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

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

Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт 1 Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт DLCI Кадр Виртуальный канал

Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт 1 Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт К1К2 Таблица коммутации К Входная метка Входной порт Выходная метка Выходной порт

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 год (опыт сетей Datapac, Tymnet и Telenet). Проект пересматривался МККТТ в 1976, 1978 и 1984 гг. Асинхронный трафик терминалов преобразуется в пакеты, в которых биты передаются синхронно Большое внимание уделено процедурам контроля ошибок и подтверждения достоверности передачи Три уровня протоколов: физический: Х.21 и Х.21bis (RS-232, RS-422, V.35) канальный: LAP-B (подмножество HDLC) сетевой: Х.25/3 Не определены алгоритмы маршрутизации Адресация - стандарт Х.121 ZXXX XX...XX - всего 14 цифр (Z=2,3,...,7 X=0,1,...,9)

Архитектура сетей X.25

X.25 Компьютер X.25 Коммутатор X.25 LAP-B X.21 Протоколы сетей Х.25 Switched Virtual Channel, SVC – коммутируемый виртуальный канал Permanent Virtual Channel, PVC – постоянный виртуальный канал

Сети Frame Relay Стандарт МККТТ комитета I Q.921 (ANSI комитет Т1.606) Frame Relay - побочный продукт ISDN, использует скорости канала Т-1 или Е- 1 (1.544 Мб/с или Мб/с) для асинхронной передачи пакетов Стандарт Frame Relay имеет 2 версии: версия 1 - только постоянные виртуальные каналы(PVC) версия 2 - плюс коммутируемые виртуальные каналы (SVC) Стек Frame Relay Q.921 Физический уровень Стек X.25 X.25 LAP-B 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 long -> C = Cсредн. Пакет от M1 до M2 байт Трафик Variable Bit Rate Скорость меняется от 0 до Cпротокола Примеры: передача файлов, компрессированные голос и видео T 2 -> C = Cпрот. T 1 -> C = 0 Пульсация - период T2 Измеряется в: Сек - длительность пульсации Байтах (burst size) - объем данных в импульсе Коэффициент пульсации = С прот. /С средн.

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

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

Параметры QoS по задержкам: - средняя задержка (delay) - вариация задержки (jitter) Задержка1 Задержка 2 Delay = ( t i)/N – математическое ожидание Jitter = 1/N ( t i -delay) 2 - коэффициент вариации Только АТМ !

Чувствительность приложений к потерям данных Чувствительные к потерям приложения Передача дискретных данных - текст, числа, неподвижные изображения - при потере пакета данные становятся частично или полностью обесцененными - необходима повторная передача Устойчивые к потерям приложения Передача аналоговой информации - голос,видео - инерционность процессов позволяет при небольшом проценте потерь восстановить потерянные данные по соседним

Параметры QoS по уровню потерь данных Процент потерянных пакетов (кадров, ячеек) - Cell Lost Ratio в АТМ Процент искаженных кадров

Принципы работы АТМ (термин введен Bell Labs в 1968 году) Сеть АТМ состоит из конечных станций и коммутаторов, которые передают между конечными станциями пакеты (cell) фиксированной длины - 53 байта. Стандарты АТМ разрабатываются организацией АТМ Forum Цели технологии АТМ: одновременная передача различных типов данных (голос, видео, данные компьютеров и ЛВС) предоставление пропускной способности по требованию использование одной и той же технологии как для локальных, так и для глобальных сетей

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

Прикладной уровень PHY ATM AAL1-5 TCP/IP, IPX, APPN Прикладной уровень PHY ATM AAL1-5 TCP/IP, IPX, APPN ATM PHY ATM PHY Конечный узел АТМ Коммутатор АТМ/ Коммутатор АТМ Распределение протоколов АТМ по узлам сети

Формат кадра АТМ Значение идентификаторов VPI и VCI устанавливаются для виртуального соединения двух конечных станций: постоянно, администратором: Permanent Virtual Circuit временно (динамическая коммутация): Switched Virtual Circuit

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

Рациональное использование каналов в АТМ

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

Характеристики маршрутизаторов Уровень протоколов маршрутизации Поддерживаемые сетевые протоколы: IP, CONS и CLNS OSI, IPX, AppleTalk, DECnet, Banyan VINES, Xerox XNS Поддерживаемые протоколы маршрутизации: IP RIP, IPX RIP, NLSP, OSPF, IS-IS OSI, EGP, BGP, VINES RTP, AppleTalk RTMP Поддерживаемые интерфейсов локальных и глобальных сетей для локальных сетей Etheret, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN и ATM для глобальных сетей физические интерфейсы последовательных линий (serial lines): RS-232, Rs-449/422, RS-530, V.35, HSSI, T1, G.703(E1), T3/E3, SONET/SDH протоколы HDLC, PPP, X.25, frame relay, ISDN, АТМ Общая производительность маршрутизатора, измеряемая в пакетах в секунду (обычно дается для пакетов Ethernet 64 байта) Диапазон: от 5000 п/с до миллионов п/с Внутренняя организация и конструктивное исполнение Мультипроцессорные архитектуры (симметричные и ассиметричные) Модульное исполнение Отказоустойчивые решения

Дополнительные функции маршрутизаторов при работе по коммутируемым каналам 1. Пропускная способности по требованию (bandwidth on demand) Маршрутизатор устанавливает соединение только при наличии пакетов для удаленной сети Экономит затраты при повременной оплате канала 2. Спуфинг (spoofing) Технология "обмана" маршрутизатором серверов и клиентов, постоянно обменивающихся служебными сообщениями Маршрутизатор передает служебные сообщения по глобальному каналу гораздо реже, чем в локальные сети необходимо применять для стека Novell и протокола NetBIOS 3. Сжатие пакетов некоторые производители обеспечивают коэффициент сжатия до 8:1 за счет компрессии данных компрессия часто выполняется по собственным алгоритмам, несовместимым с алгоритмами других фирм 4. Сегментация пакетов - позволяет разделять большие передаваемые пакеты и использовать для их передачи сразу две телефонные линии

Взаимодействие слоев маршрутизаторов и коммутаторов в современных сетях Традиционный способ - сеть коммутаторов используется для связи с территориально соседним маршрутизатором Результат - большое число хопов - медленное продвижение пакета

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

1 вариант – использование PVC Создается полносвязная (mesh) топология – каждый маршрутизатор связан PVC с каждым Недостаток – плохо масштабируемая сеть – слишком много виртуальных каналов, трудно поддерживать и модифицировать Сети с виртуальными каналами

1 вариант – использование PVC – логическая структура Каждый виртуальный канал – отдельный логический интерфейс (subinterface) – fr0/0, fr0/1, fr0/2, … Сети с виртуальными каналами

1 вариант – использование PVC – логическая структура Пример конфигурирования Сети с виртуальными каналами interface fr0/0 ip address ip ospf network [point-to-point] encapsulation frame-relay neighbour frame-relay map ip interface fr0/1 ip address ip ospf network [point-to-point] encapsulation frame-relay neighbour frame-relay map ip

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

2 вариант – использование SVC Каждый маршрутизатор может связяться с каждым – установив SVC и разорвав соединение, когда данные долго не поступают в данном направлении. Аналог полносвязных PVC, лучше масштабируется Недостаток – долгое время установления соединения Плохо для кратковременных потоков Сети с виртуальными каналами

Задание arp-соответствия между IP- адресом и ATM-адресом Map-list a ip atm-nsap