Глобальные сети с коммутацией пакетов реферат

Обновлено: 05.07.2024

Глобальные сети с коммутацией пакетов

Основу X.25 сетей составляют Центры Коммутации Пакетов (ЦКП), расположенные во многих городах и обеспечивающие доступ к сети. Обычно абонент получает доступ к сети, соединяясь с ближайшим ЦКП, т.е. можно получить доступ к сети из любого места, где есть телефонная связь, без привязки к конкретному ЦКП. Абоненты сети подключаются к ней для того, чтобы передавать информацию или принимать ее от других абонентов или хост-машин. Для этого в сети устанавливается временная логическая связь между этими абонентами, называемая виртуальным соединением. После установления виртуального соединения между абонентами может происходить обмен данными одновременно в двух направлениях (дуплекс), причем задержка передачи пакетов данных не превышает долей или нескольких секунд в зависимости от загруженности сети.

Основные принципы построения сетей Frame Relay

Основы технологии ATM

Подход, реализованный в технологии ATM, состоит в представлении потока данных от каждого канала любой природы - компьютерного, телефонного или видеоканала пакетами фиксированной и очень маленькой длины - 53 байта вместе с небольшим заголовком в 5 байт. Пакеты ATM называются ячейками - cell. Небольшая длина пакетов позволяет сократить время на их передачу и тем самым обеспечить небольшие задержки при передаче пакетов, требующих постоянного темпа передачи, характерного для мультимедийной информации.
При приоритетном обслуживании мультимедийного трафика коммутаторами сети, его пакеты будут вынуждены даже при дисциплине относительных приоритетов ожидать в худшем случае в течение небольшого и фиксированного времени - времени передачи пакета из 53 байт, что при скорости в 155 Мб/с составит менее 3 мкс. Для того, чтобы пакеты содержали адрес узла назначения и в то же время процент служебной информации не был большим по сравнению с размером поля данных пакета, в технологии ATM применен стандартный для глобальных вычислительных сетей прием - эти сети всегда работают по протоколу с установлением соединения и, адреса конечных узлов используются только на этапе установления соединения. При установлении соединения ему присваивается текущий номер соединения и в дальнейших передачах пакетов в рамках этого соединения (то есть до момента разрыва связи) в служебных полях пакета используется не адрес узла назначения, а номер соединения, который намного короче.
В пакете имеется небольшой заголовок в 5 байт, из которых 3 байта отводятся под номер виртуального соединения, уникального в пределах всей сети ATM, а остальные 48 байт могут содержать 6 замеров оцифрованного голоса или 6 байт данных вычислительной сети. Небольшие пакеты фиксированной длины позволяют гарантировать небольшие задержки при передаче синхронного трафика. Ясно, что при отказе от жестко фиксированных канальных интервалов для каждого канала, идеальной синхронности добиться будет невозможно.
Однако, если пакеты разных видов трафика будут обслуживаться с разными приоритетами, то максимальное время ожидания приоритетного пакета будет равно времени обработки одного пакета, и если эти пакеты небольшого размера, то и отклонение от синхронизма будет небольшое. Введение типов трафика и приоритетное обслуживание являются еще одной особенностью технологии ATM, которая позволяет ей успешно совмещать в одном канале синхронные и асинхронные пакеты. В сетях ATM соединение конечного узла с сетью осуществляется индивидуальной линией связи, а коммутаторы соединяются между собой каналами с уплотнением, которые передают пакеты всех узлов, подключенных к соответствующим коммутаторам .

Сеть ATM имеет структуру, похожую на структуру телефонной сети - конечные станции соединяются с коммутаторами нижнего уровня, которые в свою очередь соединяются с коммутаторами более высоких уровней. Коммутаторы ATM пользуются адресами конечных узлов для маршрутизации трафика в сети коммутаторов. Коммутация пакетов происходит на основе идентификатора виртуального канала (Virtual Channel Identifier, VCI), назначается соединению при его установлении и уничтожается при разрыве соединения. Виртуальные соединения устанавливаются на основании длинных 20-байтных адресов конечных станций. Такая длина адреса рассчитана на очень большие сети, вплоть до всемирных.
Адрес имеет иерархическую структуру, подобную номеру в телефонной сети и использует префиксы, соответствующие кодам стран, городов и т.п. Виртуальные соединения могут быть постоянными (Permanent Virtual Circuit, PVC) и коммутируемыми (Switched Virtual Circuit, SVC). Постоянные виртуальные соединения соединяют двух фиксированных абонентов и устанавливаются администратором сети. Коммутируемые виртуальные соединения устанавливаются при инициации связи между любыми конечными абонентами. Соединения конечной станции ATM с коммутатором нижнего уровня определяются стандартом UNI (User Network Interface). UNI определяет структуру пакета, адресацию станций, обмен управляющей информацией, уровни протокола ATM и способы управления трафиком.

Технологии xDSL

Существует достаточно большое количество технологий высокоскоростной передачи данных, объединенных общим названием xDSL (Digital Subscriber Line или цифровая абонентская линия, где x - символ обозначающий конкретный тип технологий высокоскоростных цифровых абонентских линий DSL). Предоставление голосового трафика, подключение удаленных компьютеров, объединение ЛВС, организация соединения с провайдером, услуга "видео-по-запросу" или "платное ТВ", дистанционное обучение и т.п. - все это можно легко сделать, используя одну из DSL технологий. DSL позволяет перейти на новый технологический уровень использования медных линий, который обеспечивает достаточную пропускную способность для любого из предлагаемых пользователю приложений. При этом может быть организована не только выделенная линия с двумя модемами (например, при использовании технологии HDSL), но и цифровая абонентская линия, соединяющая станционное оборудование с модемом пользователя (ADSL или VDSL). В последнем случае сохраняется возможность использования абонентской линии для обычной аналоговой телефонной связи.

Обзор технологий, входящие в семейство DSL

сохранение традиционного телефонного сервиса,
высокоскоростная передача данных со скоростью до 8 Мбит/ к пользователю услуги и до 1,5 Мбит/с - от него, высокоскоростной доступ в Интернет,
передача одного телевизионного канала с высоким качеством, видео-по-запросу,
дистанционное обучение.

Знаете ли Вы, что "тёмная материя" - такая же фикция, как черная кошка в темной комнате. Это не физическая реальность, но фокус, подмена.
Реально идет речь о том, что релятивистские формулы не соответствуют астрономическим наблюдениям, давая на порядок и более меньшую массу и меньшую энергию. Отсюда сделан фокуснический вывод, что есть "темная материя" и "темная энергия", но не вывод, что релятивистские формулы не соответствуют реалиям. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Глобальные сети Wide Area Networks, WAN) , которые также называют территориальными компьютерными сетями, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. 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 усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети.

Типичными абонентами глобальной компьютерной 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. Крупные компьютеры класса мэйнфреймов обычно обеспечивают доступ к корпоративным данным, в то время как персональные компьютеры используются для доступа к корпоративным данным и публичным данным Internet.

Глобальные сети обычно создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют публичными или общественными. Существуют также такие понятия, как оператор сети и поставщик услуг сети. Оператор сети (network operator) - это та компания, которая поддерживает нормальную работу сети. Поставщик услуг , часто называемый также провайдером (service provider) , - та компания, которая оказывает платные услуги абонентам сети. Владелец, оператор и поставщик услуг могут объединяться в одну компанию, а могут представлять и разные компании.

Кроме вычислительных глобальных сетей существуют и другие виды территориальных сетей передачи информации. В первую очередь это телефонные и телеграфные сети, работающие на протяжении многих десятков лет, а также телексная сеть.

Глобальная вычислительная 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.

Однако часто такая вычислительная 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. Поэтому 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:

Последний случай соответствует наиболее благоприятному случаю, когда сеть с коммутацией пакетов доступна во всех географических точках, которые нужно объединить в общую корпоративную сеть. Первые два случая требуют проведения дополнительных работ, чтобы на основании взятых в аренду средств построить сеть с коммутацией пакетов.

1.1 Выделенные каналы

Использовать выделенные линии можно двумя способами. Первый состоит в построении с их помощью территориальной сети определенной технологии, например frame relay, в которой арендуемые выделенные линии служат для соединения промежуточных, территориально распределенных коммутаторов пакетов.

Второй вариант - соединение выделенными линиями только объединяемых локальных сетей или конечных абонентов другого типа, например мэйнфреймов, без установки транзитных коммутаторов пакетов, работающих по технологии глобальной сети (рис. 1). Второй вариант является наиболее простым с технической точки зрения, так как основан на использовании маршрутизаторов или удаленных мостов в объединяемых локальных сетях и отсутствии протоколов глобальных технологий, таких как Х.25 или frame relay. По глобальным каналам передаются те же пакеты сетевого или канального уровня, что и в локальных сетях.

Рис. 1 - Использование выделенных каналов

Сегодня существует большой выбор выделенных каналов - от аналоговых каналов тональной частоты с полосой пропускания 3,1 кГц до цифровых каналов технологии SDH с пропускной способностью 155 и 622 Мбит/с.

1.2 Глобальные сети с коммутацией каналов

Сегодня для построения глобальных связей в корпоративной сети доступны сети с коммутацией каналов двух типов - традиционные аналоговые телефонные сети и цифровые сети с интеграцией услуг ISDN. Достоинством сетей с коммутацией каналов является их распространенность, что характерно особенно для аналоговых телефонных сетей. В последнее время сети ISDN во многих странах также стали вполне доступны корпоративному пользователю, а в России это утверждение относится пока только к крупным городам.

Известным недостатком аналоговых телефонных сетей является низкое качество составного канала, которое объясняется использованием телефонных коммутаторов устаревших моделей, работающих по принципу частотного уплотнения каналов (FDM-технологии). На такие коммутаторы сильно воздействуют внешние помехи (например, грозовые разряды или работающие электродвигатели), которые трудно отличить от полезного сигнала. Правда, в аналоговых телефонных сетях все чаще используются цифровые АТС, которые между собой передают голос в цифровой форме. Аналоговым в таких сетях остается только абонентское окончание. Чем больше цифровых АТС в телефонной сети, тем выше качество канала, однако до полного вытеснения АТС, работающих по принципу FDM-коммутации, в нашей стране еще далеко. Кроме качества каналов, аналоговые телефонные сети также обладают таким недостатком, как большое время установления соединения, особенно при импульсном способе набора номера, характерного для нашей страны.

Телефонные сети, полностью построенные на цифровых коммутаторах, и сети ISDN свободны от многих недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей. Они предоставляют пользователям высококачественные линии связи, а время установления соединения в сетях ISDN существенно сокращено.

1.3 Глобальные сети с коммутацией пакетов

В 80-е годы для надежного объединения локальных сетей и крупных компьютеров в корпоративную сеть использовалась практически одна технология глобальных сетей с коммутацией пакетов - Х.25. Сегодня выбор стал гораздо шире, помимо сетей Х.25 он включает такие технологии, как frame relay, SMDS и АТМ. Кроме этих технологий, разработанных специально для глобальных компьютерных сетей, можно воспользоваться услугами территориальных сетей TCP/IP, которые доступны сегодня как в виде недорогой и очень распространенной сети Internet, качество транспортных услуг которой пока практически не регламентируется и оставляет желать лучшего, так и в виде коммерческих глобальных сетей TCP/IP, изолированных от Internet и предоставляемых в аренду телекоммуникационными компаниями.

Технология SMDS (Switched Multi-megabit Data Service) была разработана в США для объединения локальных сетей в масштабах мегаполиса, а также предоставления высокоскоростного выхода в глобальные сети. Эта технология поддерживает скорости доступа до 45 Мбит/с и сегментирует кадры МАС - уровня в ячейки фиксированного размера 53 байт, имеющие, как и ячейки технологии АТМ, поле данных в 48 байт. Технология SMDS основана на стандарте IEEE 802.6, который описывает несколько более широкий набор функций, чем SMDS. Стандарты SMDS приняты компанией Bellcore, но международного статуса не имеют. Сети SMDS были реализованы во многих крупных городах США, однако в других странах эта технология распространения не получила. Сегодня сети SMDS вытесняются сетями АТМ, имеющими более широкие функциональные возможности, поэтому в данной книге технология SMDS подробно не рассматривается.

Для подключения устройств DCE к аппаратуре, вырабатывающей данные для глобальной сети, то есть к устройствам DTE, существует несколько стандартных интерфейсов, которые представляют собой стандарты физического уровня. К этим стандартам относятся стандарты серии V CCITT, а также стандарты EIA серии RS (Recomended Standards). Две линии стандартов во многом дублируют одни и те же спецификации, но с некоторыми вариациями. Данные интерфейсы позволяют передавать данные со скоростями от 300 бит/с до нескольких мегабит в секунду на небольшие расстояния (15-20 м), достаточные для удобного размещения, например, маршрутизатора и модема.

Интерфейс RS-232C/V.24 является наиболее популярным низкоскоростным интерфейсом. Первоначально он был разработан для передачи данных между компьютером и модемом со скоростью не выше 9600 бит/с на расстояние до 15 метров. Позднее практические реализации этого интерфейса стали работать и на более высоких скоростях - до 115200 бит/с. Интерфейс поддерживает как асинхронный, так и синхронный режим работы. Особую популярность этот интерфейс получил после его реализации в персональных компьютерах (его поддерживают СОМ - порты), где он работает, как правило, только в асинхронном режиме и позволяет подключить к компьютеру не только коммуникационное устройство (такое, как модем), но и многие другие периферийные устройства - мышь, графопостроитель и т. д.

Интерфейс использует 25-контактный разъем или в упрощенном варианте - 9-контактный разъем (рис. 2).

Рис. 2 - Сигналы интерфейса RS-232C/V.24

В интерфейсе реализован биполярный потенциальный код (+V, -V на линиях между DTE и DCE. Обычно используется довольно высокий уровень сигнала: 12 или 15 В, чтобы более надежно распознавать сигнал на фоне шума.

При асинхронной передаче данных синхронизирующая информация содержится в самих кодах данных, поэтому сигналы синхронизации TxClk и RxClk отсутствуют. При синхронной передаче данных модем (DCE) передает на компьютер (DTE) сигналы синхронизации, без которых компьютер не может правильно интерпретировать потенциальный код, поступающий от модема по линии RxD. В случае когда используется код с несколькими состояниями (например, QAM), то один тактовый сигнал соответствует нескольким битам информации.

Нуль-модемный интерфейс характерен для прямой связи компьютеров на небольшом расстоянии с помощью интерфейса RS-232C/V.24. В этом случае необходимо применить специальный нуль-модемный кабель, так как каждый компьютер будет ожидать приема данных по линии RxD, что в случае применения модема будет корректно, но в случае прямого соединения компьютеров - нет. Кроме того, нуль-модемный кабель должен имитировать процесс соединения и разрыва через модемы, в котором используется несколько линий (RI, СВ и т.д.). Поэтому для нормальной работы двух непосредственно соединенных компьютеров нуль-модемный кабель должен выполнять следующие соединения:

Иногда при изготовлении нуль-модемного кабеля ограничиваются только перекрестным соединением линий приемника RxD и передатчика TxD, что для некоторого программного обеспечения бывает достаточно, но в общем случае может привести к некорректной работе программ, рассчитанных на реальные модемы.

Интерфейс RS-449/V.10/V.11 поддерживает более высокую скорость обмена данными и большую удаленность DCE от DTE. Этот интерфейс имеет две отдельные спецификации электрических сигналов. Спецификация RS-423/V.10 (аналогичные параметры имеет спецификация Х.26) поддерживает скорость обмена до 100000 бит/с на расстоянии до 10 ми скорость до 10000 бит/с на расстоянии до 100 м. Спецификация RS-422/V.11(X 27 поддерживает скорость до 10 Мбит/с на расстоянии до 10 ми скорость до 1 Мбит/с на расстоянии до 100 м. Как и RS-232C, интерфейс RS4 - 49 поддерживает асинхронный и синхронный режимы обмена между DTE и DCE. Для соединения используется 37-контактный разъем.

Интерфейс V.35 был разработан для подключения синхронных модемов. Он обеспечивает только синхронный режим обмена между DTE и DCE на скорости до 168 Кбит/с. Для синхронизации обмена используются специальные тактирующие линии. Максимальное расстояние между DTE и DCE не превышает 15 м, как и в интерфейсе RS-232C.

Интерфейс Х.21 разработан для синхронного обмена данными между DTE и DCE в сетях с коммутацией пакетов Х.25. Это достаточно сложный интерфейс, который поддерживает процедуры установления соединения в сетях с коммутацией пакетов и каналов. Интерфейс был рассчитан на цифровые DCE. Для поддержки синхронных модемов была разработана версия интерфейса Х.21 bis, которая имеет несколько вариантов спецификации электрических сигналов: RS-232C, V.10, V.I 1 и V.35.

Под глобальной компьютерной сетью понимается: компьютерная сеть, которая охватывает значительную территорию(страна, континент или континенты). Она предназначена для передачи данных между организациями. При этом используется специальный узел или станция для подключения к глобальной сети.

В глобальных компьютерных сетях используются:

телефонные(коммутируемые и некоммутируемые),

Наиболее популярной и всемирно известной глобальной сетью является Интернет.

История появления глобальных сетей началась в 60-х гг. XXв. в США. При министерстве обороны США было создано Агентство Передовых Исследовательских проектов (ARPA). Одним из направлений его работы было обеспечение безопасности связи и коммуникаций в случае начала ядерной войны. Перед учеными была поставлена задача разработать такую компьютерную сеть, которая бы работала даже в случае её частичного уничтожения. Для её создания использовали компьютеры, расположенные по всей территории США. Созданная в 1967г. сеть получила название ARPANET.

Для соединения компьютеров использовались телефонные линии связи. В этой сети отсутствовал централизованный управляющий элемент (главный компьютер) и сеть сама определяла маршруты передачи данных. Отдельные элементы могли выйти из строя, но всегда находился обходной путь для информации, поскольку любая из станций была соединена с другими. Кроме того информация передавалась довольно быстро и не нужно было ожидать освобождения канала связи.

Эксперимент оказался настолько удачным, что к 1975г. сеть ARPANET превратилась из экспериментальной в рабочую. Многие корпорации проявили желание к ней присоединится.

Хронология становления и развития глобальных компьютерных сетей:

1971г. – Рей Томенсон разработал систему электронной почты, рождение суффиксов с @.

1974г. – Первое коммерческое приложение ARPANET – Telnet(доступ к удаленным терминалам).

1977г. – Сеть объединила десятки научных организаций в США и Европе.

1982г. – Объединение ARPANET c EUNet (европейской глобальной сетью). Появился термин Интернет.

1983г. – Стандартизовано использование единых протоколов обмена данными TCP/IP. Разнородные сети получили возможность обмениваться данными.

1996г. – сеть NSFNet была приватизирована и научные организации стали рядовыми пользователями интернета.

До середины 90-х Интернет был черно-белым и текстовым, доступным довольно узкому академическому кругу. Первый браузер с графическим интерфейсом Netscape Navigator появляется только в 1993г. Добавление графики, цвета, анимации, звука и видео позволило привлечь большое число организаций к размещению своей информации в Интернете. Большое число информации привлекло новых пользователей, дальнейшее развитие идёт по спирали.

Появление и популяризация мобильных компьютерных устройств значительно расширило число пользователей Интернета. 3G устройства позволяют выйти в Интернет всё большему количеству людей.

Классификация глобальных компьютерных сетей

В глобальных компьютерных сетях используются следующие способы коммутации:

использование выделенных каналов связи (арендуемых у крупных телефонных и телекоммуникационных компаний),

коммутация каналов (аналоговых и цифровых),

коммутация пакетов, существует несколько технологий(x.25, frame relay, atm, tcp/ip и т.д.)

Такое разнообразие обусловлено тем, что глобальные компьютерные сети соединяют в себе: отдельные компьютеры, терминалы, корпоративные сети, городские сети и т.д.

Выделенные каналы связи глобальных сетей

Использования выделенного канала гарантирует пропускную способность сети. Поэтому выделенные линии можно использовать двумя способами:

построить сеть определённой технологии, при этом выделенные линии будут соединять промежуточные территориально расположенные узлы,

соединить с помощью выделенных каналов глобальной сети или конечных объектов.

Преимущества: высокая пропускная способность, надёжность, скорость передачи данных.

Недостатки: при большом числе территориально отдаленных точек соединение требует большое число арендуемых каналов, => высокие затраты.

Глобальные сети с коммутацией каналов

Коммутация канала предполагает предварительное установление соединения между узлами или абонентами. Примером такого типа соединения является телефонная сеть. Для передачи голоса техника коммутации каналов оказалась эффективной, поскольку сочетает хорошее качество передачи с дешевизной и простотой оборудования. При передаче компьютерных данных возникают т.н. пульсации трафика, для которых неэффективна передача посредствам коммутации каналов.

Поэтому коммутацию каналов используют в основном как промежуточное звено пакетной сети.

аналоговую связь посредствам традиционных телефонных сетей,

цифровые сети с интеграцией услуг isdn.

Аналоговая связь сейчас постепенно замещается цифровой, поскольку аналоговые АТС уступают место цифровым. На аналоговых линиях связи можно использовать и аналоговую и цифровую коммутацию, но конечное подключение для аналоговых всегда аналоговое , а в цифровых –цифровое (DSL).

Для аналоговых сетей максимальная скорость передачи данных (тональный режим) до 56 кбит/с.

Второй тип: ISDN – цифровые сети с интегральными услугами. При использовании коммутационных каналов в таких сетях данных обрабатываются в цифровой форме.

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько типов служб:

выделенные цифровые каналы (некоммутированые соединения),

передача голоса (коммутированные соединения),

передача данных с коммутацией каналов,

передача данных с коммутацией пакетов,

передача данных с трансляцией кадров (frame relay),

средства контроля и управления работой сети,

прикладные службы (факсимильная связь, телексная связь, видео связь).

Базовая скорость ISDN сети – 64 кбит/с.

Поскольку ISDN сети в основном предназначены для телефонного трафика, то за адресация в таких сетях приближена к телефонному стандарту.

Преимущества: цифровые сети ISDN разработаны для объединения в одной сети различных транспортных и прикладных служб и предоставляеют абонентом услуги выделенных каналов, коммутируемых соединений, коммутации пакетов и Frame Relay.

Недостатки: построение глобальных связей на основе ISDN в корпоративной сети ограничено организацией удалённого доступа и объединенных больших локальных сетей на основании служб коммутации каналов, т.е. использование как и телефонной сети.

Глобальные сети с коммутацией пакетов

Как и для локальных сетей с коммутацией пакетов, для глобальных применимы изученные ранее методы коммутации, методы управления потоком, методы надёжной доставки пакетов и т.д.

Основные отличия состоят в том, что принципы маршрутизации основаны на организации виртуальных каналов и протоколов TCP/IP. Требования, предъявляемые к глобальной сети, делают их отличными от локальных IP – сетей.

Пример архитектуры глобальной компьютерной сети с коммутацией пакетов приведен на рис. 1, где:

S – switch – коммутатор,

R – router – маршрутизатор,

UNI – интерфейс user – network,

NNI – интерфейс network – network,

– аппаратура передачи данных.

Рисунок 1. Архитектура глобальной компьютерной сети

с коммутацией пакетов

Базовые технологии ГКС с коммутацией пакетов: X.25, Frame Relay, ATM, IP-сети. При этом IP-сети занимают особое место, т.к. они играют роль технологии объединения сетей любого типа.

Стек протоколов – трехуровневый (включает физический, канальный, сетевой уровни). Поддерживается групповое подключение к сети простых алфавитно-цифровых (не графических) терминалов. Адресация – может быть практически любая. Длина поля адреса – до 16 байт. В основном используют адрес стандарта Х.121 (10 десятичных цифр, из них четыре – код идентификации сети: код страны – 3, номер сети – 1).

На надёжных линиях связи – технология Х.25 избыточна и неэффективна.

Frame relay . Сравнительно новые сети. Больше подходят для передачи пульсирующего трафика, по сравнению с Х.25. Их основные преимущества: низкая протокольная избыточность и дейтаграммный режим работы. Отсюда следует высокая пропускная способность и малые задержки. При этом надёжная доставка не обеспечивается.

Специально разрабатывались для общественных сетей, соединяющих в себе локальные сети.

Скорость – до 2 Мбит/с.

Гарантируется поддержка средней скорости передачи данных по виртуальному каналу при допустимых пульсациях трафика.

Стек протоколов двухуровневый (физический и канальный уровни). Отсюда и название – дословно передача фрейма (кадра). Пакеты локальной сети сразу оформляются в кадры, а не в сетевые пакеты.

Frame Relay - это одна из самых простых технологий, иона создавалась специально для пульсирующего трафика. Предварительно рассчитывается пропускная возможность каждого коммутатора, отбрасываются кадры, которые посылаются слишком интенсивно – поэтому гарантируется поддержка заказанных параметров

Технология АТМ. АТМ (асинхронный режим передачи) – единый универсальный транспорт для сетей нового поколения с интеграцией услуг, т.е. широкополосных сетей ISDN.

Технология должна обеспечивать однородность сети, для этого передача трафика, чувствительного к задержкам (мультимедиа) должна быть обеспечена в соответствии с его потребностями. Для этого существует иерархия скоростей (от нескольких Гбит/с до 10 Мбит/с) с гарантированной пропускной способностью и общие транспортные протоколы для локальных и глобальных сетей. Также этому способствуют сохранение инфраструктуры физических каналов и протоколов и взаимодействие с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей.

Технология АТМ совмещает в себе преимущества коммутации каналов и коммутации пакетов.

Предусмотрены классы трафика: А – голосовой или видео; В – сжатые голос или видео; С – трафик компьютерных сетей с протоколами по установлению соединений(Х.25, ТСР, frame relay), D – трафик сетей с протоколами без установления соединений (IP, Ethernet, DNS), X – трафик, параметры которого выбираются пользователем.

Стек протоколов трехуровневый: уровень адаптации АТМ, уровень АТМ, физический уровень. Технология АТМ сама не определяет стандарты для физического уровня, а пользуется существующими.

Технология АТМ – дальнейшее развитие идей резервирования пропускной способности (frame relay).

IP – сети. Изначально проектировались как экономичные дейтаграммные сети. Бывают двух видов:

чистые IP (рассматривались ранее),

IP поверх АТМ или Frame Relay (они ещё называются оверлейными).

В этой разновидности подсети объединяются не физическими, а виртуальными каналами АТМ или Frame Relay. Это позволяет более рационально загрузить сеть и воспользоваться системой служб АТМ, что и является их основным преимуществом.

Глобальные компьютерные сети (2)

. мы выбрали глобальную компьютерную сеть Internet. Предмет исследования – глобальные компьютерные сети. 1.Теоретическая часть 1.1 Характеристика глобальных компьютерных сетей Глобальные сети предназначены для .

Глобальные компьютерные сети (1)

. Электронная коммерция подразумевает использование технологий глобальных компьютерных сетей для ведения бизнеса. Благодаря широкому . "Follow-up". Видеоконференции Перспективы использования глобальных компьютерных сетей практически безграничны. Одной из таких .

Глобальная компьютерная сеть

. ГЛОБАЛЬНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ” 2010 год СОДЕРЖАНИЕ: Введение…………………………………………………………………………..3 История сети Internet……………………………………………………… 5 Общая характеристика сети . 25 Введение Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. .

Применение в туризме новейших цифровых технологий. Использование глобальных компьютерных сетей

. связан с необыкновенным ростом использования глобальных компьютерных сетей. Всемирная компьютерная сеть Internet развивается столь стремительно, что .

Сервисы глобальных компьютерных сетей электронная почта, телеконференции, Internet Relay Chat

. -1 Проверил: Качановский Ю.П. Липецк – 2010 г. ОГЛАВЛЕНИЕ Глобальная компьютерная сеть Интернет……………………………. ……..4 Интерактивные сервисы Интернета…………………………………………4 Электронная .

Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет около 15 миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7-10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.
При соединении двух или более сетей между собой, возникает межсетевое объединение и образуется глобальная компьютерная сеть. Глобальная сеть может охватывать город, область, страну, континент и весь земной шар, а может охватывать географически всю страну, но не всех ее граждан. При этом не всегда удается использовать специальные кабельные соединения, и на помощь приходят обычные средства связи: телефонные линии, радиостанции, волоконно-оптические линии, космическая спутниковая связь и другие.

Содержание работы

Введение 3
Глава1. Глобальные компьютерные сети 6
1.1. Классификация сетей 6
1.3. Спутниковые и комбинированные сети 12
1.4. Примеры глобальных сетей 13
Глава 2.Глобальные сети на предприятиях. 16
2.1Глобальные сети Wide Area Networks, WAN. 16
2.2Высокоуровневые услуги глобальных сетей. 17
2.3Типы глобальных сетей 18
2.5Глобальные сети с коммутацией каналов 21
2.6Глобальные сети с коммутацией пакетов 22
2.7Магистральные сети и сети доступа 23
Заключение 28
Список используемой литературы 30

Файлы: 1 файл

Informatika.doc

Выделенные каналы очень активно применялись совсем в недалеком прошлом и применяются сегодня, особенно при построении ответственных магистральных связей между крупными локальными сетями, так как эта услуга гарантирует пропускную способность арендуемого канала. Однако при большом количестве географически удаленных точек и интенсивном смешанном трафике между ними использование этой службы приводит к высоким затратам за счет большого количества арендуемых каналов.

Рис.1. Использование выделенных каналов

2.5Глобальные сети с коммутацией каналов

Однако даже при качественных каналах связи, которые могут обеспечить сети с коммутацией каналов, для построения корпоративных глобальных связей эти сети могут оказаться экономически неэффективными. Так как в таких сетях пользователи платят не за объем переданного трафика, а за время соединения, то при трафике с большими пульсациями и, соответственно, большими паузами между пакетами оплата идет во многом не за передачу, а за ее отсутствие. Это прямое следствие плохой приспособленности метода коммутации каналов для соединения компьютеров.

Тем не менее при подключении массовых абонентов к корпоративной сети, например сотрудников предприятия, работающих дома, телефонная сеть оказывается единственным подходящим видом глобальной службы из соображений доступности и стоимости (при небольшом времени связи удаленного сотрудника с корпоративной сетью).

2.6Глобальные сети с коммутацией пакетов

Принципы работы сетей TCP/IP уже были подробно рассмотрены.

Эти принципы остаются неизменными и при включении в состав этих сетей глобальных сетей различных технологий. Для остальных технологий, кроме SMDS, будут рассмотрены принципы доставки пакетов, пользовательский интерфейс и типы оборудования доступа к сетям данных технологий.

2.7Магистральные сети и сети доступа

Целесообразно делить территориальные сети, используемые для построения корпоративной сети, на две большие категории:

Обычно в качестве магистральных сетей используются цифровые выделенные каналы со скоростями от 2 до 622 Мбит/с, по которым передается трафик IP, IPX или протоколов архитектуры SNA компании IBM, сети с коммутацией пакетов frame relay, ATM, X.25 или TCP/IP. При наличии выделенных каналов для обеспечения высокой готовности магистрали используется смешанная избыточная топология связей, как это показано на

Рис. 2. Структура глобальной сети предприятия

Под сетями доступа понимаются территориальные сети, необходимые для связи небольших локальных сетей и отдельных удаленных компьютеров с центральной локальной сетью предприятия. Если организации магистральных связей при создании корпоративной сети всегда уделялось большое внимание, то организация удаленного доступа сотрудников предприятия перешла в разряд стратегически важных вопросов только в последнее время. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки определяет для многих видов деятельности предприятия качество принятия решений его сотрудниками. Важность этого фактора растет с увеличением числа сотрудников, работающих на дому (telecommuters - телекоммьютеров), часто находящихся в командировках, и с ростом количества небольших филиалов предприятий, находящихся в различных городах и, может быть, разных странах.

В качестве отдельных удаленных узлов могут также выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступа к центральной базе данных для получения информации о легальных клиентах банка, пластиковые карточки которых необходимо авторизовать на месте. Банкоматы или кассовые аппараты обычно рассчитаны на взаимодействие с центральным компьютером по сети Х.25, которая в свое время специально разрабатывалась как сеть для удаленного доступа неинтеллектуального терминального оборудования к центральному компьютеру.

К сетям доступа предъявляются требования, существенно отличающиеся от требований к магистральным сетям. Так как точек удаленного доступа у предприятия может быть очень много, одним из основных требований является наличие разветвленной инфраструктуры доступа, которая может использоваться сотрудниками предприятия как при работе дома, так и в командировках. Кроме того, стоимость удаленного доступа должна быть умеренной, чтобы экономически оправдать затраты на подключение десятков или сотен удаленных абонентов. При этом требования к пропускной способности у отдельного компьютера или локальной сети, состоящей из двух-трех клиентов, обычно укладываются в диапазон нескольких десятков килобит в секунду (если такая скорость и не вполне удовлетворяет удаленного клиента, то обычно удобствами его работы жертвуют ради экономии средств предприятия).

В качестве сетей доступа обычно применяются телефонные аналоговые сети, сети ISDN и реже - сети frame relay. При подключении локальных сетей филиалов также используются выделенные каналы со скоростями от 19,2 до 64 Кбит/с. Качественный скачок в расширении возможностей удаленного доступа произошел в связи со стремительным ростом популярности и распространенности Internet. Транспортные услуги Internet дешевле, чем услуги междугородных и международных телефонных сетей, а их качество быстро улучшается.

Программные и аппаратные средства, которые обеспечивают подключение компьютеров или локальных сетей удаленных пользователей к корпоративной сети, называются средствами удаленного доступа. Обычно на клиентской стороне эти средства представлены модемом и соответствующим программным обеспечением.

Организацию массового удаленного доступа со стороны центральной локальной сети обеспечивает сервер удаленного доступа (Remote Access Server, RAS). Сервер удаленного доступа представляет собой программно-аппаратный комплекс, который совмещает функции маршрутизатора, моста и шлюза. Сервер выполняет ту или иную функцию в зависимости от типа протокола, по которому работает удаленный пользователь или удаленная сеть. Серверы удаленного доступа обычно имеют достаточно много низкоскоростных портов для подключения пользователей через аналоговые телефонные сети или ISDN.

Структура глобальной сети, используемая для объединения в корпоративную сеть отдельных локальных сетей и удаленных пользователей, достаточно типична. Она имеет ярко выраженную иерархию территориальных транспортных средств, включающую высокоскоростную магистраль (например, каналы SDH 155-622 Мбит/с), более медленные территориальные сети доступа для подключения локальных сетей средних размеров (например, frame relay) и телефонную сеть общего назначения для удаленного доступа сотрудников.

Коммутация пакетов с использованием виртуальных каналов - это технологии передачи данных сетевого уровня, объединяющие свойства коммутации каналов и коммутации пакетов. При этом в значительной мере удается реализовать достоинства обоих методов коммутации. В настоящее время достаточно широко применяются технологии сетей X.25, Frame Relay, ATM.

Данные передаются на сетевом уровне в виде пакетов, имеющих стандартную структуру и размеры. Пакеты данных от одного конечного узла DTE к другому конечному узлу DTE можно передавать в сети только после установления соединения - специальной сетевой процедуры создания виртуального канала. Виртуальное соединение в отличие от физического соединения не закрепляет жестко ресурсы канала передачи данных, виртуальное соединение необходимо только для указания выбранного в соединении постоянного маршрута для доставки пакетов. Пакеты разных виртуальных каналов могут конкурировать за доступ к каналу передачи данных, так как один канал может обслуживать несколько виртуальных соединений.

PVC создаются вручную и закрепляются постоянно аналогично выделенным телефонным линиям. Стоимость PVC намного ниже, чем выделенных линий, так как пропускная способность каналов передачи данных делится между многими пользователями. В большинстве случаев нет необходимости поддерживать PVC (и платить за него), виртуальное соединение SVC создают только на периоды передачи данных. Создание SVC, т.е. выбор маршрута для доставки пакетов, производится коммуникационными узлами (маршрутизаторами) автоматически по специальной заявке, поступающей от конечного узла. После окончания передачи данных SVC отключается также с помощью специальной процедуры.

Естественно, что создание виртуального канала между конечными узлами требует передачи их полных сетевых адресов. Адресация сетевых пакетов по уже созданному виртуальному соединению производится с помощью идентификатора виртуального канала VCI. Значение VCI определяется при создании виртуального канала, в отличие от сетевого адреса имеет не глобальный, а локальный смысл, т.е. каждый маршрутизатор присваивает определенный номер создаваемому виртуальному каналу на каждом участке сети. Причем во входном порте VCI имеет одно значение, а выходном порте - уже другое. Эти значения VCI регистрируются в специальных таблицах коммутации портов маршрутизатора и для передаваемых по виртуальному каналу пакетов автоматически изменяются при передаче с входного порта в выходной. Так как число поддерживаемых одновременно виртуальных каналов в маршрутизаторе относительно невелико, объем таблиц коммутации портов и размер VCI также небольшой.

В соответствии с этими факторами маршрутизация пакетов существенно ускоряется. Кроме того, использование простых и небольших по размеру VCI позволяет существенно сократить объем служебных полей пакета и соответственно повысить скорость передачи полезной информации. Следует отметить, что это преимущества уже созданного виртуального соединения. А создание виртуального соединения - это сложная и достаточно громоздкая процедура, обычно она выполняется по запросу конечного узла с помощью специального служебного пакет Call Request. Если в процессе передачи данных виртуальный канал отказывает по какой-либо причине, продолжение передачи данных возможно только после создания нового виртуального канала. Необходимо также учитывать, что из-за большого числа коммуникационных устройств, поддерживающих функционирование виртуального канала, вероятность отказов существенно выше, чем в процедурах канального уровня. Поэтому на сетевом уровне необходимы более жесткие процедуры контроля работы и восстановления корректной работы после сбоев.

Сервисы ISDN обладают гораздо более высоким качеством, чем аналоговых телефонных сетей. Кроме более высокой помехоустойчивости ISDN предоставляет два типа интерфейсов для пользователей: базовый (BRI) и первичный (PRI) интерфейсы. BRI содержит 2 B канала и D канал (2х64+16) с суммарной пропускной способностью 144 кбит/с. PRI - по европейским стандартам 30 B и D канал (30х64+64) с суммарной пропускной способностью 1984 кбит/с. Телефонные аппараты подключаются через S интерфейс (B+D). Стандарты определяют три нижних уровня, на сетевом уровне определены процедуры установления соединения (коммутация каналов).

Стандарт X.25 "Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования" существует с 1974 г. и в последующие годы несколько раз пересматривался. Стандарт охватывает три нижних уровня сети, но внутреннюю структуру сети не описывает, а определяет пользовательский интерфейс с сетью.

Технология X.25 основана на коммутации пакетов и виртуальных каналах, обладает низкой производительностью, но эффективно работает на линиях связи с высоким уровнем помех, создавалась для работы на ненадежных аналоговых телефонных каналах. Высокая помехоустойчивость обеспечивается контролем данных и коррекцией ошибок на 2 уровнях: канальном и сетевом. Алгоритмы работы этих уровней и решаемые ими задачи во многом дублируют друг друга.

На физическом уровне предполагается использование последовательного интерфейса стандарта Х.21. На канальном уровне - стандартный протокол LAP-B семейства HDLC. Сетевой уровень определяется протоколом PLP (X.25/3), который предусматривает маршрутизацию пакетов, установление и разрыв соединения, управление потоком пакетов. Алгоритмы маршрутизации в стандарте не рассматриваются, предполагается использование любых реализуемых процедур маршрутизации. Пакеты могут иметь различный объем поля данных от 16 байт до 4 кбайт, размер поля данных по умолчанию 128 байт. Предусмотрено 14 типов пакетов.

В сети X.25 используется следующая терминология: оконечные терминалы (узлы-потребители сетевых ресурсов) DTE, оборудование передачи данных (например, модемы) DCE, коммутаторы пакетов PSE. Для простых терминалов, которые в силу ограниченных функциональных возможностей не могут поддерживать необходимые сетевые процедуры, существуют "сборщики-разборщики" пакетов PAD. Для сети X.25 только PAD являются терминалами, а "неинтеллектуальные" терминалы получают доступ к сети, передавая и получая данные через PAD. Обычно PAD предусматривает подключение нескольких простых терминалов.

DTE получают доступ к сетевым ресурсам через PSE. PSE и структура их связей образуют "облако" (топологию) сети, они выполняют процедуры создания виртуальных каналов, передают пакеты по действующим виртуальным каналам. Виртуальные каналы в X.25 называют логическими каналами. Каждый физический канал в PSE поддерживает несколько логических каналов, каждый PSE в любом из своих портов поддерживает множество логических каналов.

Адресация DTE выполняется в соответствии со стандартом X.121, который обеспечивает единое мировое пространство адресов. Сетевые адреса, как указывалось ранее, составные, т.е. элементы адреса зависят от места нахождения DTE в облаке сети. Предусмотрено три варианта адресации с идентификаторами - десятичными цифрами:

· международный сетевой адрес с префиксом "0", содержащий код страны (250, 251 для России и СНГ), номер сети в стране (1 цифра) и номер узла (до 10 цифр);

· международный телефонный номер с префиксом "9", содержащий код страны (три цифры) и телефонный номер в стране (до 11 цифр);

· внутренний сетевой адрес, содержащий номер сети и номер узла (до 10 цифр).

Сети X.25 применяют при высоких требованиях к надежности передачи данных, эти протоколы поддерживаются многими маршрутизаторами, шлюзами и т.п. Однако передача данных производится с неопределенной задержкой, которая может изменяться в весьма широких пределах. Например, эти сети нельзя использовать даже для организации голосовой связи.

PSE в соответствии с протоколом X.25 не поддерживают обмен маршрутной информацией и оптимизацию маршрутов. Хотя реализуемые ими функции сложнее, чем коммуникационных устройств канального уровня, однако по сравнению с маршрутизаторами других сетевых технологий функции PSE существенно проще. PSE может поддерживать до 4096 логических каналов одновременно. Наиболее сложная процедура, не определенная в рамках протокола, - маршрутизация при создании логического канала. После создания логического канала для передачи пакетов используются не сетевые адреса, имеющие большие размеры, и алгоритмы маршрутизации, а идентификаторы логических каналов и таблицы коммутации портов PSE. Как уже отмечалось, процедуры доставки пакетов в созданном логическом канале во многом аналогичны процедурам канального уровня HDLC. Однако механизмы контроля работы логических каналов должны быть более строгими. На канальном уровне обеспечивается управление взаимодействием только двух устройств. В логическом канале кроме двух DTE должны корректно взаимодействовать несколько PSE. Благодаря высокой эффективности канального уровня вероятность искажения и потери пакетов невелика, однако строгие процедуры контроля работы логических каналов необходимы.

Протокол PLP определяет 5 режимов:

1) Установление соединения - процедура создания логического канала между DTE.

2) Режим передачи данных - обмен данными по логическому каналу, включая сегментацию, заполнение недостающих бит, контроль ошибок и управление потоком.

4) Сброс соединения - освобождение всех ресурсов, поддерживавших работу логического канала.

5) Режим рестарта.

Самую сложную структуру полей управления имеет пакет установления соединения CALL REQUEST.

Читайте также:

Глобальные сети с коммутацией пакетов реферат

Глобальные сети с коммутацией пакетов

Основные принципы построения сетей Frame Relay

Основы технологии ATM

Технологии xDSL

Обзор технологий, входящие в семейство DSL

1.1 Выделенные каналы

1.2 Глобальные сети с коммутацией каналов

1.3 Глобальные сети с коммутацией пакетов

Классификация глобальных компьютерных сетей

Выделенные каналы связи глобальных сетей

Глобальные сети с коммутацией каналов

Глобальные сети с коммутацией пакетов

Похожие страницы:

Глобальные компьютерные сети (2)

Глобальные компьютерные сети (1)

Глобальная компьютерная сеть

Применение в туризме новейших цифровых технологий. Использование глобальных компьютерных сетей

Сервисы глобальных компьютерных сетей электронная почта, телеконференции, Internet Relay Chat

Содержание работы

Файлы: 1 файл

Informatika.doc

2.5Глобальные сети с коммутацией каналов

2.6Глобальные сети с коммутацией пакетов

2.7Магистральные сети и сети доступа