Велихов А.В. , Строчников К.С., Кошкин. Б.Л. Компьютерные сети: Учебное пособие по администрированию локальных и объединенных сетей
Подождите немного. Документ загружается.
ализован как автономное устройств, то он подключает к ТА через стан
дартный интерфейс физического уровня.
Следующей точкой соединения в сети ISDN, расположенной за
пределами устройств ТЕ1 и ТЕ2, является NT1 или NT2. Это устройства
завершения работы сети, которые подключают четырехпроводной або
нентский монтаж к традиционному контуру двухпроводной локальной
сети. В Северной Америке NT1 является устройством «оборудования по
сылок заказчика» (customer premises equipment) (CPE). В большинстве
других частей света NT1 является частью сети, обеспечиваемой коммер
ческими сетями связи. NT2 является более сложным устройством, кото
рое обычно применяется в «частных цифровых телефонных станциях с
выходом в общую сеть» (PBX), и выполняет функции протоколов и услу
ги по концентрации данных. Существует также устройство NT1/2; это от
дельное устройство, которое сочетает функции NT1 и NT2.
В ISDN задано определенное число контрольных точек. Эти кон
трольные точки определяют логические интерфейсы между функцио
нальными группировками, такими, как ТА и NТ1. Контрольными
точками ISDN являются точки «R» (контрольная точка между неспециа
лизированным оборудованием ISDN и ТА), «S» (контрольная точка меж
ду терминалами пользователя и NT2), «Т» (контрольная точка между уст
ройствами NT1 и NT2) и «U» (контрольная точка между устройствами
NT1 и оборудованием завершения работы линии в коммерческих сетях
связи). Контрольная точка «U» имеет отношение только к Северной Аме
рике, где функция NT1 не обеспечивается коммерческими сетями связи.
Услуги ISDN
Услуги «Интерфейса базовой скорости» (Basic Rate Interface) (BRI),
обеспечиваемые ISDN, предлагают два Вканала и один Dканал (2B+D).
Обслуживание Вканалом BRI осуществляется со скоростью 64 Kb/сек;
оно предназначено для переноса управляющей информации и информа
ции сигнализации, хотя при определенных обстоятельствах может под
держивать передачу информации пользователя. BRI обеспечивает также
управление разметкой и другие непроизводительные операции, при этом
общая скорость передачи битов доходит до 192 Kb/сек.
Услуги «Интерфейса первичной скорости» ISDN (Primary Rate
Interface) (PRI) предлагают 23 Вканала и один Dканал в Северной Аме
рике и Японии, обеспечивающие общую скорость передачи битов 1.544
Mb/сек (каналD PRI работает на скорости 64 Kb/сек). PRI ISDN в Евро
пе, Австралии и других частях света обеспечивает 30 Вканалов и один 64
Kb/сек Dканал и общую скорость интерфейса 2.048 Mb/сек. Специфи
кацией физического уровня PRI является CCITT 1.431.
Уровень 1
Лекция 2: Объединенные сети
118
Форматы блока данных физического уровня (Уровень 1) ISDN раз
личаются в зависимости от того, является блок данных отправляемым за
пределы терминала (из терминала в сеть) или входящим в пределы терми
нала (из сети в терминал). Длина блоков данных равна 48 битам, из кото
рых 36 бит представляют информацию.
Физически к одной цепи может быть подключено множество уст
ройств пользователей ISDN. Для такой конфигурации столкновения мо
гут быть результатом одновременной передачи двух терминалов. Поэтому
ISDN предусматривает средства для определения конфликтов в канале
связи.
Уровень 2
Уровнем 2 протокола обмена сигналами ISDN является Link Access
Procedure, D channel (Процедура доступа к каналу связи, Dканал), изве
стная также как LAРD. LAPD аналогична «Управлению каналом переда
чи данных высокого уровня» (HDLC) и «Процедуре доступа к каналу свя
зи, сбалансированной» (LAPB). Как видно из раскрытия его акронима,
LAPD используется в Dканале для того, чтобы обеспечить поток и соот
ветствующий прием управляющей и сигнализирующей информации.
Формат блока данных LAPD очень похож на формат HDLC; также, как
НDLC, LAPD использует блок данных супервизора, информационный и
и непронумерованный блоки данных.
Поля «флаг» (flag) и «управление» (control) LAPD идентичны этим
полям у HDLC. Длина поля «адрес» LAPD может составлять один или два
байта. Если в первом байте задан бит расширенного адреса (ЕА), то адрес
состоит из одного байта; если он не задан, то адрес состоит из двух бай
тов. Первый байт адресного поля содержит servise access point identifier
(SAPI) (идентификатор точки доступа к услугам), который идентифици
рует главный вход. Бит C/R указывает, содержит ли блок данных коман
ду или ответный сигнал. Поле «идентификатора конечной точки терми
нала» (terminal endpoint identifier) (TEI) указывает, является ли терминал
единственным или их много. Этот идентификатор является единствен
ным из перечисленных выше, который указывает на широковещание.
Уровень 3
Для передачи сигналов ISDN используются две спецификации
Уровня 3: CCITT 1.450 (известная также как CCITT Q.930) и CCITT 1.451
(известная также как SSITT Q.931). Вместе оба этих протокола обеспечи
вают соединения пользовательпользователь, соединения с коммутацией
каналов и с коммутацией пакетов. В них определены разнообразные со
общения по организации и завершению обращения, информационные и
смешанные сообщения, в том числе SETUP (Установка), CONNECT
Лекция 2: Объединенные сети
119
(Подключение), RELEASE (Отключение), USER INFORMATION (Ин
формация пользователя), CANCEL (Отмена), STATUS (Состояние) и
DISCONNECT (Разъединять). Эти сообщения функционально схожи с
сообщениями, которые обеспечивает протокол Х.25.
SDLC и его производные
IBM разработала протокол Synchronous DataLink Control (SDLC)
(Управление синхронным каналом передачи данных) в середине 1970 гг.
для применения в окружениях Systems Network Architecture (SNA) (Архи
тектура системных сетей). SDLC был первым из протоколов канального
уровня нового важного направления, базирующегося на синхронном бит
ориентированном режиме работы. По сравнению с синхронным, ориен
тированным по символам (например, Bisynk фирмы IBM) и синхронным,
с организацией счета байтов (например, Digital Data Communications
Message Protocol — Протокол Сообщений Цифровой Связи) протокола
ми, биториентированные синхронные протоколы являются более эф
фективными и гибкими, и очень часто более быстродействующими.
После разработки SDLC компания IBM представила его на рассмо
трение в различные комитеты по стандартам. Международная Организа
ция по Стандартизации (ISO) модифицировала SDLC с целью разработ
ки протокола HDLC (Управление каналом связи высокого уровня).
Впоследствии Международный консультативный комитет по телеграфии
и телефонии (CCITT) модифицировал HDLC с целью создания «Проце
дуры доступа к каналу» (LAP), а затем «Процедуры доступа к каналу, сба
лансированной» (LAPB). Институт инженеров по электротехнике и ра
диоэлектронике (IEEE) модифицировал HDLC, чтобы разработать IEEE
802.2. Каждый из этих протоколов играет важную роль в своей области.
SDLC остается основным протоколом канального уровня SNA для
каналов глобальных сетей.
Основы технологии
SDLC поддерживает разнообразные типы соединений и топологий.
Он может применяться в сетях с двухточечными (непосредственными) и
многоточечными связями, со связанным и несвязанным носителем, с
полностью и наполовину дублированными средствами передачи, с ком
мутацией цепей и коммутацией пакетов.
SDLC идентифицирует два типа сетевых узлов:
n Первичный
Управляет работой других станций (называемых вторичными).
Первичный узел опрашивает вторичные в заранее заданном порядке. По
сле этого вторичные узлы могут передавать, если у них имеются исходя
Лекция 2: Объединенные сети
120
щие данные. Первичный узел также устанавливает каналы и завершает их
работу, и управляет каналом во время его функционирования.
n Вторичные
Управляются первичным узлом. Вторичные узлы могут только от
сылать информацию в первичный узел, но не могут делать этого без по
лучения разрешения от первичного узла.
Первичные и вторичные узды SDLC могут быть соединены в соот
ветствии со следующими четырьмя основными конфигурациями:
n Pointtopoint (двухточечная). Предполагает только два узла:
один первичный и один вторичный.
n Multipoint (многоточечная). Включает в себя один
первичный и множество вторичных узлов.
n Loop (контур). Подразумевает топологию контура, когда
первичный узел соединяется с первым и последним
вторичными узлами. Промежуточные вторичные узлы,
отвечая на запросы первичного узла, передают сообщения
друг через друга.
n Hub goahead (готовый вперед). Предполагает наличие
входного и выходного каналов. Первичный узел использует
выходной канал для связи со вторичными узлами.
Вторичные узлы используют входной канал для связи в
первичным. Входной канал соединяется с первичным узлом
через каждый вторичный по схеме гирляндной цепи.
Форматы блока данных
Блоки данных SDLC ограничены уникальной структурой «флага»
(flag). Поле «адрес» (address) всегда содержит адрес вторичного узла, за
действованного в текущей связи. Так как первичный узел является либо
источником связи, либо пунктом назначения, нет необходимости вклю
чать его адрес — он заранее известен всем вторичным узлам.
«Управляющее» (control) поле использует три разных формата в за
висимости от использованного типа блока данных SDLC. Описание трех
типов блока данных SDLC дается ниже:
Информационные блоки данных (Information (I) frames)
Эти блоки данных содержат информацию высших уровней и опре
деленную управляющую информацию (необходимую для работы с пол
ным дублированием). Номера последовательностей отправки и приема и
бит «опроса последнего» (P/F) выполняют функции управления потоком
информации и неисправностями. Номер последовательности отправки
(send sequence number) относится к номеру блока данных, который дол
Лекция 2: Объединенные сети
121
жен быть отправлен следующим. Номер последовательности приема
(receive sequence number) обеспечивает номер блока данных, который дол
жен быть принят следующим. При полностью дублированном диалоге как
отправитель, так и получатель хранят номера последовательностей от
правки и приема. Первичный узел использует бит P/F, чтобы сообщить
вторичному узлу, требует он от него немедленно ответного сигнала или
нет. Вторичный узел использует этот бит для того, чтобы сообщить пер
вичному, является текущий блок данных последним или нет в текущей
ответной реакции данного вторичного узла.
Блоки данных супервизора (Supervisory (S) frames)
Эти блоки данных обеспечивают управляющую информацию. У них
нет информационного поля. Блоки данных супервизора запрашивают и
приостанавливают передачу, сообщают о состоянии и подтверждают при
ем блоков данных «I».
Непронумерованные блоки банных (Unnumbered (U) frames)
Как видно из названия, эти блоки данных не упорядочены. Они мо
гут иметь информационное поле. Блоки данных «U» используются для
управляющих целей. Например, они могут определять одно или двубай
товое поле управления, инициализировать вторичные узлы и выполнять
другие аналогичные функции.
Последовательность проверки блока данных (frame check sequence)
(FCS) предшествует ограничителю завершающего флага. FCS обычно яв
ляется остатком расчета «проверки при помощи циклического избыточ
ного кода» (cyclic redundency check) (CRC). Расчет CRC выполняется по
вторно получателем. Если результат отличается от значения,
содержащегося в блоке данных отправителя, считается, что имеет место
ошибка.
В типичной конфигурации сети, базирующейся на SDLC, контрол
лер организации связи IBM (раньше называвшийся групповым контрол
лером) на отдаленном пункте подключен к «немым» терминалам и к сети
Token Ring. На местном вычислительном центре главная вычислительная
машина IBM подключена (через оборудование подключения каналов) к
фронтальному процессору (FEP), который может также иметь связи с ме
стными локальными сетями Token Ring и стержнем SNA. Оба пункта со
единены с помощью арендуемой, базирующейся на SDLC, 56Kb/сек
линии.
Производные протоколы
Несмотря на то, что в HDLC не вошли несколько характеристик,
используемых в SDLC, он повсеместно считается некой суперразновид
ностью SDLC, совместимой с ним. LAP считается подразновидностью
HDLC. LAPB был разработан, чтобы обеспечить продолжение совмести
Лекция 2: Объединенные сети
122
мости с HDLC. IEEE 802.2 является модификацией HDLC для окружений
LAN.
HDLC
Формат блока данных HDLC такой же, как у SDLC; поля HDLC
обеспечивают те же функциональные возможности, что и соответствую
щие поля SDLC. Кроме того, также, как и SDLC, HDLC обеспечивает
синхронный режим работы с полным дублированием.
HDLC имеет несколько незначительных отличий от SDLC. Вопер
вых, HDLC имеет вариант для 32х битовых контрольных сумм. Вовто
рых, в отличие от SDLC, HDLC не обеспечивает конфигурации «loop» и
«hub goahead». Главным различием между HDLC и SDLC является то,
что SDLC обеспечивает только один режим передачи, в то время как
HDLC обеспечивает три. HDLC обеспечивает следующие три режима пе
редачи:
Режим нормальной ответной реакции (NRM)
SDLC также использует этот режим. В этом режиме вторичные уз
лы не могут иметь связи с первичным узлом до тех пор, пока первичный
узел не даст разрешения.
Режим асинхронной ответной реакции (ARM)
Этот режим передачи позволяет вторичным узлам инициировать
связь с первичным узлом без получения разрешения.
Асинхронный сбалансированный режим (ABM)
В режиме АВМ появляется «комбинированный» узел, который, в
зависимости от ситуации, может действовать как первичный или как вто
ричный узел. Все связи режима АВМ имеют место между множеством
комбинированных узлов. В окружениях АВМ любая комбинированная
станция может инициировать передачу данных без получения разреше
ния от какихлибо других станций.
LAPB
LAPB является наиболее популярным протоколом благодаря тому,
что он входит в комплект протоколов Х.25. Формат и типы блока данных,
а также функции поля у LAPB те же самые, что у SDLC и HDLC. Однако
в отличие от любого из этих двух протоколов, LAPB обеспечивает только
один режим передачи ABM, поэтому он подходит только для комбиниро
ванных станций. Кроме того, цепи LAPB могут быть организованы либо
терминальным оборудованием (DTE), либо оборудованием завершения
действия информационной цепи (DCE). Станция, инициирующая обра
щение, определяется как первичная, в то время как реагирующая станция
Лекция 2: Объединенные сети
123
считается вторичной. И наконец, использование протоколом LAPB бита
P/F несколько отличается от его использования другими протоколами.
IEEE802.2
IEEE 802.2 часто называют Logical Link Control (LLC) (Управление
логическим каналом связи). Он чрезвычайно популярен в окружениях
LAN, где он взаимодействует с такими протоколами, как IEEE 802.3,
IEEE 802.4 и IEEE 802.5.
IEEE 802.2 предлагает три типа услуг. Тип 1 обеспечивает услуги без
установления соединения и подтверждения о приеме. Тип 2 обеспечива
ет услуги с установлением соединения. Тип 3 обеспечивает услуги без ус
тановления соединения с подтверждением о приеме.
Являясь обслуживанием без установления соединения и подтверж
дения о приеме, Тип 1 LLC не подтверждает передачу данных. Так как
большое число протоколов верхнего уровня, таких как Transmissin Control
Protocol/ Internet Protocol (ТCP/IP), обеспечивают надежную передачу
информации, которая может компенсировать недостаточную надежность
протоколов низших уровней, Тип 1 является широко используемой услу
гой.
Обслуживание Типа 2 LLC (часто называемое LLC2) организует
виртуальные цепи между отправителем и получателем и, следовательно,
является обслуживанием с установлением соединения. LLC2 подтвержда
ет получение информации; оно используется в системах связи IBM.
Обеспечивая передачу данных с подтверждением, обслуживание
Типа 3 LLC не организует виртуальных цепей. Являясь компромиссом
между двумя другими услугами LLC, Тип 3 LLC бывает полезным в окру
жениях фабричных автоматизированных систем, где обнаружение оши
бок очень важно, однако область памяти контекста (для виртуальных це
пей) чрезвычайно ограничена.
Конечные станции могут обеспечить множество типов услуг LLC.
Устройство Класса 1 обеспечивает только услуги Типа 1. Устройство
Класса II обеспечивает как услуги Типа 1, так и услуги Типа 2. Устройст
ва Класса III обеспечивает услуги Типа 1 и Типа 3, в то время как устрой
ства Класса IV обеспечивают все три типа услуг.
Процессы высших уровней используют услуги IEEE 802.2 через
«точки доступа к услугам» (SAP). Заголовок IEEE 802.2 начинается с по
ля «точки доступа к услугам пункта назначения» (DSAP), которое иденти
фицирует принимающий процесс высшего уровня. Другими словами, по
сле того, как реализация IEEE 802.2 принимающего узла завершит свою
обработку, процесс высшего уровня, идентифицированный в поле DSAP,
принимает оставшиеся данные. За адресом DSAP следует адрес «точки до
ступа к услугам источника» (SSAP), который идентифицирует передаю
Лекция 2: Объединенные сети
124
щий процесс высшего уровня.
X25
В серединеконце 1970 гг. потребовался определенный набор про
токолов, чтобы обеспечить пользователям связность глобальной сети с
общедоступными сетями передачи данных (PDN). Сети PDN, такие как
TELENET и TYMNET, добились замечательного успеха, однако было яс
но, что стандартизация протоколов еще больше увеличит число абонен
тов PDN за счет возросшей совместимости оборудования и более низких
цен. Результатом последующих усилий по разработке в этом направлении
была группа протоколов, самым популярным из которых является Х.25.
Протокол Х.25 (официально называемый CCITT Recommendation
X.25 — «Рекомендация «Х.25 CCITT) был разработан компаниями обще
ственных линий связи (в основном телефонными компаниями), а не ка
кимто отдельным коммерческим предприятием. Поэтому спецификация
разработана так, чтобы обеспечить хорошую работоспособность незави
симо от типа системы пользователя или изготовителя. Пользователи за
ключают контракты с общедоступными сетями передачи данных, чтобы
пользоваться их сетями с коммутацией пакетов (PSN), и им предъявляет
ся счет в зависимости от времени пользования PDN. Предлагаемые услу
ги (и взимаемая плата) регулируются Федеральной Комиссией по Связи
(FCC).
Одним из уникальных свойств Х.25 является его международный
характер. Х.25 и связанными с ним протоколами управляет одно из
агентств Организации Объединенных Наций, называемое «Международ
ный Союз по Телекоммуникациям (ITU). Комитет ITU, ответственный за
передачу голоса и данных, называется Международным консультативным
комитетом по телеграфии и телефонии (CCITT). Членами CCITT являют
ся FCC, Европейские PTT, общедоступные сети передачи данных и мно
жество компаний, занимающихся компьютерами и передачей данных. То,
что Х.25 стал стандартом подлинно глобального значения, является
прямым следствием присущих ему свойств.
Основы технологии
Х.25 определяет характеристики телефонной сети для передачи дан
ных. Чтобы начать связь, один компьютер обращается к другому с запро
сом о сеансе связи. Вызванный компьютер может принять или отклонить
связь. Если вызов принят, то обе системы могут начать передачу инфор
мации с полным дублированием. Любая сторона может в любой момент
прекратить связь.
Спецификация Х.25 определяет двухточечное взаимодействие меж
ду терминальным оборудованием (DTE) и оборудованием завершения
Лекция 2: Объединенные сети
125
действия информационной цепи (DCE). Устройства DTE (терминалы и
главные вычислительные машины в аппаратуре пользователя) подключа
ются к устройствам DCE (модемы, коммутаторы пакетов и другие порты
в сеть PDN, обычно расположенные в аппаратуре этой сети), которые со
единяются с «коммутаторами переключения пакетов» (packet switching
exchange) (PSE или просто switches) и другими DCE внутри PSN и, нако
нец, к другому устройству DTE.
DTE может быть терминалом, который не полностью реализует все
функциональные возможности Х.25. Такие DTE подключаются к DCE
через трансляционное устройство, называемое пакетный ассемблер/ди
зассемблер — packet assembler/disassembler — (РAD). Действие интерфей
са терминал/PAD, услуги, предлагаемые PAD и взаимодействие между
PAD и главной вычислительной машиной определены соответственно
CCITT Recommendations X.28, X3 и Х.29.
Спецификация Х.25 составляет схемы Уровней 13 эталонной мо
дели OSI. Уровень 3 Х.25 описывает форматы пакетов и процедуры обме
на пакетами между равноправными объектами Уровня 3. Уровень 2 Х.25
реализован Протоколом Link Access Procedure, Balanced (LAPB). LAPB
определяет кадрирование пакетов для звена DTE/DCE. Уровень 1 Х.25
определяет электрические и механические процедуры активации и дезак
тивации физической среды, соединяющей данные DTE и DCE. Необхо
димо отметить, что на Уровни 2 и 3 также ссылаются как на стандарты ISO
— ISO 7776 (LAPB) и ISO 8208 (пакетный уровень Х.25).
Сквозная передача между устройствами DTE выполняется через
двунаправленную связь, называемую виртуальной цепью. Виртуальные
цепи позволяют осуществлять связь между различными элементами сети
через любое число промежуточных узлов без назначения частей физичес
кой среды, что является характерным для физических цепей. Виртуаль
ные цепи могут быть либо перманентными, либо коммутируемыми (вре
менно). Перманентные виртуальные цепи обычно называют PVC;
переключаемые виртуальные цепи — SVC. PVC обычно применяются для
наиболее часто используемых передач данных, в то время как SVC приме
няются для спорадических передач данных. Уровень 3 Х.25 отвечает за
сквозную передачу, включающую как PVC, так и SVC.
После того, как виртуальная цепь организована, DTE отсылает па
кет на другой конец связи путем отправки его в DCE, используя соответ
ствующую виртуальную цепь. DCE просматривает номер виртуальной це
пи для определения маршрута этого пакета через сеть Х.25. Протокол
Уровня 3 Х.25 осуществляет мультиплексную передачу между всеми DTE,
которые обслуживает устройство DCE, расположенное в сети со стороны
пункта назначения, в результате чего пакет доставлен к DTE пункта на
значения.
Лекция 2: Объединенные сети
126
Формат блока данных
Блок данных Х.25 состоит из последовательности полей. Поля Х.25
Уровня 3 образуют пакет Х.25; они состоят из заголовка и данных пользо
вателя. Поля Х.25 Уровня 2 (LAPB) включают в себя поле управления
уровнем блока данных и поле адресации, встроенный пакет Уровня 2 и
проверочную последовательность блока данных (FCS).
Уровень 3
Заголовок Х.25 Уровня 3 образован из «идентификатора универ
сального формата» — general format identifier — (GFI), «идентификатора
логического канала» — logical channel identifier — (LCI) и «идентификато
ра типа пакета» — packet type identifier — (PTI). GFI представляет собой 4
х битовое поле, которое указывает на универсальный формат заголовка
пакета. LCI представляет собой 12битовое поле, которое идентифициру
ет виртуальную цепь. Поле LCI является логически значимым в интер
фейсе DTE/DCE. Другими словами, для организации виртуальной цепи
PDN соединяет два логических канала, каждый из которых имеет незави
симый LCI, двумя интерфейсами DTE/DCE. Поле PTI идентифицирует
один из 17 типов пакетов Х.25.
Поля адресации в пакетах установления обращения обеспечивают
адреса DTE источника и пункта назначения. Они используются для орга
низации виртуальных цепей, включающих передачу Х.25. Recommen
dation Х.121 CCITT определяет форматы адресов источника и пункта на
значения. Адреса Х.121 (называемые также International Data Numbers,
или IDN) имеют разную длину, которая может доходить до 14 десятичных
знака. Четвертый байт в пакете организации обращения определяет дли
ну адресов DTE источника и назначения. Первые четыре цифры IDN на
зываются «код идентификации сети» — data network identification code —
(DNIC). DNIC поделен на две части; первая часть (3 цифры) определяет
страну, где находится PSN, вторая часть определяет саму PSN. Остальные
цифры называются «номером национального терминала» — national ter
minal number — (NTN); они используются для идентификации опреде
ленного DTE в сети PSN.
Поля адресации, образующие адрес Х.121, необходимы только при
использовании SVC, да и то только на время установления обращения.
После того, как вызов организован, PSN использует поле LCI заголовка
пакета данных для назначения конкретной виртуальную цепь отдаленно
му DTE.
Х.25 Уровня 3 использует три рабочих процедуры организации вир
туальной цепи:
n Установления обращения
n Передача данных
Лекция 2: Объединенные сети