КОМП ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ Архітектура функції та використання мереж технології

КОМП'ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ Архітектура, функції та використання мереж технології Х. 25, Frame Relay, x. DSL, модеми Лекція 15 Лектор: Володимир Саєнко Харків, ХНУРЕ, каф. ІУС, 2013 Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013

Зміст: Мережа Х. 25 • Фізичне підключення до мереж Х. 25 • Структура мережі Х. 25 • Модель Х. 25 • OSI модель для Х. 25 • Модель протоколів • Структура пакету • Логічні канали. Типи комутацій в мережі Х. 25 Frame Relay • Стек протоколів Frame Relay • Формати блоку даних • DLCI -адреса, FECN ВECN управління • Схема передачі даних в мережі Frame Relay • Доповнення LMI. Формат повідомлень LMI • Доповнення LMI ISDN • • • ISDN. Способи підключення абонентів ISDN. Типи каналів ISDN. Служби які підтримуються в ІSDN x. DSL • • Принципи роботи ADSL Швидкості передачі даніх ADSL Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 2

Введення Мета лекції - вивчити технології глобальних ком’ютерних мереж. Предмет вивчення – технології глобальних ком’ютерних мереж План лекції 1. Основні технологічні положення 2. Інформацінйі структури 3. Приклади 4. Обговорення питаннь Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 3

Перелік нових термінів – PAD - Packet Assdembler – Disassembler адаптер у Х. 25 мережі. – Мережа Х. 25 - це глобальна мережа з асинхронним зв'язком і пакетною комутацією. – Поле DLCI (Data Link Connection Identifier) - ідентифікатор з'єднання рівня каналу даних Frame Relay. – FECN (Forward Explicit Congestion Notification) – у Frame Relay. – BECN (Backward Explicit Congestion Notification) - у Frame Relay. – BRІ ІSDN (Basіc Rate Іnterface) – PRІ ІSDN ( Prіmary Rate Іnterface PRІ) – DSL (Digital Subscriber Line - цифрова абонентська лінія) – ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асиметрична цифрова абонентська лінія) – VDSL (Very High Speed Digital Subscriber Line - надвисокошвидкісна цифрова абонентська лінія) Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 4

Мережа X. 25 • Х. 25 предназначалось для организации WAN на основе телефонных сетей с линиями с достаточно высокой частотой ошибок, поэтому содержит развитые механизмы коррекции ошибок. Ориентирован на работу с установлением соединений. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 5

Мережа X. 25 • В 1976 году был принят стандарт X. 25, который стал основой всемирной системы PSPDN (Packet-Switched Public Data Networks), базирующейся на 7 -уровневой модели ISO OSI. • Стандарт X. 25 был усовершенствован в 1984. X. 25 - протокол (ISO 8208: 1989; RFC 887, -1381, -1382, -1461, -1598, -1613) Стандарт X. 25 определяет синхронный интерфейс между терминальным оборудованием (DTE - Data Terminal Equipment) и оборудованием передачи данных (DCE - Data Communication Equipment) для терминалов, работающих в пакетном режиме. По существу это протокол связи оборудования с сетью. • • Главный недостаток протокола X. 25 - большие задержки отклика (типовое значение 0. 6 сек). Терминалом может служить ЭВМ или любая другая система, удовлетворяющая требованиям X. 25. Соединение DTE - DTE осуществляется через DCE. • В протоколе X. 25 DCE и DTE используют статистическое мультиплексирование с делением по времени. Одновременно могут реализовываться несколько обменных процессов. • Франция является одной из немногих стран, которые до сих пор используют X. 25 для коммерческих конечных пользователей. Сеть известна как Minitel, которая основана на Videotex, который в свою очередь работает на X. 25. В 2002 году в Minitel было около 9 млн пользователей, а в 2011 все еще составляет около 2 миллионов пользователей во Франции, хотя France Télécom объявила, что полностью закроет сервис к 30 июня 2012 • Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 6

Мережа X. 25 • Мережа Х. 25 - це глобальна мережа з асинхронним зв'язком і пакетною комутацією • X. 25 за принципом роботи аналогічна телефонній мережі для передачі даних. Щоб почати зв'язок, один комп'ютер звертається до іншого із запитом про сеанс зв'язку. Викликаний комп'ютер може прийняти або відхилити зв'язок. Якщо виклик прийнятий, то обидві системи можуть почати передачу інформації з повним дублюванням. Будь-яка сторoнa може у будь-який момент припинити зв'язок. • Основне призначення мережі. • Мережа забезпечує транспортні послуги передачі даних, конфіденційність, захист від помилок. Гарантує певну швидкість передачі - до 64 кбитс. • Призначена тільки для передачі даних і не придатна для передачі мови і відео Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 7

Фізичне підключення до мережі Х. 25 • Для прямого підключення до мережі вимагається наявність виділеного каналу і постійного підключення до мережі. (Дуже неекономне витрачання ресурсів) • До мережі Х. 25 можна підключити або WS, або мережа LAN типу Ehternet. • Підключення здійснюється способами: • - через комунікаційне устаткування (модеми, мультиплексори) • - встановлюється зовнішня або внутрішня плати(PAD - Packet Assdembler - Disassembler) для точкового підключення; • - використовується пристрій DCC, якщо треба підключити велику групу користувачів для узгодження LAN і Х. 25 Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 8

Структура мережі Х. 25 Мережа Х. 25 складається з комутаторів, розташованих в різних географічних точках і сполучених високошвидкісними виділеними лініями. Виділені лінії можуть бути як цифровими, так і аналоговими Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 9

OSI модель для Х. 25 X. 25 — семейство протоколов канального уровня сетевой модели OSI. . Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 10

Модель протоколів Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 11

Структура пакету Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 12

Структура пакету Назва поля Рівень Х. 25 Число бітів Адреса Контроль Ідентифікатор спільного формата Номер логичного каналу Тип пакету Дані користувача Послідовність перевірки фреймів УСЬОГО 2 2 3 8 8 4 3 3 3 2 12 8 8192 16 Сдайд-лекції 8248 В. Саєнко, 2013 13

Адресация в X. 25 В группе может быть до 256 логических каналов (за исключением группы 0, которая может иметь только 255 логических каналов). Возможное число групп - 16, поэтому теоретически возможное число виртуальных каналов для каждого соединения x. 25 равно 4095 (16 x 256 -1) Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 14

Типи комутацій в мережі Х. 25 Механізм створення і підтримки віртуальних каналів в Х. 25 дозволяє підтримати чотири типи комутації каналів : 1) постійні віртуальні ланцюги; 2) віртуальний виклик; 3) виклик з швидким вибором; 4) виклик з швидким вибором і негайним очищенням. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 15

Frame Relay • Cisco Systems, Strata. Com, Northern Telecom і Digital Equipment Corporation утворили консорціум, щоб зосередити зусилля на розробці технології Frame Relay - 1990 • Frame Relay спочатку замишлявся як протокол для використання в інтерфейсах ISDN • Відмінність між Frame Relay і Х. 25 являється відсутність явно вираженого управління потоком для кожного віртуального ланцюга • Специфікація RFC 1490 визначає методи інкапсуляції в кадри Frame Relay пакетів мережевих протоколів, таких як IP і IPX, протоколів локальних мереж, наприклад Ethernet, а також протоколу SNA Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 16

Схема передачі даних в мережі Frame Relay Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 17

Стек протоколу Frame Relay У технології Frame Relay в протоколах стека не включені функції забезпечення надійності. Технологія Frame Relay забезпечує високу пропускну спроможність і невеликі часи затримки кадрів завдяки низькій протокольній надмірності. Рис. 1 - Стек протоколов технологий Frame Relay и Frame Switching 18 В. Саєнко, 2013 Сдайд-лекції

Формат блока даних Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 19

DLCI-адреса, FECN ВECN управління Поле DLCI (Data Link Connection Identifier - ідентифікатор з'єднання рівня каналу даних) складається з 10 біт, що дозволяє задіювати до 1024 віртуальних з'єднань. Таким чином, в будь-якому інтерфейсі Frame Relay для крайових пристроїв користувача відводиться 976 DLCI -адресов. Поле даних може мати розмір до 4056 байт. Механізм сповіщення кінцевих користувачів про те, що в комутаторах мережі виникли перевантаження (переповнювання необробленими кадрами). Біт FECN (Forward Explicit Congestion Notification - пряме явне повідомлення про перевантаження) кадру сповіщає про це приймаючу сторону. Біт BECN (Backward Explicit Congestion Notification - зворотне явне повідомлення про перевантаження) сповіщає про переповнювання в мережі передавальну сторону і є рекомендацією негайно понизити швидкість передачі. Біт BECN зазвичай відпрацьовується на рівні пристроїв доступу до мережі Frame Relay - маршрутизаторів, мультиплексорів і пристроїв CSU/DSU. Бит "приемлемости отбрасывания" (DE) устанавливается DTE, чтобы сообщить сети Frame Relay о том, что какой-нибудь блок данных имеет более низшее значение, чем другие блоки данных и должен быть отвергнут раньше других блоков данных в том случае, если сеть начинает испытывать недостаток в ресурсах. Т. е. он представляет собой очень простой механизм приоритетов. Этот бит обычно устанавливается только в том случае, когда сеть перегружена. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 20

Схема передачі даних в мережі Frame Relay Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 21

Доповнення LMI • Повідомлення про стан віртуальних ланцюгів (загальне доповнення). Забезпечує зв'язок і синхронізацію між мережею і пристроєм користувача, періодично повідомляючи про існування нових PVC і ліквідації вже існуючих PVC, запобіжуть відправці інформації в" чорні діри. • Багатопунктова адресація (факультативне). Дозволяє відправникові передавати один блок даних, але доставляти його через мережу декільком одержувачам. • Глобальна адресація (факультативне). Наділяє ідентифікатори зв'язку глобальним, а не локальним значенням, дозволяючи їх використання для ідентифікації певного інтерфейсу з мережею Frame Relay. • Просте управління потоком даних (факультативне). Забезпечує механізм управління потоком XON/XOFF, який застосований до усього інтерфейсу Frame Relay. . Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 22

ISDN • Рекомендації МККТТ по ІSDN опубліковані в 1985 р. Серія I. Вияв мережі з погляду користувача. ( І. 110 -112, І. 210 -212, І. 310340, . . . ) • Серія Q - рекомендації з комутаційних станцій, придатним в основному для телефонії й додатково для ІSDN і рекомендації із сигналізації між користувачем і закінченним устаткуванням. . • Серія G - рекомендації по якості прередачі, по апаратурі, по синхронізації • Серія T- T- рекомендації з оконечним пристріям для передачі текстів • Серія X- X- рекомендації з передачі даних , що містять основи архітектури протоколів і переходу до спеціалізованих мережам даним Х. 1, Х. 2, Х. 30 -31, Х. 200 -250, Х. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 23

ISDN. Способи підключення абонентів • • • Рекомендації МККТТ по ІSDN опубліковані в 1985 р. Серія I. Вияв мережі з погляду користувача. ( І. 110 -112, І. 210 -212, І. 310 -340, . . . ). Способи підключення: абонент має встаткування ІSDN ( телефон, модем)- клас ТІ1, це встаткування підключається до абонентської установки ІSDN класу NT( або до NT 1 або NT 2+NT 1); абонент має встаткування не сумісне з ІSDN - клас ТІ2, це встаткування повинне бути підключено до спеціального адаптера (для перетворення сингналов у стандарт ІSDN), далі використовується або підключення до NT 1, або NT 2+NT 1 забезпечує підключення одного пристрою, NT 2 забезпечує мультиплексування закінченних пристроїв. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 24

ISDN. Типи каналів BRІ ІSDN (Basіc Rate Іnterface) інтерфейс із номінальною швидкістю – 2 В+D(16) = 144 Kbіts. Основні канали (базові) В - 64, кбітс Допоміжні канали ( діалог між пристроєм і мережею- для сигналізації) • D- Канал 16 і 64 кбітс • Е- Канал 64 кбітс ( інший протокол сигналізації. • канали Н - Н 0=6 У=384 кбітс У США, Канаді, Японії PRІ ІSDN ( Prіmary Rate Іnterface PRІ ІSDN- інтерфейс із базовою швидкістю) складається з 23 B+1 D(64)=1. 536 Mbps - це Н- Канал, Н 10=Н 11=23 B=1. 472 – У Європі 30 B+1 D(64)=1. 920 Mbps - Н 12 - 1920 – канал Н - Н 0=6 B=384 У США, Канаді, Японії Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 25

B-ISDN. • Широкополосная цифровая сеть с интеграцией услуг (Broadband-ISDN, B-ISDN) — спецификации, расширяющие параметры стандарта ISDN, разработанные и утверждённые Международным телекоммуникационным союзом в 1998 году. Считалось, что эта коммуникационная технология, позволяющая осуществлять интегрированную скоростную передачу голоса, видео и данных, будет ведущей в XXI веке. В основе B-ISDN предполагается использовать коммутирующую технологию ATM, а также SONET в качестве стержневой технологии магистральных соединяющих каналов. Broadband ISDN – широкополосная сеть ISDN, широкополосная цифровая сеть с комплексными услугами, сеть B-ISDN. Стандарт ITUT. Улучшенная версия ISDN, обеспечивает скорость передачи от 155 до 622 Мбит/с и выше. Основана на технологиях ATM/SDH, предназначен для поддержки трафика данных, голоса и видео. • Широкополосной ISDN называют службы, требующие более высоких скоростей передачи данных, чем один канал PRI. Хотя B-ISDN явно не подразумевает применения какой-то конкретной технологии, в качестве инфраструктуры коммутации для сервиса B-ISDN будет использоваться ATM. • Сервис B-ISDN подразделяется на следующие категории: Интерактивный: -Диалоговые конференции (такие как видеоконференции). -Обмен сообщениями (например, электронная почта с изображениями, видео и графикой). -Поиск информации (например, покупки через Internet, чтение новостей, дистанционное обучение). Распространение информации: -Без управления пользователем: электронные газеты, «доставка телепередач» . -С участием пользователя: дистанционное обучение, электронная реклама, получение новостей. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 26

x. DSL • • DSL (Digital Subscriber Line - цифрова абонентська лінія) Переваги технологій x. DSL : використання існуючої абонентської лінії; значне збільшення швидкості передачі даних по мідній парі телефонних дротів без необхідності їх модернізації; • передача по цій єдиній ЯСКРАВО-ЧЕРВОНИЙ усього різноманітного трафіку масового користувача - від традиційної телефонної розмови до доступу в Internet; • передача усього трафіку даних користувача (включаючи і трафік Internet) в обхід комутованих мереж ТФОП або ISDN безпосередньо в транспортну мережу передачі даних; • забезпечення швидкості передачі даних від 32 Кбит/з до 50 Мбіт/з, • цифрові дані передаються на комп'ютер саме як цифрові дані, що дозволяє використовувати набагато ширшу смугу частот телефонної лінії; • існує можливість одночасно використовувати і аналоговий телефонний зв'язок, і цифрову високошвидкісну передачу даних по одній і тій же лінії, розділяючи спектри цих сигналів. Використання DSL дозволяє розмовляти по телефону, не відключаючись від Internet. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 27

x. DSL • ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асиметрична цифрова абонентська лінія) : варіант DSL, що дозволяє передавати дані користувачеві з швидкістю до 8, 192 Мбіт/з, а від користувача - з швидкістю до 768 Кбит/с. • ADSL G. lite - варіант ADSL, що має як асиметричний режим передачі з пропускною спроможністю до 1, 536 Мбіт/з від мережі до користувача і з швидкістю до 384 Кбит/з від користувача до мережі, так і симетричний режим передачі з швидкістю до 384 Кбит/з в обох напрямах передачі. • IDSL (цифрова абонентська лінія ISDN) - недорога і випробувана технологія, що використовує чіпи цифрової абонентської лінії основного доступу BRI ISDN і що забезпечує абонентський доступ з швидкістю до 128 Кбит/с. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 28

x. DSL • HDSL (High Speed Digital Subscriber Line) - високошвидкісна цифрова абонентська лінія) : варіант х. DSL з вищою швидкістю передачі, який дозволяє організувати передачу більше 1, 5 Мбіт/з (стандарт США Т 1) або більше 2 Мбіт/з (європейський стандарт Е 1) в обох напрямах зазвичай по двох мідних парах. • SDSL (Simple Digital Subscriber Line - симетрична високошвидкісна цифрова абонентська лінія, що працює по одній парі); відомі дві модифікації цього устаткування : MSDSL (багатошвидкісна SDSL) і HDSL 2, що мають вбудований механізм адаптації швидкості передачі до параметрів фізичної лінії. • VDSL (Very High Speed Digital Subscriber Line - надвисокошвидкісна цифрова абонентська лінія) - технологія х. DSL, забезпечуюча швидкість передачі даних до користувача до 52 Мбіт/с. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 29

Принципи роботи ADSL • • • Установка модему на обох кінцях абонентської телефонної лінії на АТС і у абонента. На абонентській лінії він називається ADSL модем, на станційній стороні - це устаткування мультиплексора ADSL. Для частотного розподілу сигналів по обидві сторони колишньої телефонної лінії встановлюються "сплиттеры"". Сплиттеры - це пасивні елементи, зроблені на основі двох фільтрів, : одного - високих частот, а іншого низьких частот. Сплиттеры для своєї роботи не вимагають електроживлення. Тому навіть в умовах відключення електроживлення телефонний зв'язок продовжує працювати без збою. Лінія представляє виту пару мідних провідників (вита пара). У разі використання зазвичай телефонної лінії телефонний зв'язок передається в діапазоні від 300 до 3400 Гц, ADSL займає частоти, починаючи з 30 к. Гц. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 30

Швидкість передачі даних ADSL Скорости передачи по линиям ADSL Поток серверпользователь (downstream) Поток пользователь- расст сервер (upstream) ояние 8, 160 Мбит/с 1, 216 Мбит/с 1, 8 км 7, 872 Мбит/с 1, 088 Мбит/с 2, 7 км 3, 648 Мбит/с 864 Кбит/с 3, 7 км 1, 984 Мбит/с 640 Кбит/с 4, 3 км 1, 408 Мбит/с 544 Кбит/с 4, 6 км 960 Кбит/с 416 Кбит/с 4, 9 км 576 Кбит/с 320 Кбит/с 5, 2 км 320 Кбит/с 224 Кбит/с 5, 5 км 128 Кбит/с 5, 8 км Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 31

• • • • • Висновки Мережа Х. 25 найнадійніша, але низькошвидкісна глобальна мережа з пакетною комутацією. Мережа Х. 25 використовується в банківських системах. Мережа Х. 25 призначена для передачі даних, але непридатна для передачі голосу. Для підключення до мережі Х. 25 існує набір спеціальних адаптерів і апаратури комунікації. Мережа Х. 25 покриває 2 рівні моделі OSI і підтримує свій спеціальний набір протоколів. Мережа Х. 25 утворює чотири типи спеціальних з'єднань з користувачем. Мережа Frame relay є альтернативою Х. 25. Мережу Frame relay не забезпечує надійної передачі даних, але дозволяє передавати і аудіо і відео потоки з великою швидкістю і маленькою затримкою. У мережі Frame relay управління потоком забезпечується тільки за рахунок установки спеціальних біт стану каналу. Для розширення інтелектуальних функцій мережі Frame relay використовується розширення LMI. Технологія ISDN дозволяє ефективніше використовувати існуючі дротяні телефонні з'єднання за рахунок одночасної передачі і даних і аудіо потоку. Основу технологія ISDN складають спеціальні набори каналів : BRI, PRI. Технологія ISDN повністю забезпечена комутаційним устаткуванням. Технологія ISDN є застарілою і замість неї використовується технологія x. DSL. Технологія x. DSL дозволяє ефективніше використовувати існуючі дротяні телефонні з'єднання за рахунок одночасної передачі і даних і аудіо потоку, але з набагато більшою швидкістю, чим ISDN. Найпоширенішою технологією x. DSL є технологія АDSL. Існує багато стандартів x. DSL : ADSL, HDSL, SDSL, VDSL. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 32

Питання за лекційним матеріалом Характеристика мережі X. 25, особливості побудови. Для передачі яких даних призначена X. 25? Дайте розшифровку поняттям DTE, DCE, PSN. Приведіть структуру кадрупакету мережі X. 25. Способи під'єднування до X. 25. Які рівні охоплює X. 25? Як забезпечується надійність передачі даних X. 25? Що відбувається з передаваними даними, якщо в мережі трапляються збої і відмови передачі даних? Чим X. 25 краще Frame Relay? Які типи з'єднань надає мережа X. 25? Як контролюється якість предачі даних в Frame Relay. Що відбувається із переданими, якщо в мережі Frame Relayтрапляються збої і відмови передачі даних? Що таке LMI і для чого його використовують в Frame Relay? Чим Frame Relay краще X. 25? Що таке FECN, ВECN і для чого вони використовуються в Frame Relay? Які функції доповнюються LMI в Frame Relay? Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 33

Питання за лекційним матеріалом Характеристика мережі ISDN, особливості побудови. Способи під'єднування до ISDN. Які канали надаються в ISDN? Які сервіси підтримуються в ISDN? Що таке x. DSL? Які переваги дає використання x. DSL? Наведіть приклади технологій x. DSL? Які з технологій мають ассиметричные канали і для чого це зроблено? Структурна схема з'єднання до x. DSL. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 34

Література 1. 2. 3. 4. 5. Олифер В. , Олифер Н. Комп’ютерні мережі. Принципи, технології, протоколи. - ред. 3, ред. 4, СПб. : Пітер. 2005, 2010 - 672 с. Сталлингс В. Комп’ютерні мережі, протоколи та технології Інтернету. – СПб. : БХВ-Петербург, 2005. -832 с Спортак М. , Паппас Ф. Комп’ютерні мережі та мережеві технології. СПб: ООО"ДИА-СОФТ", 2005. - 720 с Палмер М. , Синклер Р. Проектування та впровадження комп’ютерних мереж. Уч. Пособ. – 2 е вид. – СПб. : БХВПетербург, 2005. -752 с Столлингс В. Комп’ютерні системи передачі даных6 -е видання - М. : Видавничий дім Вільямс, 2002. - 928 с. Сдайд-лекції В. Саєнко, 2013 35