Сети с техникой виртуальных каналов X 25 Frame

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

Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов 1 этап – установление виртуального канала функциями 3 -го уровня (X. 25 в сетях X. 25, Q. 2931 в АТМ, Q. 933 в FR) Новый виртуальный канал 103 Порт 2 101 Порт 2 103 102 101 Порт 3 106 Порт 1 102 Порт 1 Пакет Setup 102 106 132456781122 Таблица маршрутизации Адрес назначения Порт 1324567 3 102 Порт 3 132456781122 103 Порт 4 108 101 Адрес узла 132456781122 Таблица коммутации 2 Входной порт Выходная метка Выходной порт 102 23453 Входная метка 1 106 3 102 1

Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов 101 103 Порт 2 101 Кадр Порт 2 103 102 101 102 106 Порт 3 1 Порт 4 DLCI Виртуальный канал Порт 3 103 Порт 4 108 101

Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов 102 103 Порт 2 101 Порт 2 103 102 101 102 1 Порт 1 102 К 1 3 Порт 4 106 Порт 3 1 Таблица коммутации К 1 2 102 Входная метка Входной порт Выходная метка Выходной порт 102 1 106 3 102 1 К 2 106 108 103 Порт 4 108 101 Порт 3

Сети X. 25 Стандарт 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: Þ физический: Х. 21 и Х. 21 bis (RS-232, RS-422, V. 35) Þ канальный: LAP-B (подмножество HDLC) Þ 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

Протоколы сетей Х. 25 Компьютер Коммутатор 4 4 X. 25 3 3 LAP-B 2 X. 21 1 X. 25 2 3 LAP-B 2 X. 21 1 1 2 3 LAP-B 2 X. 21 1 1 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 Т 1. 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 X. 25 Стек Frame Relay LAP-B Q. 921 Физический уровень Q. 933 доставка best effort!!!

Качество обслуживания в сетях FR 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) T 1 -> C = 0 T 2 -> C = Cпрот. Пакет от M 1 до M 2 байт Tlong -> C = Cсредн. Трафик Variable Bit Rate Скорость меняется от 0 до Cпротокола Пульсация - период T 2 Измеряется в: Сек - длительность пульсации Байтах (burst size) - объем данных в импульсе Коэффициент пульсации = С прот. /С средн. Примеры: передача файлов, компрессированные голос и видео

Параметры Qo. S по пропускной способности сети 4 Средняя скорость на длительном периоде - Commited Information Rate у frame relay - Sustained Cell Rate у ATM 4 Максимальная скорость всплеска (пульсации) - Peak Cell Rate у ATM 4 Максимальный объем пульсации - Bc (Burst commited) у frame relay - Maximum Burst Size (MBS) у АТМ 4 Максимальное время пульсации - T пульсации у frame relay - Burst Tolerance (BT) у АТМ

Взаимосвязь параметров пульсации Frame relay Bc = CIR x T Bc CIR T

Параметры Qo. S по задержкам: - средняя задержка (delay) Только АТМ ! - вариация задержки (jitter) Задержка 1 Задержка 2 Delay = S(ti)/N – математическое ожидание Jitter = 1/N Ц S(ti -delay)2 -коэффициент вариации

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 Qo. S 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

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

Стек протоколов АТМ

Распределение протоколов АТМ по узлам сети Конечный узел АТМ Прикладной уровень TCP/IP, IPX, APPN AAL 1 -5 Коммутатор АТМ/ Коммутатор АТМ ATM ATM PHY AAL 1 -5 PHY ATM PHY PHY

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

Классы сервиса в сетях АТМ Класс сервиса Гарантии пропускной способности Гарантии изменения задержки Обратная связь при переполнении CBR + + - VBRrt + + - UBR - - - ABR + + +

Рациональное использование каналов в АТМ

Маршрутизаторы Функциональная схема Уровень протоколов маршрутизации Создание и ведение таблиц маршрутизации Ведение очередей пакетов Отбрасывание плохих пакетов Фильтрация пакетов Анализ и модификация полей сетевого заголовка Отбрасывание заголовка кадра, извлечение и передача пакета сетевому уровню Получение с сетевого уровня пакета, адреса следующего маршрутизатора Определение маршрута по таблице маршрутизации Преобразование сетевого адреса следующего маршрутизатора в локальный адрес - ARP Прием и распределение кадров по портам LLC-подуровень 802. 3 MAC 802. 3 10 Base-T Порт 1 Ethernet 10 Base-2 Порт 2 Ethernet 802. 5 LAP-B LAP-F LAP-D UTP V. 35 Порт 3 Token Ring Порт 4 V. 35 X. 25, frame relay, ISDN Уровень сетевых протоколов Уровень интерфейсов

Характеристики маршрутизаторов ¨ Поддерживаемые сетевые протоколы: IP, CONS и CLNS OSI, IPX, Apple. Talk, DECnet, Banyan VINES, Xerox XNS ¨ Поддерживаемые протоколы маршрутизации: IP RIP, IPX RIP, NLSP, OSPF, ISIS OSI, EGP, BGP, VINES RTP, Apple. Talk RTMP ¨ Поддерживаемые интерфейсов локальных и глобальных сетей Þ для локальных сетей Etheret, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100 VG-Any. LAN и ATM Þ для глобальных сетей * физические интерфейсы последовательных линий (serial RS-232, Rs-449/422, RS-530, V. 35, HSSI, T 1, G. 703(E 1), T 3/E 3, SONET/SDH lines): * 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 Þ Мультипроцессорные архитектуры (симметричные и ассиметричные) Þ Модульное исполнение Þ 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 Net. BIOS 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

Сети с виртуальными каналами 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) – fr 0/0, fr 0/1, fr 0/2, …

Сети с виртуальными каналами 1 вариант – использование PVC – логическая структура Пример конфигурирования interface fr 0/0 ip address 10. 0. 0. 1 255. 0. 0 ip ospf network [point-to-point] encapsulation frame-relay 10. 1 202 neighbour 10. 0. 0. 2 frame-relay map ip 10. 0. 0. 2 201 interface fr 0/1 ip address 10. 1 255. 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

Сети с виртуальными каналами 1 вариант – использование PVC – крупная сеть неполносвязная Недостаток – большое число промежуточных хопов

Сети с виртуальными каналами 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 IPадресом и ATM-адресом Map-list a ip 10. 1. 0. 3 atm-nsap 33. 33. 333333. 33 33. 3333. 33