Yazov_ITKS

обеспечения подключение дуплексных и полудуплексных линий;

обеспечения информационного обмена при значительных вариациях времени распространения

сигнала.

Протоколы семейства HDLC осуществляют передачу данных в виде кадров переменной длины. Начало и конец кадра помечается специальной последовательностью битов, которая называется флагом. В качестве флага используется комбинация из 8 бит, которая состоит из 6-ти единиц и двух нулей, обрамляющих эту последовательность спереди и сзади (01111110). Процесс приема кадра завершается при получении следующего флага. В том случае, если к моменту получения завершающего флага приемник получил менее 32 бит, принятый кадр считается ошибочным и уничтожается.

Для обеспечения дисциплины управления процессом передачи данных одна из станций, которые обеспечивают информационный обмен, может быть обозначена как первичная, а другие станции (или другая станция) могут быть обозначены как вторичные. Кадр, который посылает первичная станция, называется командой (command). Кадр, который формирует и передает вторичная станция, называется ответ (response).

Вторичная станция сегмента может работать в двух режимах: режиме нормального ответа или в режиме асинхронного ответа. Вторичная станция, которая находится в режиме нормального ответа, начинает передачу данных только в том случае, если она получила разрешающую команду от первичной станции. Вторичная станция, которая находится в режиме асинхронного ответа, может по своей инициативе начать передачу кадра или группы кадров. Кроме того, имеются станции, которые сочетают в себе функции

51

первичных и вторичных станций, называемые комбинированными. Симметричный режим взаимодействия комбинированных станций называется сбалансированным режимом.

Для передачи по сети пакеты инкапсулируются в кадры в соответствии с протоколом LAPB (Link Access Procedure Balanced). Протокол LAPB обеспечивает надежную доставку этих пакетов по каналу, который связывает один компонент сети с другим.

В технологии X.25 определены два режима: основной (modulo 8, basic) и расширенный (modulo 128, extended), отличающиеся разрядностью счетчиков, используемых для управления потоком кадров. Кадр протокола

LAPB содержит 4 поля: ADRESS, CONROL, Data, FCS.

Поле DATA в кадре может отсутствовать. Поле FCS содержит контрольную сумму кадра.

Поле ADRESS занимает в кадре один байт. В этом поле располагается бит признака C/R (Command /Response) В поле ADDRESS кадра управляющей команды размещается физический адрес принимающей станции. В поле ADRESS кадра ответа на команду размещается физический адрес передающей станции.

Поле CONTROL определяет тип кадра:

информационные кадры (Information Frames, I-кадры). В битах поля CONTROL размещаются 3-х разрядный номер передаваемого кадра и 3-х разрядный номер кадра, который ожидается для приема для обеспечения управления потоком;

управляющие кадры (Supervisory Frames, S-кадры). В поле CONTROL размещается 3-х разрядный номер информационного кадра, который ожидается для приема и два бита, которые определяют тип передаваемого управляющего кадра (табл. 1.4).

52

Таблица 1.4

Типы управляющих кадров

Наиболее часто в процессе информационного взаимодействия используются управляющие кадры типа RR. Кадры данного типа передает получатель данных для того, чтобы обозначить готовность к приему очередного кадра, в том случае, когда он сам не имеет информации для передачи. Кадры RNR используются устройствами DCE и DTE для того, чтобы сообщить абоненту о возникновении аварийной ситуации, в которой дальнейший прием информационных кадров невозможен. Кадры REJ используются устройствами DCE и DTE для того, чтобы сигнализировать абоненту о разрешении аварийной ситуации, в которой был невозможен прием информационных кадров. Кадр REJ передается после кадра RNR и подтверждает факт перехода линии в нормальный режим работы.

Кроме того, по сети могут передаваться ненумерованные кадры (Unnumbered Frames, U - кадры), предназначенные для организации и разрыва логического соединения, согласования параметров линии и формирования сообщений о возникновении неустранимых ошибок в процессе передачи данных I-кадрами (табл. 1.5).

Кадр FRMR передается вторичной станцией для того, чтобы указать на возникновение аварийной ситуации, которая не может быть разрешена путем повторной передачи аварийного кадра.

53

Один физический канал в сети Х.25 может быть использован для передачи пакетов, которые относятся к нескольким различным процессам сетевого уровня. В сети X.25 для распределения канальных ресурсов используется принцип динамического разделения.

Процесс сетевого уровня получает в свое распоряжение часть полосы пропускания физического канала в виде виртуального канала. Полная полоса пропускания канала делится в равных пропорциях между виртуальными каналами, которые активны в текущий момент. В сети X.25 существует два типа виртуальных каналов: коммутируемые (SVC) и постоянные (PVC).

На сетевом уровне пакет X.25 состоит как минимум из трех байтов, которые определяют заголовок пакета. Первый байт содержит 4 бита с идентификатором общего формата и 4 бита номера группы логического канала. Второй байт содержит номер логического канала, а третий – идентификатор типа пакета. Пакеты в сети бывают двух типов — управляющие пакеты и пакеты данных. Тип пакета определяется значением младшего бита идентификатора типа пакета.

Поле идентификатора общего формата содержит признак, который устанавливает тип процедуры управления потоком пакетов (modulo 8 или modulo 128).

54

Номер логического канала задается содержимым двух полей — номера группы логического канала от 0 до 15 и номера канала в группе от 0 до 255. Таким образом, максимальное число логических каналов может достигать значения 4095. Номер логического канала определяет виртуальный порт, с которым ассоциируется конкретный пользовательский процесс.

Идентификатор типа пакета формируется в виде кода в шестнадцатеричном счислении (табл. 1.6).

Cетевые адреса получателя и отправителя пакета размещаются в поле «данные» и предназначены для управления вызовами. Сетевой адрес состоит из двух частей: Data Network ID Code (DNIC) и Network Terminal Number.

Поле DNIC содержит 4 десятичных цифры и определяет код страны и номер провайдера. Содержимое поля

Network Terminal Number содержит 10 или 11 десятичных цифр, которые определяет провайдер, и предназначено для определения конкретного пользователя.

55

Для управления потоком пакетов на сетевом уровне X.25 используются такие же процедуры и механизмы, какие используются для управления потоком кадров на канальном уровне сети X.25.

Технология Frame Relay (англ. «ретрансляция кадров») – технология, которая была разработана в начале 1990-х годов в качестве замены технологии X.25 для быстрых надёжных каналов связи [1, 3, 6]. Она архитектурно основывалась на X.25 и во многом сходна с этой технологией, однако в отличие от X.25, рассчитанной на линии с достаточно высокой частотой ошибок, Frame relay (далее FR) изначально ориентировался на физические линии с низкой частотой ошибок, и поэтому большая часть механизмов коррекции ошибок X.25 в этой технологии не используется.

FR обеспечивает множество независимых виртуальных каналов в одной линии связи, идентифицируемых в FR-сети по идентификаторам подключения к соединению

(Data Link Connection Identifier, DLCI). Вместо средств управления потоком применяются функции извещения о перегрузках в сети. Возможно назначение минимальной гарантированной скорости для каждого виртуального канала.

Служба коммутации пакетов FR в настоящее время широко распространена во всём мире. Максимальная скорость передачи, допускаемая FR, составляет 34,368 Мбит/сек, коммутация: «точка-точка».

FR в основном применяется при построении территориально распределённых корпоративных сетей, а также в составе решений, связанных с обеспечением гарантированной пропускной способности канала передачи данных (голосовая связь, мультимедийная информация, видеоконференции и т.п.).

56

Компонентами сети FR являются устройства трех основных категорий: DTE (Data Terminal Equipment), DCE (Data Circuit-Terminating Equipment) и FRAD (Frame Relay Access Device).

Так же, как и в сети X.25, основу сети FR составляют виртуальные каналы (virtual circuits). Виртуальный канал в сети FR представляет собой логическое соединение, которое создается между двумя устройствами DTE и используется для передачи данных. При этом могут создаваться два типа виртуальных каналов — коммутируемые

(SVC) и постоянные (PVC).

Коммутируемые виртуальные каналы представляют собой временные соединения, которые предназначены для передачи трафика между двумя устройствами DTE. Процесс передачи данных с использованием SVC состоит из четырёх последовательных фаз:

1)установление вызова (Call Setup). В этой фазе создается виртуальное соединение между двумя DTE;

2)передача данных (Data Transfer). Фаза непосредственной передачи данных;

3)ожидание (Idle). Виртуальное соединение ещё существует, однако передача данных через него уже не проводится, при этом если период ожидания превысит установленное значение тайм-аута, соединение может быть завершено автоматически;

4)завершение вызова (Call Termination). В этой фазе выполняются операции, которые необходимы для завершения соединения.

Несмотря на то, что использование SVC придает определенную гибкость сетевым решениям, этот механизм не получил большого распространения в сетях FR.

Виртуальные каналы типа PVC представляют собой постоянное соединение, которое обеспечивает информацион-

57

ный обмен между двумя DTE устройствами в сети FR. Процесс передачи данных по каналу PVC имеет всего две фазы:

1)фазу непосредственной передачи данных;

2)фазу ожидания, когда виртуальное соединение существует, однако передача данных через него не производится. Постоянный канал PVC не может быть автоматически разорван, если он не используется для передачи данных.

Каждый виртуальный канал имеет свой идентификатор. Для обозначения виртуальных каналов используется механизм DLCI, в соответствии с которым определяется номер виртуального порта для процесса пользователя. На рис. 1.20 показана организация виртуальных каналов между тремя сетями LAN1, LAN2 и LAN3, при этом устройство FRAD сети LAN1 использует виртуальный канал DLCI 101 для организации обмена данными с сетью LAN 2

ивиртуальный канал DLCI 102 для организации обмена данными с сетью LAN 3.

Рис. 1.20. Пример организации виртуальных каналов в сети Frame Relay

58

Для организации обмена данными с сетью LAN 1 устройство FRAD сети LAN 2 использует виртуальный канал DLCI 200. Обычно идентификатор DLCI имеет только локальное значение и не является уникальным в пределах сети. Конкретные значения DLCI для каждого пользователя определяются провайдером сервиса Frame Relay.

Кадр протокола Frame Relay ограничен размером 8189 байтов, однако потребность в кадрах таких размеров возникает редко, поэтому по умолчанию принято, что максимальный размер кадра составляет 1600 байтов. Кадр содержит минимально необходимое количество служебных полей (рис. 1.21).

Флаг, 1 байт

Пересылаемая информация

FCS

Флаг, 1 бит

Рис. 1.21. Структура кадра по протоколу Frame Relay

Поля «Флаг» выполняют функцию обрамления кадра. По ним сетевое оборудование определяет начало и конец кадра.

Поле DLCI (идентификатор канала передачи данных) занимает 10 бит в заголовке кадра и содержит адрес назначения кадра (идентификатор канала). Сеть FR считывает локальный адрес из поля DLCI и сравнивает его с таблицей маршрутов для корректировки логической цепи, обеспечивающей соединение с нужным портом (так как адрес локальный, то у разных соединений портов могут быть одинаковые DLCI).

59

Поле C/R (Command / Response) содержит признак «команда-ответ», а поле EA (Extension Address) – бит расширения адреса. DLCI содержится в 10 битах, входящих в два октета заголовка, однако возможно расширение заголовка на целое число дополнительных октетов с целью указания адреса, состоящего более чем из 10 бит. EA устанавливается в конце каждого октета заголовка. Если он имеет значение «1», то это означает, что данный октет в заголовке последний.

Биты FECN и BECN (Forward/Backward Congestion Notification – уведомление о перегрузке в прямом/ обратном направлении) обеспечивают выполнение процедуры явного указания о возникновении перегрузки. Эта процедура является одним из двух механизмов, которые обеспечивают возможность управления процессом передачи данных в сети FR. Ситуация перегрузки может возникнуть в том случае, когда один из компонентов (коммутатор FR) начинает получать больше кадров, чем он способен обработать и отправить. Для предотвращения дальнейшего усугубления этого положения коммутатор формирует в кадрах, которые он передает в направлении основного источника входящих кадров, признак BECN. Предполагается, что в ответ на получение этого признака источник должен уменьшить поток формируемых кадров в данном направлении. В кадрах, которые передаются в направлении получателя пакетов, коммутатор формирует признак FECN. Этот признак информирует получателя информации о возможности возникновения аварийной ситуации в текущем процессе передачи данных.

Бит DE (Discard Eligibility – подлежит удалению)

используется для обеспечения функционирования второго механизма управления потоком данных в сетях FR. Битом DE помечаются кадры, которые при возникновении ситуа-

60