Transcript X.25, ISDN, Frame Relay

Сети Х.25
Литература по данной лекции:
 Internetworking Technology Handbook (Cisco Systems)
 Г.Хелд. Технологии передачи данных.
 http://lectures.by.ru/lectures/default.htm (А.Филимонов. Сети
ЭВМ и телекоммуникации)
 http://donwolf88.narod.ru/CSK/CSK_menu.htm ("Цифровые
сети связи")
 National Semiconductor Application Note 492. "Intuitive ISDN"
- An ISDN tutorial
 http://www.aaanet.ru/cts/439253 (Оборудование ISDN в
помещении заказчика)
Rev. 2.00 / 26.03.2013
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Характеристики Х.25
 Глобальная сеть с пакетной коммутацией (глобальная система
адресации).
 Стандарт Х.25 описывает взаимодействие на канальном и сетевой
уровнях, но можно программно выделить и более высокие уровни модели
OSI/RM.
 Физический уровень в Х.25 не регламентирован, соединение может
быть осуществлено по любому из имеющихся интерфейсов, например, RS232.
 Передача данных по телефонным проводам.
 Медленный способ продвижения информации от источника к адресату
(есть подтверждение приема и повторная передача испорченных кадров).
 Сети Х.25 начали развиваться в 1970е годы.
 Х.25 - интернациональный стандарт, контролируемый ITU (CCITT).
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Схема подключения по Х.25
Х.25
PSE
DTE
DCE
коммутаторы
DCE
PSE
DCE
DTE
DTE
В Х.25 существует три типа устройств: DTE - data terminal equipment
(оконечное оборудование), DCE - data communication equipment
(коммуникационное оборудование), PSE - packet switching exchange
(устройство пакетной коммутации).
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Сборщик/разборщик пакетов
В случая, когда к сети Х.25 подключается не полнофункциональный
компьютер, а лишь символьный терминал с ограниченным набором
функций, функции сборки/разборки пакетов (упаковка данных в кадр,
добавление заголовков и обратные действия) выполняют устройства PAD
(Packet Assembler/Disassembler).
DTE
PAD
DCE
PSE
Сборка/
разборка
буфер
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Стек Х.25
ПРИКЛАДНОЙ
Протоколы более
высоких уровней
ПРЕДСТАВИТ.
СЕАНСОВЫЙ
ТРАНСПОРТНЫЙ
СЕТЕВОЙ
КАНАЛЬНЫЙ
ФИЗИЧЕСКИЙ
Packet Layer Protocol
Link Access Procedure,
Balanced
EIA/TIA-232, EIA/TIA-449,
EIA-530 или G.703
OSI/RM
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
Х.25
NETS and OSs
Передача информации в Х.25
Информационный обмен в сети X.25 состоит из трех обязательных фаз:
Установление вызова (виртуального канала)
Информационный обмен по виртуальному каналу
Разрывание вызова (виртуального канала)
DTE1 посылает запрос на установление соединения другому DTE2,
которое может принять или отклонить вызов. В положительном случае обе
станции начинают общаться в полнодуплексном режиме по постоянному
выделенному или коммутируемому виртуальному каналу.
В заголовках пакета DTE1 указывает идентификатор виртуального канала,
первое по пути DCE разбирает заголовки и отправляет пакет следующему
коммутатору PSE. Передача пакета идет до тех пор, пока его не получит
оконечные DCE и DTE.
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
LAP-B
LAP-B (процедура доступа к линии, канальный уровень по модели
OSI/RM) обеспечивает надежную доставку данных. Balanced означает
равноправие между сторонами взаимодействия. Взаимодействие между
любыми узлами в Х.25 строится по принципам выдачи команды и
получения на нее ответа.
Flag
Address
Control
Data PLP
FCS
Flag
Flag - байт 01111110, приемная сторона воспринимает любые данные
между флагами, как информационные, если их не менее 32 бита, иначе
кадр уничтожается.
Address - (1 байт) указатель того, команда это или ответ на нее.
Control - (1 байт) уточняет команду или ответ и тип кадра
(информационный, управляющий или ненумерованный).
Data - данные верхнего уровня PLP.
FCS - (2 байта).
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
PLP
PLP (протокол пакетного уровня, сетевой уровень по модели OSI/RM)
обеспечивает маршрутизацию и передачу от узла к узлу в сетях Х.25 по
предустановленным виртуальным каналам. Один физический канал может
быть использован для организации нескольких логических. Полная полоса
пропускания делится между несколькими виртуальными каналами,
соответствующим разным приложениям (аналог сокетов).
PLP функционирует в 5 различных режимах:
вызов, передача данных, простой, завершение соединения и рестарт.
GFI
LCI
PTI
User data
GFI - General Format Identifier (4 бита), тип процедуры управления
потоком кадров, способ подтверждения, .
LCI - Logical Channel Identifier (12 бит) идентификатор виртуального
канала между DTE и DCE.
PTI - Packet Type identifier (1 байт) уточняет тип кадра (всего 17 типов,
например, "call request" или "receiver ready").
User data - данные верхнего уровня (только для информационных кадров)
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Организация вирт. канала
Организация взаимодействия на сетевом уровне модели OSI/RM в сетях Х.25
возможна либо по заранее выделенному виртуальному каналу, либо по
коммутируемому. Операция организации коммутируемого выделенного канала
происходит также, как это делается в телефонии, только с использованием
специальных пакетов.
Маршрутизация (коммутация) в сетях Х.25 идет на основании значений поля
LCI - Logical Channel Identifier (всего 4096 виртуальных каналов в каждом узле).
Телефонная сеть
Пакетная сеть X.25
набор номера
отправка пакета "Call request"
звонок телефона на удаленной стороне
получение пакета "Call request"
снятие трубки на удаленной стороне
отправка пакета "Call accepted"
слышим "Алло"
получение пакета "Call accepted"
нет возможности ответить на звонок
отправка "Clear request"
"занято"
получение "Clear indication"
кладем трубку
отправка "Clear confirmation"
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Адресация в Х.25
На этапе установления виртуального соединения DTE формирует пакет
вызова, в котором используется система глобальных адресов
(интернациональных номеров).
DNIC (4 разряда)
NTN (до 10 десятичных разрядов)
DNIC (Data Network Identification Code) - код сети (страны), состоит из 3х
разрядов идентификатора страны и 1 разряда номера сети.
NTN (National Terminal Number) - номер терминала в сети (присваивается
устройству PAD)
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Характеристики ISDN
 Integrated Services Digital Network (сеть с интегрированными
цифровыми услугами) предназначена для одновременной передачи
голоса, данных, видео и др. вида трафиков.
 Региональная сеть с коммутацией каналов (физических
соединений).
 Сети ISDN начали развиваться в 1987 году (1995 - год выпуска
стандарта).
 Стандарт ISDN описывает взаимодействие на физическом,
канальном и сетевом уровнях.
 Данные передаются по телефонным проводам.
 Возможность содержать на одной ISDN-линии до восьми аппаратов
с индивидуальным номером.
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Схема подключения по ISDN
S
U
ISDN
TE1 - terminal equipment (оконечное оборудование), ТЕ-2 - не ISDN, нужен
адаптер ТА.
NT1 - устройство разделения общедоступных коммутируемых сетей.
NT2 - абонентское коммутационное оборудование, например, внутренняя
АТС.
Иногда все устройства TE1, NT2, NT1 совмещены в одном модеме.
Точка U - телефонный кабель.
Точка S - две витых пары, разъем RJ-45 (раздельные пары приемпередача).
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Услуги ISDN
Услуги ISDN
Basic Rate Interface (BRI) - 2 В-канала (по 64 Kb/сек) и один D-канал (16
Kb/сек) (2B+D).
Primary Rate Interface (PRI) (база - сети PDH)
Европа: 30 В-каналов и один 64 Kb/сек D-канал и общая скорость
интерфейса 2.048 Mb/сек (канал Е1).
Америка: 23 В-каналов и один 64 Kb/сек D-канал и общая скорость
интерфейса 1.544 Mb/сек (канал Т1).
ISDN позволяет устанавливать ширину канала с кратностью в 64кбит/с.
Например, для оцифрованного видео возможно использовать канал Н0 =
384кбит/с (6 В-каналов).
D-канал отвечает за установку, сопровождение и завершение соединений.
На канальном уровне существует стек протоколов для управления потоком
кадров.
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Физ. уровень ISDN (BRI)
Физический уровень. Точка S.
Кадр состоит из 48 бит и передается с частотой 4 кГц (период повторения
250 мсек). В состав кадров входят 32 бит(4х8) данных, которые передаются
в В-каналах интерфейса BRI эти байты обозначаются В1 и В2 и 4 бита
канальной сигнализации, которые обозначаются D. Остальные биты (12)
используются в целях контроля, синхронизации, подтверждения и т.д.
Физический уровень. Точка U.
Для обеспечения требуемой дальности передачи используется линейное
кодирование данных по алгоритму 2B1Q (2 бита - один квартет). Данные
через точку сопряжения U передаются в виде кадров длиной 240 бит.
Восемь кадров образуют суперкадр. 216 бит кадра используются для
передачи собственно каналов полезной нагрузки (12 комплектов по 20 байт
(2B+D)). Первые 18 бит кадра используются для передачи
синхронизирующего слова. Завершающие 6 бит кадра называются М-биты
и используются для формирования технологического канала и передачи
сигналов обрамления суперкадра.
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Канальный уровень ISDN
Канальный уровень в ISDN представлен протоколом LAPD (Link Access
Procedure, D-channel), аналогичным по функциональному назначению
LAPB (контроль ошибок, подтверждение приема по D-каналу).
Flag (1)
Address (2)
Control (1)
Data
FCS (2)
Flag (1)
Flag - байт 01111110.
Address - (1 или 2 байта) указатель того, команда это или ответ на нее, а
также указывает номер приложения верхнего уровня (Service Access Point
Identifier). Использование различных SAPI дает возможность передавать
звук и данные ЛВС одновременно.
Control - (1 байт) уточняет тип кадра (информационный, управляющий
(для управления потоком) или ненумерованный (для разрыва и
установления соединения, согласования параметров линии…)).
Data - данные верхнего уровня.
FCS - (2 байта).
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Сетевой уровень ISDN
На сетевом уровне в соответствие с разными способами
организации логического канала связи (выделенный канал,
пакетная коммутация, коммутация каналов) специфицирован
набор служебных сообщений, например, "установить связь",
"прервать", "соединение установлено", "состояние линии" и т.д.
При установлении соединения также может запрашиваться
скорость передачи данных запрашиваемого вызова
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Применение ISDN
Интернет
Маршрутизатор
провайдера
Городская
АТС
ISDN
коммутатор
офис
ISDN NT
Маршрутизатор
Чаще всего для ISDN связи используются
выделенные каналы. Вместо них могут
применяться любые цифровые DSL модемы,
например, ADSL (Asymmetric Digital Subsriber
Line).
Скорость доступа в Интернет будет определяться
каналом с минимальной пропускной
способностью (чаще всего "последней милей",
т.е. оконечным оборудованием ISDN).
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
Ethernet хаб
NETS and OSs
Сети Frame Relay
Массовое внедрение оптоволокна в качестве среды передачи привело к
резкому снижению аппаратных ошибок связи (с 10-5 до 10-9).
Необходимость в гарантированной доставке данных на канальном уровне
отпала.
Сети Frame Relay (передача кадров с задержкой) являются логическим
продолжением сетей Х.25 и ISDN.
Для увеличения скорости были убраны часть процедур канального уровня,
связанные с контролем ошибок, подтверждением переданных данных.
В сетях Frame Relay (отсутствует сетевой уровень) кадры просто
передаются от узла к узлу на основании чтения заголовочной части кадров,
с ними не производится никаких действий.
К тому же коммутатор Frame Relay имеет право игнорировать отдельные
кадры в период перегрузок (специальный бит пометки в заголовке кадра).
В качестве транспортной подсистемы в сетях Frame Relay могут
использоваться каналы цифровой передачи PDH.
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Связь в Frame Relay
Всем виртуальным каналам в сетях Frame Relay приписаны
идентификаторы DLCI (10 битовый Data-Link Connection Identifier,
соответствующее поле в заголовке каждого пакета), которые выдаются на
этапе установления соединения. В сети WAN может существовать
несколько каналов с одним и тем же DLCI.
DLCI
DTE
DLCI
сеть Frame Relay
31
22
DTE
64
18
DTE
81
64
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Применение Frame Relay
Применение FR: передача оцифрованных речевых сигналов, данных,
факсов благодаря возможности установлению заранее согласованной с
провайдером гарантированной пропускной способности логического
канала, а также поддержки кадра переменной длины и статистического
мультиплексирования (защита от перегрузок).
Расширение LMI позволяет
ввести в FR систему глобальной
адресации, широковещание и
сообщения о состоянии
виртуальных каналов.
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
NETS and OSs
Сравнение Х.25, ISDN, FR
Технология Frame Relay была разработана в начале 1980-х для
использования в сетях ISDN и для динамического разделения ресурсов
физического канала между пользовательскими процессами передачи данных.
Параметр
выделение фиксированной полосы под
вызов
ISDN
X.25
Frame relay
+
+
+
виртуальные каналы
высокая степень готовности
+
+
малая величина задержки
+
+
высокая эффективность использования
канала
использование в сетях WAN
низкая стоимость передачи трафика
Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004
+
+
+
+
+
NETS and OSs