Технологии глобальных сетей

Тема № 4 . Технологии глобальных сетей

• Глобальные сети ( Wide Area Networks , WAN ), которые также называют территориальными компьютерными сетями , служат для того, чтобы предоставлять свои услуги большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории – в пределах региона, страны, континента или всей планеты

Технологии глобальных сетей

• Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует очень больших затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети

Технологии глобальных сетей

• Типичными абонентами глобальной информационной сети являются локальные сети предприятий, расположенные в разных городах и странах, которым нужно обмениваться данными между собой
• Услугами глобальных сетей пользуются также и отдельные компьютеры
• Большие компьютеры (мэйнфреймы) обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, в то время как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и открытыми ресурсам Internet

Технологии глобальных сетей

• публичными общественными
• оператор сети поставщик услуг сети

Технологии глобальных сетей

• Оператор сети ( network operator ) — это та организация, которая поддерживает нормальную работу сети
• Поставщик услуг , часто называемый провайдером ( service provider ), - это та организация, которая оказывает платные услуги абонентам сети
• Владелец, оператор и поставщик услуг могут объединяться в единую организацию, а могут представлять и разные организации

Технологии глобальных сетей

• частной
• собственными

Технологии глобальных сетей

• Ввиду большой стоимости глобальных сетей существует долговременная тенденция создания единой глобальной сети, которая может передавать данные любых типов: компьютерные данные, телефонные разговоры, факсы, телевизионное изображение и т.д.
• На сегодня существенного прогресса в этой области не достигнуто, хотя технологии для создания таких сетей начали разрабатываться достаточно давно – первая технология для интеграции телекоммуникационных услуг ISDN стала развиваться с начала 1970-х годов

Технологии глобальных сетей

• Пока каждый тип сети существует отдельно и наиболее тесная их интеграция достигнута в области использования т.н. общих первичных сетей PDH и SDH, с помощью которых сегодня создаются постоянные соединения в сетях с коммутацией каналов
• Однако, каждая из технологий, как компьютерных сетей, так и телефонных, старается сегодня передавать «чужой» для нее трафик с максимальной эффективностью

Технологии глобальных сетей

• Попытки создать интегрированные сети на новом витке развития технологий продолжаются под преемственным названием Broadband ISDN ( BISDN ), то есть широкополосной (высокоскоростной) сети с интеграцией услуг
• Сети B-ISDN основываются на технологии ATM, как универсальном транспорте, и поддерживать различные службы верхнего уровня для распространения конечным пользователям сети разнообразной информации - компьютерных данных, аудио- и видеоинформации, а также организации интерактивного взаимодействия пользователей

Технологии глобальных сетей

Технологии глобальных сетей

• При построении корпоративной сети сами данные хранятся и вырабатываются в компьютерах, принадлежащих локальным сетям этого предприятия, а глобальная сеть их только переносит из одной локальной сети в другую
• В локальной сети реализуются все семь уровней модели OSI, которые предоставляют доступ к данным, преобразуют их, организуют защиту информации от несанкционированного доступа
• В последнее время функции глобальной сети, относящиеся к верхним уровням стека протоколов, играют заметную роль в информационных сетях

Технологии глобальных сетей

• Информационные услуги Internet оказали влияние на традиционные способы доступа к разделяемым ресурсам, на протяжении многих лет применявшиеся в локальных сетях
• Все больше корпоративной информации «для служебного пользования» распространяется среди сотрудников предприятия с помощью Web-службы, заменив многочисленные индивидуальные программные надстройки над базами данных, в больших количествах разрабатываемые на предприятиях

Технологии глобальных сетей

• Появился специальный термин — intranet, который применяется в тех случаях, когда технологии Internet переносятся в корпоративную сеть
• К технологиям intranet относят не только службу Web, но и использование Internet как глобальной транспортной сети, соединяющей локальные сети предприятия, а также все информационные технологам верхних уровней, появившиеся первоначально в Internet и поставленные на службу корпоративной сети

Технологии глобальных сетей

• Глобальная сеть строится на основе некоммутируемых (выделенных) каналов связи, которые соединяют коммутаторы между собой
• Коммутаторы называют также центрами коммутации пакетов (ЦКП), то есть они являются коммутаторами пакетов, которые в разных технологиях глобальных сетей могут иметь и другие названия — кадры , ячейки ( cell )

Технологии глобальных сетей

• Коммутаторы устанавливаются в тех географических пунктах, где требуется ответвление или слияние потоков данных конечных абонентов или магистральных каналов, переносящих данные многих абонентов
• Выбор мест расположения коммутаторов определяется многими соображениями
• В их число входят возможность обслуживания коммутаторов квалифицированным персоналом, наличие выделенных каналов связи в данном пункте, надежность сети, определяемая избыточными связями между коммутаторами

Технологии глобальных сетей

Технологии глобальных сетей

• Для подключения конечных пользователей допускается использование коммутируемых каналов, то есть каналов телефонных сетей
• В этом случае уровень качества транспортных услуг обычно падает
• Принципиально замена выделенного канала на коммутируемый ничего не меняет
• Но: вносятся дополнительные задержки, отказы и разрывы канала по «вине» сети с коммутацией каналов, которая в таком случае становится промежуточным звеном между пользователем и сетью с коммутацией пакетов

Технологии глобальных сетей

Технологии глобальных сетей

• Конечные узлы глобальной сети более разнообразны, чем конечные узлы локальной сети: отдельные компьютеры, локальные сети, маршрутизаторы и мультиплексоры, которые используются для одновременной передачи по компьютерной сети данных и голоса или изображения
• Все эти устройства вырабатывают данные для передачи в глобальной сети, поэтому являются для нее устройствами типа DTE ( Data Terminal Equipment )

Технологии глобальных сетей

• Локальная сеть отделена от глобальной маршрутизатором или удаленным мостом, поэтому для глобальной сети она представлена единым устройством DTE — портом маршрутизатора или моста
• При передаче данных через глобальную сеть мосты и маршрутизаторы работают в соответствии с той же логикой, что и при соединении локальных сетей
• Мосты, которые называются удаленными мостами (remote bridges), строят таблицу МАС-адресов на основании проходящего трафика, и по данным этой таблицы принимают решение — передавать кадры в удаленную сеть или нет

Технологии глобальных сетей

• Маршрутизаторы принимают решение на основании номера сети пакета какого-либо протокола сетевого уровня
• Если пакет нужно переправить следующему маршрутизатору по глобальной сети, то упаковывают его в кадр этой сети, снабжают соответствующим аппаратным адресом следующего маршрутизатора и отправляют в глобальную сеть

Технологии глобальных сетей

• Мультиплексоры «голос-данные» предназначены для совмещения в рамках одной территориальной сети компьютерного и голосового трафиков
• Так как глобальная сеть передает данные в виде пакетов, то мультиплексоры «голос-данные», работающие на сети данного типа, упаковывают голосовую информацию в кадры или пакеты территориальной сети и передают их ближайшему коммутатору точно так же, как и любой конечный узел глобальной сети

Технологии глобальных сетей

• Если глобальная сеть поддерживает обслуживание трафика по приоритетам, то кадрам голосового трафика мультиплексор присваивает наивысший приоритет, чтобы коммутаторы обрабатывали и продвигали их в первую очередь
• Приемный узел на другом конце глобальной сети также должен быть мультиплексором «голос-данные», который должен понять, что за тип данных находится в пакете – замеры голоса или пакеты компьютерных данных, – и отсортировать эти данные по своим выходам

Технологии глобальных сетей

• Голосовые данные направляются офисной АТС, а компьютерные данные поступают через маршрутизатор в локальную сеть
• Часто модуль мультиплексора «голос-данные» встраивается в маршрутизатор
• Для передачи голоса в наибольшей степени подходят технологии, работающие с предварительным резервированием полосы пропускания для соединения абонентов, например, ATM

Технологии глобальных сетей

• Так как конечные узлы глобальной сети должны передавать данные по каналу связи определенного стандарта, то каждое устройство типа DTE требуется оснастить устройством типа DCE ( Data Circuit terminating Equipment ), которое обеспечивает необходимый протокол физического уровня данного канала

Технологии глобальных сетей

Технологии глобальных сетей

• Устройства DTE и DCE обобщенно называют оборудованием, размещаемым на территории абонента глобальной сети — Customer Premises Equipment , CPE
• Если организация не строит свою территориальную сеть, а пользуется услугами общественной, то внутренняя структура этой сети его не интересует

Технологии глобальных сетей

• Для абонента общественной сети главное – это предоставляемые сетью услуги и четкое определение интерфейса взаимодействия с сетью, чтобы его оконечное оборудование и программное обеспечение корректно сопрягались с соответствующим оборудованием и программным обеспечением общественной сети

Технологии глобальных сетей

• В глобальной сети обычно строго описан и стандартизован интерфейс «пользователь-сеть» (User-to-Network Interface, UNI)
• Это необходимо для того, чтобы пользователи могли без проблем подключаться к сети с помощью коммуникационного оборудования любого производителя, который соблюдает стандарт UNI данной технологии

Технологии глобальных сетей

• Протоколы взаимодействия коммутаторов внутри глобальной сети, называемые интерфейсом «сеть-сеть» (Network-to-Network Interface, NNI), не всегда подлежат стандартизации
• Считается, что организация, создающая глобальную сеть, должна иметь свободу действий, чтобы самостоятельно решать, как должны взаимодействовать внутренние узлы сети между собой

Технологии глобальных сетей

• Внутренний интерфейс, в случае его стандартизации, носит название «сеть-сеть» , а не «коммутатор-коммутатор», подчеркивая тот факт, что он должен использоваться в основном при взаимодействии двух территориальных сетей различных операторов
• Тем не менее если стандарт NNI принимается, то в соответствии с ним обычно организуется взаимодействие всех коммутаторов сети, а не только пограничных

Технологии глобальных сетей

• Как правило, глобальная сеть работает в наиболее подходящем для компьютерного трафика режиме – режиме коммутации пакетов
• Оптимальность этого режима для связи локальных сетей доказывают не только данные о суммарном трафике, передаваемом сетью в единицу времени, но и стоимость услуг такой территориальной сети
• Обычно при равенстве предоставляемой скорости доступа сеть с коммутацией пакетов оказывается в 2-3 раза дешевле, чем сеть с коммутацией каналов, то есть публичная телефонная сеть

Технологии глобальных сетей

• При создании корпоративной сети необходимо стремиться к построению или использованию услуг территориальной сети с распределенными коммутаторами пакетов
• Часто такая глобальная сеть по разным причинам оказывается недоступной в том или ином географическом пункте
• В то же время гораздо более распространены и доступны услуги, предоставляемые телефонными сетями или первичными сетями, поддерживающими услуги выделенных каналов

Технологии глобальных сетей

• При построении корпоративной сети можно дополнить недостающие компоненты услугами и оборудованием, арендуемыми у владельцев первичной или телефонной сети
• В зависимости от того, какие компоненты приходится брать в аренду, принято различать корпоративные сети, построенные с использованием:

• выделенных каналов коммутации каналов коммутации пакетов
• выделенных каналов
• коммутации каналов
• коммутации пакетов

• Выделенный канал —

• Выделенные каналы делятся на аналоговые и цифровые в зависимости от того, какая коммутационная аппаратура применена для коммутации абонентов – FDM или TDM
• На аналоговых выделенных линиях для аппаратуры передачи данных физический и канальный протоколы не определены
• Отсутствие физического протокола приводит к тому, что пропускная способность каналов зависит от пропускной способности модемов, которые использует пользователь канала

• Выделенные аналоговые каналы предоставляются пользователю с 4-проводным или 2-проводным окончанием
• На каналах с 4-проводным окончанием организация полнодуплексной связи, естественно, выполняется более простыми способами
• Цифровые выделенные линии образуются путем постоянной коммутации в первичных сетях, построенных на базе коммутационной аппаратуры, работающей на принципах разделения канала во времени – TDM

• Существуют два поколения технологий цифровых первичных сетей – технология плезиохронной то есть почти синхронной цифровой иерархии ( Plesiochronic Digital Hierarchy , PDH) и более поздняя технология – синхронная цифровая иерархия ( Synchronous Digital Hierarchy , SDH )
• В США технологии SDH соответствует стандарт SONET

• Технология синхронной цифровой иерархии первоначально была разработана под названием «Синхронные оптические сети» — Synchronous Optical NETs, SONET
• Основная цель разработчиков международного стандарта – создание такой технологии, которая позволяла бы передавать трафик всех существующих цифровых каналов (как американских Т1-ТЗ, так и европейских Е1-ЕЗ) в рамках высокоскоростной магистральной сети на оптоволоконных кабелях и обеспечила бы иерархию скоростей, продолжающую иерархию технологии PDH, до скорости в несколько гигабит в секунду

• В результате длительной работы удалось разработать международный стандарт Synchronous Digital Hierarchy, SDH (спецификации G.707-G.709), а также доработать стандарты SONET таким образом, что аппаратура и стеки SDH и SONET стали совместимыми и могут мультиплексировать входные потоки практически любого стандарта PDH – как американского, так и европейского

• Иерархия скоростей при обмене данными между аппаратурой SONET/SDH, которую поддерживает технология SONET/SDH, представлена в следующей таблице:

• В стандарте SDH все уровни скоростей и форматы кадров для этих уровней имеют общее название: STM-n – Synchronous Transport Module level n
• В технологии SONET существуют два обозначения для уровней скоростей: STS-n – Synchronous Transport Signal level n , употребляемое при передаче данных электрическим сигналом, и ОС- n — Optical Carrier level n, употребляемое при передаче данных световым лучом по волоконно-оптическому кабелю
• Форматы кадров STS и ОС идентичны

• Как видно из таблицы, стандарт SONET начинается со скорости 51,84 Мбит/с, а стандарт SDH – со скорости 155,52 Мбит/с, равной утроенной начальной скорости SONET
• Международный стандарт определил начальную скорость иерархии в 155,52 Мбит/с, чтобы сохранялась стройность и преемственность технологии SDH с технологией PDH

• Любая скорость технологии SONET/ SDH кратна скорости STS-1
• Некоторая избыточность скорости 155,52 Мбит/с для передачи данных объясняется большими накладными расходами на служебные заголовки кадров SONET/SDH
• Кадры данных технологий SONET и SDH, называемые также циклами , по форматам совпадают, естественно, начиная с общего уровня STS-3/STM-1

• Эти кадры обладают весьма большой избыточностью, так как передают большое количество служебной информации, которая нужна для:

• обеспечения гибкой схемы мультиплексирования потоков данных разных скоростей, позволяющих вставлять ( add ) и извлекать ( drop ) пользовательскую информацию любого уровня скорости, не демультиплексируя весь поток обеспечения отказоустойчивости сети поддержки операций контроля и управления на уровне протокола сети синхронизации кадров в случае небольшого отклонения частот двух сопрягаемых сетей
• обеспечения гибкой схемы мультиплексирования потоков данных разных скоростей, позволяющих вставлять ( add ) и извлекать ( drop ) пользовательскую информацию любого уровня скорости, не демультиплексируя весь поток
• обеспечения отказоустойчивости сети
• поддержки операций контроля и управления на уровне протокола сети
• синхронизации кадров в случае небольшого отклонения частот двух сопрягаемых сетей

• Стек протоколов состоит из протоколов 4-х уровней:

• Физический уровень , названный в стандарте фотонным (photonic), имеет дело с кодированием бит информации с помощью модуляции света
• Физический уровень , названный в стандарте фотонным (photonic), имеет дело с кодированием бит информации с помощью модуляции света

• Стек протоколов состоит из протоколов 4-х уровней:

• Уровень секции (section) поддерживает физическую целостность сети. Секцией в технологии называется каждый непрерывный отрезок волоконно-оптического кабеля, который соединяет пару устройств SONET/SDH между собой, например мультиплексор и регенератор. Протокол секции имеет дело с кадрами и на основе служебной информации кадра может проводить тестирование секции и поддерживать операции административного контроля. В заголовке протокола секции имеются байты, образующие звуковой канал 64 Кбит/с, а также канал передачи данных управления сетью со скоростью 192 Кбит/с. Заголовок секции всегда начинается с двух байт 11110110 00101000, которые являются флагами начала кадра. Следующий байт определяет уровень кадра: STS-1, STS-2 и т. д. За каждым типом кадра закреплен определенный идентификатор
• Уровень секции (section) поддерживает физическую целостность сети. Секцией в технологии называется каждый непрерывный отрезок волоконно-оптического кабеля, который соединяет пару устройств SONET/SDH между собой, например мультиплексор и регенератор. Протокол секции имеет дело с кадрами и на основе служебной информации кадра может проводить тестирование секции и поддерживать операции административного контроля. В заголовке протокола секции имеются байты, образующие звуковой канал 64 Кбит/с, а также канал передачи данных управления сетью со скоростью 192 Кбит/с. Заголовок секции всегда начинается с двух байт 11110110 00101000, которые являются флагами начала кадра. Следующий байт определяет уровень кадра: STS-1, STS-2 и т. д. За каждым типом кадра закреплен определенный идентификатор

• Стек протоколов состоит из протоколов 4-х уровней:

• Уровень линии (line) отвечает за передачу данных между двумя мультиплексорами сети. Протокол этого уровня работает с кадрами разных уровней STS-n для выполнения различных операций мультиплексирования и демультиплексирования, а также вставки и удаления пользовательских данных. Таким образом, линией называется поток кадров одного уровня между двумя мультиплексорами. Протокол линии также ответственен за проведения операций реконфигурирования линии в случае отказа какого-либо ее элемента — оптоволокна, порта или соседнего мультиплексора
• Уровень линии (line) отвечает за передачу данных между двумя мультиплексорами сети. Протокол этого уровня работает с кадрами разных уровней STS-n для выполнения различных операций мультиплексирования и демультиплексирования, а также вставки и удаления пользовательских данных. Таким образом, линией называется поток кадров одного уровня между двумя мультиплексорами. Протокол линии также ответственен за проведения операций реконфигурирования линии в случае отказа какого-либо ее элемента — оптоволокна, порта или соседнего мультиплексора

• Стек протоколов состоит из протоколов 4-х уровней:

• Уровень тракта (path — путь) отвечает за доставку данных между двумя конечными пользователями сети. Тракт (путь) — это составное виртуальное соединение между пользователями. Протокол тракта должен принять данные, поступающие в пользовательском формате, например формате Т1, и преобразовать их в синхронные кадры STS-n/STM-m
• Уровень тракта (path — путь) отвечает за доставку данных между двумя конечными пользователями сети. Тракт (путь) — это составное виртуальное соединение между пользователями. Протокол тракта должен принять данные, поступающие в пользовательском формате, например формате Т1, и преобразовать их в синхронные кадры STS-n/STM-m

Глобальная сеть на основе выделенных каналов

• Кадры технологии SONET/SDH принято представлять в виде матрицы, состоящей из N строк и M столбцов
• Такое представление хорошо отражает структуру кадра со своего рода подкадрами, называемыми виртуальными контейнерами ( Virtual Container , VC — термин SDH) или виртуальными притоками ( Virtual Tributaries , VT – термин SONET)
• Виртуальные контейнеры – это подкадры, которые переносят потоки данных, скорости которых ниже, чем начальная скорость технологии SONET/SDH в 51,84 Мбит/с (например, поток данных Т1 со скоростью 1,544 Мбит/с)

Глобальная сеть на основе выделенных каналов

• Местоположение виртуальных контейнеров задается не жестко, а с помощью системы указателей (pointers)
• Концепция указателей является ключевой в технологии SONET/SDH
• Указатель призван обеспечить синхронную передачу байт кадров с асинхронным характером вставляемых и удаляемых пользовательских данных

• Управление, конфигурирование и администрирование сети SONET/SDH также встроено в протоколы
• Служебная информация протокола позволяет централизованно и дистанционно конфигурировать пути между конечными пользователями сети, изменять режим коммутации потоков, а также собирать подробную статистику о работе сети
• Существуют мощные системы управления сетями SDH, позволяющие прокладывать новые каналы простым редактирование графической схемы сети

• Выделенные линии представляют собой наиболее надежное средство соединения локальных сетей через глобальные каналы связи, так как вся пропускная способность такой линии всегда находится в распоряжении взаимодействующих сетей
• Это наиболее дорогой вид глобальных связей – при наличии N удаленных локальных сетей, которые интенсивно обмениваются данными друг с другом, нужно иметь N x ( N -1) / 2 выделенных линий

• Для снижения стоимости глобального транспорта применяют динамически коммутируемые каналы, стоимость которых разделяется между многими абонентами этих каналов
• Наиболее дешевыми оказываются услуги телефонных сетей, так как их коммутаторы оплачиваются большим количеством абонентов, пользующихся телефонными услугами, а не только абонентами, которые объединяют свои локальные сети

• К телефонным сетям с цифровыми абонентскими окончаниями относятся так называемые службы Switched 56 (коммутируемые каналы 56 Кбит/с) и цифровые сети с интегрированными услугами ( Intergrated Services Digital Network )
• Службы Switched 56 появились в ряде западных стран в результате предоставления конечным абонентам цифрового окончания, совместимого со стандартами линий Т1
• Эта технология не стала международным стандартом, и сегодня она вытеснена технологией ISDN, которая такой статус имеет

• Сети ISDN рассчитаны не только на передачу голоса, но и компьютерных данных, в том числе и с помощью коммутации пакетов, за счет чего они получили название сетей с интегральными услугами
• Однако основным режимом работы сетей ISDN остается режим коммутации каналов, а служба коммутации пакетов обладает слишком низкой по современным меркам скоростью – обычно до 9600 бит/с

• I

• Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов служб:

• некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы) коммутируемая телефонная сеть общего пользования сеть передачи данных с коммутацией каналов сеть передачи данных с коммутацией пакетов сеть передачи данных с трансляцией кадров (Frame Relay) средства контроля и управления работой сети
• некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы)
• коммутируемая телефонная сеть общего пользования
• сеть передачи данных с коммутацией каналов
• сеть передачи данных с коммутацией пакетов
• сеть передачи данных с трансляцией кадров (Frame Relay)
• средства контроля и управления работой сети

• Большое внимание уделено средствам контроля сети, которые позволяют маршрутизировать вызовы для установления соединения с абонентом сети, а также осуществлять мониторинг и управление сетью
• Управляемость сети обеспечивается интеллектуальностью коммутаторов и конечных узлов сети, поддерживающих стек протоколов, в том числе и специальных протоколов управления

• Базовый принцип ISDN - предоставление пользователю стандартного интерфейса, с помощью которого пользователь может запрашивать у сети разнообразные услуги
• Этот интерфейс образуется между двумя типами оборудования, устанавливаемого в помещении пользователя ( Customer Premises Equipment , СРЕ): терминальным оборудованием пользователя ТЕ (компьютер с соответствующим адаптером, маршрутизатор, телефонный аппарат) и сетевым окончанием NT , которое представляет собой устройство, завершающее канал связи с ближайшим коммутатором ISDN

• Пользовательский интерфейс основан на каналах трех типов:

• В — со скоростью передачи данных 64 Кбит/с; D — со скоростью передачи данных 16 или 64 Кбит/с; Н — со скоростью передачи данных 384 Кбит/с (Н0), 1536 Кбит/с (H11) или 1920 Кбит/с (Н12)
• В — со скоростью передачи данных 64 Кбит/с;
• D — со скоростью передачи данных 16 или 64 Кбит/с;
• Н — со скоростью передачи данных 384 Кбит/с (Н0), 1536 Кбит/с (H11) или 1920 Кбит/с (Н12)

• Каналы типа В обеспечивают передачу пользовательских данных (оцифрованного голоса, компьютерных данных или смеси голоса и данных) и с более низкими скоростями, чем 64 Кбит/с

• Разделение данных выполняется с помощью механизма TDM
• Разделением канала В на подканалы в этом случае должно заниматься пользовательское оборудование, сеть ISDN всегда коммутирует целые каналы типа В
• Каналы типа В могут соединять пользователей с помощью техники коммутации каналов друг с другом, а также образовывать так называемые полупостоянные ( semipermanent ) соединения, которые эквиваленты соединениям службы выделенных каналов

• Канал типа D выполняет две основные функции:

• Передача адресной информации, на основе которой осуществляется коммутация каналов типа В в коммутаторах сети ( основная функция )
• Поддержание услуг низкоскоростной сети с коммутацией пакетов для пользовательских данных (обычно эта услуга выполняется сетью в то время, когда каналы типа D свободны от выполнения основной функции)

• Каналы типа Н предоставляют пользователям возможности высокоскоростной передачи данных
• На них могут работать службы высокоскоростной передачи факсов, видеоинформации, качественного воспроизведения звука
• Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов определенного типа и с определенными скоростями
• Сеть ISDN поддерживает два типа пользовательского интерфейса – начальный ( Basic Rate Interface , BRI) и основной ( Prima r y Rate Interface , PRI)

• Начальный интерфейс BRI предоставляет пользователю два канала по 64 Кбит/с для передачи данных (каналы типа В) и один канал с пропускной способностью 16 Кбит/с для передачи управляющей информации (канал типа D)
• Все каналы работают в полнодуплексном режиме
• Суммарная скорость интерфейса BRI для пользовательских данных составляет 144 Кбит/с по каждому направлению, а с учетом служебной информации – 192 Кбит/с

• BRI может поддерживать не только схему 2B+D, но и B+D и просто D, когда пользователь направляет в сеть только пакетированные данные
• Начальный интерфейс стандартизован в рекомендации I.430
• Основной интерфейс PRI предназначен для пользователей с повышенными требованиями к пропускной способности сети
• Интерфейс PRI поддерживает либо схему 30B+D, либо схему 23B+D
• В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 Кбит/с

• Основной интерфейс может быть основан на каналах типа Н
• При этом общая пропускная способность интерфейса не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с
• Для каналов Н0 возможны интерфейсы 3H0+D для американского варианта и 5H0+D для европейского
• Для каналов H1 возможен интерфейс, состоящий только из одного канала Н11 (1,536 Мбит/с) для американского варианта или одного канала Н12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D для европейского варианта
• Основной интерфейс PRI стандартизован в рекомендации I.431

• Технология ISDN разрабатывалась как основа всемирной телекоммуникационной сети, позволяющей связывать как телефонных абонентов, так и абонентов других глобальных сетей – компьютерных, телексных
• При разработке схемы адресации узлов ISDN необходимо было, во-первых, сделать эту схему достаточно емкой для всемирный адресации, а во-вторых, совместимой со схемами адресации других сетей, чтобы абоненты этих сетей, в случае соединения своих сетей через сеть ISDN, могли бы пользоваться привычными форматами адресов

• Разработчики стека TCP/IP пошли по пути введения собственной системы адресации, независимой от систем адресации объединяемых сетей
• Разработчики технологии ISDN пошли по другому пути – они решили добиться использования в адресе ISDN адресов объединяемых сетей

• номер абонента адрес абонента
• Т

• Номер ISDN состоит из 15 десятичных цифр и делится, как и телефонный номер по стандарту Е.163, на поле «Код страны» (от 1 до 3 цифр), поле «Код города» и поле «Номер абонента»
• Адрес ISDN включает номер плюс до 40 цифр подадреса
• Подадрес используется для нумерации терминальных устройств за пользовательским интерфейсом, то есть подключенных к так называемой точке S

• При вызове абонентов из сети, не относящейся к ISDN, их адрес может непосредственно заменять адрес ISDN
• Стандарт ISO 7498 определяет достаточно сложный формат адреса, причем основой схемы адресации являются первые два поля
• Поле AFI ( Athority and Format Identifier ) задает значения всех остальных полей адреса и формат этих полей

• За полем AFI идет поле IDI (Initial Domain Identifier) – поле начального идентификатора домена
• За ним располагается дополнительное поле DSP (Domain Specific Part), которое может нести дополнительные цифры номера абонента, если разрядности поля IDI не хватает

• Развитие технологии трансляции кадров на каналах типа В – технологии Frame Relay – привело к тому, что сети Frame Relay стали самостоятельным видом сетей со своей инфраструктурой каналов и коммутаторов
• Сети ISDN не рассматриваются разработчиками корпоративных сетей как хорошее средство для создания магистрали сети
• Основная причина – отсутствие скоростной службы коммутации пакетов и невысокие скорости каналов, предоставляемых конечным пользователям

• Для глобальных сетей с коммутацией пакетов, таких как Frame Relay или ATM, характерна оригинальная техника маршрутизации пакетов
• Эта техника основана на понятии « виртуальный канал » и обеспечивает эффективную передачу долговременных устойчивых потоков данных
• Техника виртуальных каналов, используемая во всех территориальных сетях с коммутацией пакетов, кроме TCP/IP, состоит в следующем

• Прежде чем пакет будет передан через сеть, необходимо установить виртуальное соединение между абонентами сети — терминалами, маршрутизаторами или компьютерами
• Существуют два типа виртуальных соединений – коммутируемый виртуальный канал
• (Switched Virtual Circuit, SVC) и постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit, PVC)

• Цель создания виртуального канала состоит в том, что маршрутизация пакетов между коммутаторами сети на основании таблиц маршрутизации происходит только один раз – при создании виртуального канала
• После создания виртуального канала передача пакетов коммутаторами происходит на основании так называемых номеров или идентификаторов виртуальных каналов (Virtual Channel Identifier, VCI)

• Каждому виртуальному каналу присваивается значение VCI на этапе создания виртуального канала, причем оно имеет не глобальный характер, как адрес абонента, а локальный
• Каждый коммутатор самостоятельно нумерует новый виртуальный канал
• Кроме нумерации виртуального канала, каждый коммутатор при создании этого канала автоматически настраивает так называемые таблицы коммутации портов – эти таблицы описывают, на какой порт нужно передать пришедший пакет, если он имеет определенный номер VCI

• После прокладки виртуального канала через сеть коммутаторы больше не используют для пакетов этого соединения таблицу маршрутизации
• Они продвигают пакеты на основании номеров VCI небольшой разрядности
• Сами таблицы коммутации портов также включают обычно меньше записей, чем таблицы маршрутизации, так как хранят данные только о действующих на данный момент соединениях, проходящих через данный порт

• Адреса конечных узлов в глобальных сетях обычно имеют достаточно большую длину – 14-15 десятичных цифр, которые занимают до 8 байт (в технологии ATM – 20 байт) в служебном поле пакета
• Номер же виртуального канала обычно занимает 10-12 бит, так что накладные расходы на адресную часть существенно сокращаются, а значит, полезная скорость передачи данных возрастает

• Режим PVC является особенностью технологии маршрутизации пакетов в глобальных сетях, в сетях TCP/IP такого режима работы нет
• Работа в режиме PVC является наиболее эффективной по критерию производительности сети
• Половину работы по маршрутизации пакетов администратор сети уже выполнил, поэтому коммутаторы быстро занимаются продвижением кадров на основе готовых таблиц коммутации портов
• Постоянный виртуальный канал подобен выделенному каналу в том, что не требуется устанавливать соединение или разъединение

• Обмен пакетами по PVC может происходить в любой момент времени
• Но: пользователь не имеет никаких гарантий относительно действительной пропускной способности PVC
• Использование PVC обычно намного дешевле, чем аренда выделенной линии, так как пользователь делит пропускную способность сети с другими пользователями
• Режим продвижения пакетов на основе готовой таблицы коммутации портов обычно называют не маршрутизацией , а коммутацией и относят не к третьему, а ко второму (канальному) уровню стека протоколов

• При установлении соединения между конечными узлами используется специальный тип пакета – запрос на установление соединения ( Call Request ), который содержит многоразрядный адрес узла назначения
• За уменьшение служебного заголовка приходится платить невозможностью баланса трафика внутри виртуального соединения
• При отказе какого-либо канала соединение приходится также устанавливать заново

• Техника виртуальных каналов позволяет реализовать два режима продвижения пакетов – стандартный режим маршрутизации пакета на основании адреса назначения и режим коммутации пакетов на основании номера виртуального канала
• Эти режимы применяются поэтапно, причем первый этап состоит в маршрутизации всего одного пакета – запроса на установление соединения

• Техника виртуальных каналов имеет свои достоинства и недостатки по сравнению с техникой IP- или IPX-маршрутизации
• Маршрутизация каждого пакета без предварительного установления соединения эффективна для кратковременных потоков данных
• Кроме того, возможно распараллеливание трафика для повышения производительности сети при наличии параллельных путей в сети

• Быстрее отрабатывается отказ маршрутизатора или канала связи, так как последующие пакеты просто пойдут по новому пути (здесь, нужно учитывать время установления новой конфигурации в таблицах маршрутизации)
• При использовании виртуальных каналов очень эффективно передаются через сеть долговременные потоки, но для кратковременных этот режим не очень подходит, так как на установление соединения обычно уходит много времени

• Сети Frame Relay – сравнительно новые сети, которые гораздо лучше подходят для передачи пульсирующего трафика локальных сетей чем, например, сети Х.25
• Но: это преимущество проявляется только тогда, когда каналы связи приближаются по качеству к каналам локальных сетей, а для глобальных каналов такое качество обычно достижимо только при использовании оптоволоконных кабелей

• Преимущество сетей Frame Relay заключается в их низкой протокольной избыточности и дейтаграммном режиме работы, что обеспечивает высокую пропускную способность и небольшие задержки кадров
• Надежную передачу кадров эта технология не обеспечивает
• Сети Frame Relay специально разрабатывались как общественные сети для соединения частных локальных сетей
• Они обеспечивают скорость передачи данных до 2 Мбит/с

• Особенностью Frame Relay – гарантированная поддержка основных показателей качества транспортного обслуживания локальных сетей – средней скорости передачи данных по виртуальному каналу при допустимых пульсациях трафика
• Кроме Frame Relay гарантии качества обслуживания на сегодня может предоставить только технология ATM
• Остальные технологии предоставляют требуемое качество обслуживания только в режиме «с максимальными усилиями» ( best effort ), то есть без гарантий

• Стандарты F rame R elay определяют два типа виртуальных каналов – постоянные (PVC) и коммутируемые (SVC)
• Это соответствует потребностям пользователей, так как для соединений, по которым трафик передается почти всегда, больше подходят постоянные каналы
• Для соединений, которые нужны только на несколько часов в месяц, больше подходят коммутируемые каналы

• Технология Frame Relay использует для передачи данных технику виртуальных соединений, однако стек протоколов передает кадры (при установленном виртуальном соединении) по протоколам только физического и канального уровней
• Протокол канального уровня LAP-F в сетях Frame Relay имеет два режима работы – основной ( core ) и управляющий ( control )

• В основном режиме, который фактически практикуется в сегодняшних сетях Frame Relay, кадры передаются без преобразования и контроля, как и в коммутаторах локальных сетей
• За счет этого сети Frame Relay обладают весьма высокой производительностью, так как кадры в коммутаторах не подвергаются преобразованию, а сеть не передает квитанции подтверждения между коммутаторами на каждый пользовательский кадр
• Пульсации трафика передаются сетью Frame Relay достаточно быстро и без больших задержек

• При таком подходе уменьшаются накладные расходы при передаче пакетов локальных сетей, так как они вкладываются сразу в кадры канального уровня, а не в пакеты сетевого уровня, как это происходит в некоторых других технологиях
• Из-за того, что технология Frame Relay заканчивается на канальном уровне, она хорошо согласуется с идеей инкапсуляции пакетов единого сетевого протокола, например IP, в кадры канального уровня любых сетей, образующих составную

• Процедуры взаимодействия протоколов сетевого уровня с технологией Frame Relay стандартизованы, например, принята спецификация RFC 1490, определяющая методы инкапсуляции в трафик Frame Relay трафика сетевых протоколов и протоколов канального уровня локальных сетей
• Еще одна особенность Frame Relay – отказ от коррекции обнаруженных в кадрах искажений
• Frame Relay подразумевает, что конечные узлы будут обнаруживать и корректировать ошибки за счет работы протоколов транспортного или более высоких уровней

• Поле номера виртуального соединения ( Data Link Connection Identifier , DLCI) состоит из 10 битов, что позволяет использовать до 1024 виртуальных соединений
• Поле DLCI может занимать и большее число разрядов — этим управляют признаки ЕА0 и ЕА1 (Extended Address — расширенный адрес)
• Если бит в этом признаке установлен в ноль, то признак называется ЕА0 и означает, что в следующем байте имеется продолжение поля адреса, а если бит признака равен 1, то поле называется ЕА1 и показывает окончание поля адреса

• Десятиразрядный формат DLCI является основным, но при использовании трех байт для адресации поле DLCI имеет длину 16 бит, а при использовании четырех байт – 23 бита
• В любом интерфейсе Frame Relay для оконечных устройств пользователя отводится 976 адресов DLCI
• Поле данных может иметь размер до 4056 байт

• Виртуальные каналы в качестве основы построения корпоративной сети имеют один недостаток – при большом количестве точек доступа и смешанном характере связей необходимо большое количество виртуальных каналов, каждый из которых оплачивается отдельно
• В сетях с маршрутизацией отдельных пакетов, таких как TCP/IP, абонент платит только за количество точек доступа, а не за количество связей между ними

• Технология асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode, ATM) – единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг
• Они называются широкополосными сетями ISDN (Broadband-ISDN, B-ISDN)
• Технология ATM совмещает в себе подходы двух технологий — коммутации пакетов и коммутации каналов
• От первой она взяла на вооружение передачу данных в виде адресуемых пакетов
• От второй – использование пакетов небольшого фиксированного размера, в результате чего задержки в сети становятся более предсказуемыми

• С помощью техники виртуальных каналов, предварительного заказа параметров качества обслуживания канала и приоритетного обслуживания виртуальных каналов с разным качеством обслуживания удается добиться передачи в одной сети разных типов трафика без дискриминации
• Службы верхних уровней сети B-ISDN – это передача факсов, распространение телевизионного изображения, голосовая почта, электронная почта, различные интерактивные службы, например проведение видеоконференций

• Высокие скорости технологии ATM создают гораздо больше возможностей для служб верхнего уровня, которые не могли быть реализованы сетями ISDN – например, для передачи цветного телевизионного изображения необходима полоса пропускания в районе 30 Мбит/с
• Технология ISDN такую скорость поддержать не может, а для ATM это не проблема

• Разработку стандартов ATM осуществляет группа организаций под названием ATM Forum под эгидой специального комитета IEEE, а также комитеты ITU-T и ANSI
• В ATM Forum принимают участие практически все заинтересованные стороны – производители телекоммуникационного оборудования, производители оборудования локальных сетей, операторы телекоммуникационных сетей и сетевые интеграторы

• Сеть ATM имеет классическую структуру крупной территориальной сети – конечные станции соединяются индивидуальными каналами с коммутаторами нижнего уровня, которые в свою очередь соединяются с коммутаторами более высоких уровней
• Коммутаторы ATM пользуются 20-байтными адресами конечных узлов для маршрутизации трафика на основе техники виртуальных каналов

• Для частных сетей ATM определен протокол маршрутизации PNNI (Private NNI), с помощью которого коммутаторы могут строить таблицы маршрутизации автоматически
• В общедоступных сетях ATM таблицы маршрутизации могут строиться администраторами вручную или могут поддерживаться протоколом PNNI

• Коммутация пакетов происходит на основе идентификатора виртуального канала ( Virtual Channel Identifier , VCI )
• Он назначается соединению при его установлении и уничтожается при разрыве соединения
• Адрес конечного узла ATM, на основе которого прокладывается виртуальный канал, имеет иерархическую структуру, подобную номеру в телефонной сети, и использует префиксы, соответствующие кодам стран, городов, сетям поставщиков услуг и т.п.
• Это упрощает маршрутизацию запросов установления соединения, как и при использовании агрегированных IP-адресов в соответствии с техникой CIDR

• Виртуальные соединения могут быть постоянными ( Permanent Virtual Circuit , PVC) и коммутируемыми ( Switched Virtual Circuit , SVC)
• Для ускорения коммутации в больших сетях используется понятие виртуального пути — Virtual Path
• Он объединяет виртуальные каналы, имеющие в сети ATM общий маршрут между исходным и конечным узлами или общую часть маршрута между некоторыми двумя коммутаторами сети

• Идентификатор виртуального пути ( Virtual Path Identifier , VPI ) является старшей частью локального адреса и представляет собой общий префикс для некоторого количества различных виртуальных каналов
• Идея агрегирования адресов в ATM применена на двух уровнях – на уровне адресов конечных узлов (работает на стадии установления виртуального канала) и на уровне номеров виртуальных каналов (работает при передаче данных по имеющемуся виртуальному каналу)

• Соединения конечной станции ATM с коммутатором нижнего уровня определяются стандартом UNI ( User Network Interface )
• Спецификация UNI определяет структуру пакета, адресацию станций, обмен управляющей информацией, уровни протокола ATM, способы установления виртуального канала и способы управления трафиком
• В настоящее время принята версия UNI 4.0, но наиболее распространенной версией, поддерживаемой производителями оборудования, является версия UNI 3.1

• Стандарт ATM не вводит свои спецификации на реализацию физического уровня
• Он основывается на технологии SDH/SONET, принимая ее иерархию скоростей
• В соответствии с этим начальная скорость доступа пользователя сети – это скорость ОС-3 155 Мбит/с

• Организация ATM Forum определила для ATM не все иерархии скоростей SDH, а только скорости ОС-3 и ОС-12 (622 Мбит/с)
• На скорости 155 Мбит/с можно использовать не только волоконно-оптический кабель, но и неэкранированную витую пару категории 5
• На скорости 622 Мбит/с допустим только оптоволоконный кабель, причем как SMF, так и MMF

• Характеристики технологии ATM не свидетельствуют о том, что это «особенная» технология
• Это типичная технология глобальных сетей, основанная на технике виртуальных каналов
• Особенности же технологии ATM лежат в области качественного обслуживания разнородного трафика
• Это объясняется стремлением решить задачу совмещения в одних и тех же каналах связи и в одном и том же коммуникационном оборудовании компьютерного и мультимедийного трафика
• Цель: каждый тип трафика должен получить требуемый уровень обслуживания и не рассматривается как «второстепенный»

• Трафик компьютерных сетей имеет ярко выраженный асинхронный и пульсирующий характер
• Интенсивность посылки пакетов в сеть и их размер могут изменяться в широких пределах – например, коэффициент пульсаций трафика (отношения максимальной мгновенной интенсивности трафика к его средней интенсивности) протоколов без установления соединений может доходить до 200, а протоколов с установлением соединений – до 20

• Чувствительность компьютерного трафика к потерям данных высокая, так как без утраченных данных обойтись нельзя и их необходимо восстановить за счет повторной передачи
• Мультимедийный трафик, характеризуется низким коэффициентом пульсаций, высокой чувствительностью к задержкам передачи данных (отражающихся на качестве воспроизводимого непрерывного сигнала) и низкой чувствительностью к потерям данных (из-за инерционности физических процессов потерю отдельных замеров голоса или кадров изображения можно компенсировать сглаживанием на основе предыдущих и последующих значений)

• Подход, реализованный в технологии ATM, состоит в передаче любого вида трафика – компьютерного, телефонного или видео – пакетами фиксированной и очень маленькой длины в 53 байта
• Пакеты ATM называют ячейками – cell
• Поле данных ячейки занимает 48 байт, а заголовок – 5 байт

• Чтобы пакеты содержали адрес узла назначения и в то же время процент служебной информации не превышал размер поля данных пакета, в ATM применен стандартный для глобальных сетей прием – передача ячеек в соответствии с техникой виртуальных каналов с длиной номера виртуального канала в 24 бит
• Этого достаточно для обслуживания большого количества виртуальных соединений каждым портом коммутатора глобальной сети ATM

• Для пакета, состоящего из 53 байт, при скорости в 155 Мбит/с время передачи кадра на выходной порт составляет менее 3 мкс
• Эта задержка не очень существенна для трафика, пакеты которого должны передаваться каждые 125 мкс
• Выбор для передачи данных любого типа небольшой ячейки фиксированного размера еще не решает задачу совмещения разнородного трафика в одной сети, а только создает предпосылки для ее решения

• Для полного решения названной задачи ATM привлекает и развивает идеи заказа пропускной способности и качества обслуживания, реализованные в технологии Frame Relay
• Однако сеть Frame Relay изначально была предназначена для передачи только пульсирующего компьютерного трафика
• Разработчики ATM проанализировали всевозможные образцы трафика, создаваемые различными приложениями, и выделили 4 основных класса трафика
• Для них были разработаны различные механизмы резервирования и поддержания требуемого качества обслуживания

• Класс трафика (называемый также классом услуг – service class ) качественно характеризует требуемые услуги по передаче данных через сеть ATM
• Если приложение указывает сети, что требуется, передача голосового трафика, то из этого становится ясно, что важными для пользователя будут такие показатели качества обслуживания, как задержки и вариации задержек ячеек, существенно влияющие на качество переданной информации — голоса или изображения, а потеря отдельной ячейки с несколькими замерами не так уж важна, так как воспроизводящее голос устройство может аппроксимировать недостающие замеры и качество пострадает не слишком

• Требования к синхронности передаваемых данных очень важны для многих приложений – не только голоса, но и видеоизображения, и наличие этих требований стало первым критерием для деления трафика на классы
• Другим важным параметром трафика, существенно влияющим на способ его передачи через сеть, является величина его пульсаций
• Разработчики ATM решили выделить два различных типа трафика в отношении этого параметра – трафик с постоянной битовой скоростью ( Constant Bit Rate , CBR) и трафик с переменной битовой скоростью ( Variable Bit Rate , VBR)

• К разным классам были отнесены трафики, порождаемые приложениями, использующими для обмена сообщениями протоколы с установлением соединений и без установления соединений
• В первом случае данные передаются самим приложением достаточно надежно, как это обычно делают протоколы с установлением соединения, поэтому от сети ATM высокой надежности передачи не требуется
• Во втором случае приложение работает без установления соединения и восстановлением потерянных и искаженных данных не занимается, что предъявляет повышенные требования к надежности передачи ячеек сетью ATM

• В результате было определено пять классов трафика, отличающихся следующими качественными характеристиками:

• наличием или отсутствием пульсации трафика, то есть трафики CBR или VBR требованием к синхронизации данных между передающей и принимающей сторонами типом протокола, передающего свои данные через сеть ATM, – с установлением соединения или без установления соединения (только для случая передачи компьютерных данных)
• наличием или отсутствием пульсации трафика, то есть трафики CBR или VBR
• требованием к синхронизации данных между передающей и принимающей сторонами
• типом протокола, передающего свои данные через сеть ATM, – с установлением соединения или без установления соединения (только для случая передачи компьютерных данных)

• Основные характеристики классов трафика ATM приведены на следующем слайде

• Класс A - CBR, необходимы синхронизация и установление соединения. Примеры: голос, телевизионные изображения
• Класс B - VBR, необходимы синхронизация и установление соединения. Примеры: компрессированные голос, телевизионные изображения
• Класс C - VBR, без синхронизации, необходимо установление соединения. Примеры: TCP-трафик, X.25-трафик и др.
• Класс D - VBR, Без синхронизации и установления соединения. Примеры: UDP-трафик, SNMP-трафик и др.
• Класс X - Тип трафика и его параметры определяются пользователем

• Одних качественных характеристик, задаваемых классом, для описания требуемых услуг недостаточно
• В ATM для каждого класса трафика определен набор количественных параметров, которые задает приложение
• Для класса А необходимо указать постоянную скорость, с которой приложение будет посылать данные в сеть
• Для класса В – максимально возможную скорость, среднюю скорость и максимально возможную пульсацию
• Для голосового трафика можно не только указать на важность синхронизации между передатчиком и приемником, но и количественно задать верхние границы задержки и вариации задержки ячеек

• Соглашение между приложением и сетью ATM - трафик-контракт
• Основным его отличием от соглашений, применяемых в Frame Relay, является выбор одного из нескольких определенных классов трафика, для которого наряду с параметрами пропускной способности трафика могут указываться параметры задержек ячеек, а также параметр надежности доставки ячеек
• В сети Frame Relay класс трафика один, и он характеризуется только параметрами пропускной способности

• Если для приложения не критично поддержание параметров пропускной способности и качество обслуживания, оно может отказаться от их задания этих, указав признак « Best Effort » в запросе на установление соединения
• Этот тип получил название трафика с неопределенной битовой скоростью — Unspecified Bit Rate , UBR

• После заключения трафик-контракта, который относится к определенному виртуальному соединению, в сети ATM работает несколько протоколов и служб, обеспечивающих нужное качество обслуживания
• Для трафика UBR сеть выделяет ресурсы «по возможности», т.е. те, которые в данный момент свободны от использования виртуальными соединениями, заказавшими определенные параметры качества обслуживания

• уровень адаптации уровень ATM физический уровень

• Протокол ATM работает с ячейками следующего формата:
• Поле Управление потоком ( Generic Flow Control ) используется только при взаимодействии конечного узла и первого коммутатора сети (его точные функции не определены)
• Поля Идентификатор виртуального пути ( VitualPath Identifier , VPI) и Идентификатор виртуального канала ( Vitual Channel Identifier , VCI) занимают соответственно 1 и 2 байта (эти поля задают номер виртуального соединения, разделенный на старшую VPI и младшую VCI части

• Поле Идентификатор типа данных ( Payload Type Identifier , PTI ) состоит из 3 бит и задает тип данных, переносимых ячейкой, – пользовательские или управляющие, а один из них используется для указания перегрузки в сети – он называется Explicit Congestion Forward Identifier , EFCI – он передает информацию о перегрузке по направлению потока данных

• Поле Приоритет потери кадра ( Cell Loss Priority , CLP) играет в данной технологии ту же роль, что и поле DE в технологии Frame Relay – в нем коммутаторы ATM отмечают ячейки, которые нарушают соглашения о параметрах качества обслуживания, чтобы удалить их при перегрузках сети (ячейки с CLP=0 являются для сети высокоприоритетными , а ячейки с CLP=1 – низкоприоритетными)

• Поле Управление ошибками в заголовке ( Header Error Control , НЕС) содержит контрольную сумму, вычисленную для заголовка ячейки (контрольная сумма позволяет не только обнаруживать ошибки, но и исправлять все одиночные ошибки, а также некоторые двойные)

• Для поддержания требуемого качества обслуживания различных виртуальных соединений и рационального использования ресурсов в сети на уровне протокола ATM реализовано несколько служб, предоставляющих услуги различных категорий ( service categories ) по обслуживанию пользовательского трафика

• На уровне протокола ATM определено пять категорий услуг, которые поддерживаются одноименными службами:

• CBR — услуги для трафика с постоянной битовой скоростью rtVBR — услуги для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдения средней скорости передачи данных и синхронизации источника и приемника nrtVBR — услуги для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдения средней скорости передачи данных и не требующего синхронизации источника и приемника
• CBR — услуги для трафика с постоянной битовой скоростью
• rtVBR — услуги для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдения средней скорости передачи данных и синхронизации источника и приемника
• nrtVBR — услуги для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдения средней скорости передачи данных и не требующего синхронизации источника и приемника

• На уровне протокола ATM определено пять категорий услуг, которые поддерживаются одноименными службами (продолжение):

• ABR — услуги для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдения некоторой минимальной скорости передачи данных и не требующего синхронизации источника и приемника UBR — услуги для трафика, не предъявляющего требований к скорости передачи данных и синхронизации источника и приемника
• ABR — услуги для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдения некоторой минимальной скорости передачи данных и не требующего синхронизации источника и приемника
• UBR — услуги для трафика, не предъявляющего требований к скорости передачи данных и синхронизации источника и приемника

• Названия большинства категорий услуг совпадают с названием типов пользовательского трафика, для обслуживания которого они разработаны, но необходимо понимать, что сами службы уровня ATM и их услуги – это внутренние механизмы сети ATM, которые экранируются от приложения

• Протокол Classical IP является первым по времени появления протоколом, определившим способ работы составной IP-сети в том случае, когда одна из промежуточных сетей работает по ATM
• Из-за классической концепции подсетей протокол и получил свое название — Classical

• В соответствии со спецификацией Classical IP одна сеть ATM может быть представлена в виде нескольких IP-подсетей, так называемых логических подсетей ( Logical IP Subnet , LIS)
• Все узлы одной LIS имеют общий адрес сети
• Как и в классической IP-сети, весь трафик между подсетями обязательно проходит через маршрутизатор, хотя и существует принципиальная возможность передавать его непосредственно через коммутаторы ATM, на которых построена сеть ATM
• Маршрутизатор имеет интерфейсы во всех LIS, на которые разбита сеть ATM

• Решение о введении логических подсетей связано с необходимостью обеспечения традиционного разделения большой сети ATM на независимые части, связность которых контролируется маршрутизаторами
• К этому привыкли сетевые интеграторы и администраторы

• Очевидный недостаток – маршрутизатор должен быть достаточно производительным для передачи высокоскоростного трафика ATM между логическими подсетями, в противном случае он станет узким местом сети
• В связи с повышенными требованиями по производительности, предъявляемыми сетями ATM к маршрутизаторам, многие ведущие производители разрабатывают или уже разработали модели маршрутизаторов с общей производительностью в несколько десятков миллионов пакетов в секунду

• В локальных сетях технология ATM применяется обычно на магистралях, где хорошо проявляются такие ее качества, как:

• масштабируемая скорость (выпускаемые сегодня корпоративные коммутаторы ATM поддерживают на своих портах скорости 155 и 622 Мбит/с) качество обслуживания (для этого нужны приложения, которые умеют запрашивать нужный класс обслуживания) петлевидные связи, которые позволяют повысить пропускную способность и обеспечить резервирование каналов связи
• масштабируемая скорость (выпускаемые сегодня корпоративные коммутаторы ATM поддерживают на своих портах скорости 155 и 622 Мбит/с)
• качество обслуживания (для этого нужны приложения, которые умеют запрашивать нужный класс обслуживания)
• петлевидные связи, которые позволяют повысить пропускную способность и обеспечить резервирование каналов связи

• Сегодня основной потребитель территориальных коммутаторов ATM – это Internet
• Коммутаторы ATM используются как гибкая среда коммутации виртуальных каналов между IP-маршрутизаторами, которые передают свой трафик в ячейках ATM
• Сети ATM оказались более выгодной средой соединения IP-маршрутизаторов, чем выделенные каналы SDH, так как виртуальный канал ATM может динамически перераспределять свою пропускную способность между пульсирующим трафиком клиентов IP-сетей

• Главные соперники технологии ATM – GigabitEthernet и 10GigabitEthernet
• С самого начала технология 10Gigabit Ethernet была ориентирована не только на десятикратное увеличение скорости соединений
• Предусматривались также обратная совместимость и полная интероперабельность с оборудованием Ethernet, обеспечивающим пропускную способность 10/100/1000 Мбит/с

• Но добиться реального десятикратного роста пропускной способности в стандарте 802.3ae и 802.3an не так просто, как может показаться
• Существенные различия между технологиями 10/100/1000 Мбит/с и 10G Ethernet на подуровне MAC не позволяют постоянно поддерживать быстродействие канала на уровне 10 Гбит/с

• В сетях 10/100 Ethernet и Gigabit Ethernet механизмы MAC работают в линейном режиме
• Данные пересылаются последовательными сериями как в прямом, так и в обратном направлении, а все начальные и конечные управляющие сообщения (включая тактовые и синхронизационные сигналы) встраиваются в общий поток
• С технологией 10G Ethernet все гораздо сложнее

• Чтобы довести пропускную способность до 10 Гбит/с, разработчики из IEEE изменили способ интерпретации сигналов на уровне MAC
• Вместо генерации последовательности серий в сетях 10G Ethernet информация на уровне MAC обрабатывается параллельно
• Каждый из маршрутов передачи и приема включает в себя четыре пути прохождения данных

• Кадры Ethernet четко определяются начальными и конечными границами, или разделителями
• Они помечаются специальными символами и 12-байтным межпакетным промежутком ( Interpacket Gap , IPG ), который содержит информацию о минимальном пространственном либо временном интервале между пакетами

• Разработчики стандарта 802.3ae предложили весьма элегантное решение: стартовый управляющий символ или самый первый байт нового кадра данных обязательно перемещается по пути 0
• Но: в этом случае усложняется управление параметром IPG, что в свою очередь влияет на производительность
• Тем не менее ассоциация IEEE предложила производителям три способа решения данного вопроса: 1) увеличение; 2) сокращение и 3) усреднение размера промежутка IPG

• Если конечный символ предыдущего пакета приходится на 12 ячейку 12-байтного IPG, на уровне MAC ничего не происходит
• Базовый размер IPG сохраняется, а начальный символ следующего пакета автоматически выбирается с позиции A пути 0
• Если конечный символ предыдущего пакета находится в другой ячейке, контроллер MAC-подуровня добавляет к IPG соответствующее количество байт, чтобы гарантировать размещение стартового символа следующего пакета на позиции A пути 0

• Таким образом, размер IPG варьируется от 12 до 15 байт (12-байтный «базовый» минимум плюс символы-заполнители)
• Увеличение размеров IPG приводит к снижению пропускной способности соединения 10G Ethernet по крайней мере на 10%

• Уменьшение IPG за счет устранения средней колонки неиспользуемых байтов обеспечивает дополнительный 5-процентный прирост пропускной способности канала 10G Ethernet
• Точное значение увеличения производительности зависит от длины пакета
• Данный режим представляет собой сочетание двух предыдущих способов
• Он предусматривает применение специального счетчика, который отслеживает количество добавляемых или удаляемых байтов (их может быть от 0 до 3)
• В одних случаях уровень MAC будет добавлять, а в других – удалять байты

• В конечном счете средний размер параметра IPG в сети 10G Ethernet останется равным 12 байт
• Благодаря усреднению этого значения порт 10G Ethernet использует доступную ему пропускную способность на 100%, причем гарантируется отсутствие потерь производительности

• 40-гигабитный Ethernet (или 40GbE) и 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE) – стандарты Ethernet разрабатывавшиеся под патронатом IEEE с ноября 2007 по июнь 2010 года группой P802.3ba Ethernet Task Force
• Эти стандарты обеспечивают скорость передачи кадров в 40 и 100 гигабит в секунду при передаче через несколько 10- или 25-гигабитных линий
• Итоговая версия стандартов известна под названием IEEE 802.3ba-2010 и принята в июне 2010 года

• Стандарты 40/100-гигабитного Ethernet содержат в себе ряд различных стандартов физического уровня (PHY)
• Сетевые устройства могут реализовываться различными типами PHY путем подключения к PHY-модулю
• Модули использующие оптоволокно не стандартизированы в 802.3, но находятся в пределах договоренностей к мульти-источникам (MSAs)
• Единственный стандартизированный модуль, поддерживающий и 40 и 100-гигабитный Ethernet – это CFP MSA, который был принят для расстояний 100 и более метров
• Модули QSFP и CXP обеспечивают работу на ближних дистанциях
• Цели стандарта также заявляют, что будут поддерживаться только полнодуплексные операции

• Другие цели стандартов, касающиеся электронной части:

• Преемственность кадров Ethernet стандарта 802.3 Преемственность минимума и максимума размера кадра ( FrameSize ) в текущей редакции стандарта 802.3 Поддержка в службах интерфейса MAC частоты появления ошибок в разряде с показателем 10 −12 и выше Обеспечение соответствующей поддержки Оптических Транспортных Сетей Поддержку для MAC скоростей передачи данных в 40 и 100 гигабит в секунду Обеспечение работы согласно Спецификации физического уровня (PHY) для работы через одномодовое оптическое волокно, кабель OM3 многомодовое оптическое волокно, готовые кабели использующих медные проводники и через основную плату
• Преемственность кадров Ethernet стандарта 802.3
• Преемственность минимума и максимума размера кадра ( FrameSize ) в текущей редакции стандарта 802.3
• Поддержка в службах интерфейса MAC частоты появления ошибок в разряде с показателем 10 −12 и выше
• Обеспечение соответствующей поддержки Оптических Транспортных Сетей
• Поддержку для MAC скоростей передачи данных в 40 и 100 гигабит в секунду
• Обеспечение работы согласно Спецификации физического уровня (PHY) для работы через одномодовое оптическое волокно, кабель OM3 многомодовое оптическое волокно, готовые кабели использующих медные проводники и через основную плату

• http://www.networkworld.com/news/2009/111909-100g-ethernet-cheatsheet.html
• http://www.ieee802.org/3/ba/PAR/par_0308.pdf
• IEEE P802.3ba 40Gb/s and 100Gb/s Ethernet Task Force - http://www.webcitation.org/5k74bUEXk
• На пути к Terabit Ethernet - http://ko.com.ua/node/42926
• http://www.networkworld.com/news/2009/111909-100g-ethernet-cheatsheet.html
• http:// ru.wikipedia.org / wiki / Frame_relay

• Филимонов, А.Ю. Построение мультисервисных сетей Ethernet / А.Ю.Филимонов. – СПб.: BHV-СПб, 2007. – 592 с.
• Боккер, П. ISDN. Цифровая связь с интеграцией служб. Понятия, методы, системы. / П.Боккер. – М.: Радио и связь, 1991.
• http://ru.wikipedia.org/wiki/B-ISDN
• http://ru.wikipedia.org/wiki/Asynchronous_Transfer_Mode
• Руководство по технологиям объединённых сетей = Internetworking Technologies Handbook. – М.: «Вильямс», 2005. – С. 1040.
• http://ru.wikipedia.org/wiki/SONET
• http:// en.wikipedia.org / wiki / Terabit_Ethernet