутизатор передает служебные сообщения по глобальному каналу гораздо реже, чем в локальные сети

необходимо применять для стека Novell и протокола NetBIOS

3. Сжатие пакетов

некоторые производители обеспечивают коэффициент сжатия до 8:1 за счет компрессии данных

компрессия часто выполняется по собственным алгоритмам, несовместимым с алгоритмами других фирм

4. Сегментация пакетов - позволяет разделять большие передаваемые пакеты и использовать для их передачи сразу две телефонные линии

Взаимодействие слоев маршрутизаторов и коммутаторов в современных сетях

Традиционный способ - сеть коммутаторов используется для связи с территориально соседним маршрутизатором

Результат - большое число хопов - медленное продвижение пакета

Взаимодействие слоев маршрутизаторов и коммутаторов в современных сетях – обычное одноуровневое представление

1 вариант – использование PVC

Создается полносвязная (mesh) топология – каждый маршрутизатор связан PVC с каждым

Недостаток – плохо масштабируемая сеть – слишком много виртуальных каналов, трудно поддерживать и модифицировать

Сети с виртуальными каналами

1 вариант – использование PVC – логическая структура

Каждый виртуальный канал – отдельный логический интерфейс (subinterface) – fr0/0, fr0/1, fr0/2, …


1 вариант – использование PVC – логическая структура

Пример конфигурирования


interface fr0/0

ip address 10.0.0.1 255.255.0.0

ip ospf network [point-to-point]

encapsulation frame-relay

neighbour 10.0.0.2

frame-relay map ip 10.0.0.2 201 interface fr0/1

ip address 10.1.0.1 255.255.0.0

ip ospf network [point-to-point]

encapsulation frame-relay

neighbour 10.1.0.2

frame-relay map ip 10.1.0.2 202

10.0.01

201

10.1.0.1

202

1 вариант – использование PVC – крупная сеть - неполносвязная


Недостаток – большое число промежуточных хопов

2 вариант – использование SVC

Каждый маршрутизатор может связяться с каждым – установив SVC и разорвав соединение, когда данные долго не поступают в данном направлении. Аналог полносвязных PVC, лучше масштабируется

Недостаток – долгое время установления соединения

Плохо для кратковременных потоков


Задание arp-соответствия между IP-адресом и ATM-адресом

Map-list a

ip 10.1.0.3 atm-nsap 33.3333.33.333333.3333.3333.3333.3333.3333.3333.3333.33

Documents

Сети с техникой виртуальных каналов: X.25 Frame Relay ATM