75. Технологии глобальных коммуникаций на базе виртуальных каналов. Особенности технологий FrameRelay и X.25.

Существует 2 типа виртуальных каналов: 1) коммутируемый виртуальный канал (SVC, SwitchedVirtualCircuit) 2) постоянный виртуальный канал (PVC, PermanentVirtualCircuit). При создании SVC коммутаторы сети настраиваются на передачу пакетов автоматически по запросу конечного или промежуточного узла сети. Создание PVC происходит заранее, и коммутаторы настраиваются вручную администратором сети. При создании SVC требуется наличие в коммутаторах таблиц маршрутизации. УстановленииSVC выполняется служебным протоколом, выполняющем роль протокола сигнализации. Узел инициатор (узел1) генерирует специальный пакет – запрос на установление логического соединения с другим узлом (узел4). Этот запрос содержит адрес (в примере, 1234567 – номер подсети, 1234 – номер узла) узла назначения, а также начальное значение идентификатора виртуального канала (102). Присвоенный виртуальному каналу номер 102 имеет локальное значение для порта компьютера, через который устанавливается соединение. Т.к. через порт уже проходит виртуальный канал с номером 101, то ПОпротокола выбирает первый свободный номер из разрешенного диапазона. Далее пакет попадает в буфер порта 1 коммутатора 1. После определения выходного порта по таблице маршрутизации генерируется новое значение номера виртуального канала (106). Далее пакет передается коммутатору2. Одновременно с продвижением запроса коммутатор создает таблицу коммутации, которая будет использоваться после установления SVC при передаче данных. Виртуальный канал м.б. однонаправленный и двунаправленный. В примере рассмотрен двунаправленный канал, поэтому в таблицу коммутации вносится запись для продвижения пакета в обратном направлении. В результате запрос доходит до узла назначении. Узел может принять или отвергнуть пакет, а также обязательно посылается ответный пакет, подтверждающий установление виртуального канала.

Режим PVC не позволяет узлам динамически прокладывать виртуальные каналы. Администратор должен сам создавать таблицы коммутации вручную. При PVC таблицы марщрутизации уже не нужны.

Таблица коммутации:

Входной порт	Входная метка	Выходной порт	Выходная метка
1	102	3	106
3	106	1	102

Х.25 первая крупномасштабная реализация сетей с коммутацией пакетов PSN. Х.25 имели невысокие скорости передачи данных, которые компенсируясь службами контроля ошибок на уровне сети и восстановления. Х.25 состоит из 4 компонентов: терминального оборудование (DTE) - устройство, которое посылает и получает сетевые данные по сети пакетной коммутации, сборка/разборка пакетов (PAD, PacketAssemblerDisassembler), оконечное оборудование канала передачи данных (DCE) и пакетные коммутаторы (PSE).

Функции PAD:

1) сборка символов, получаемых от асинхронных терминалов, в пакеты.

2) разборка полей данных в пакетах и вывод данных на асинхронные терминалы.

3) управление процедурами установления соединения и разъединения по сети с нужным комп-ом.

4) передача символов, включающих старт-стопные сигналы и биты проверки на четность.

5) продвижение пакетов при наличии соответствующих условий.

PAD используется для подключения кассовых аппаратов и банкоматов.

Технология X.25 имеет трехуровневый стек протоколов (физический, канальный, сетевой)

Протокол физического уровня не оговорен, что дает возможность использовать каналы разных стандартов.

На канальном уровне используется протокол LAP-B (оба узла участвующие в соединении равноправны).

Сетевой протокол X.25/3 выполняет функции маршрутизации пакетов, управления потоком пакетов.

Сеть состоит из коммутаторов соединенных высокоскоростными выделенными каналами.

Frame Relay предназначен для межсетевого общения, ориентирован на соединение и использует два протокольных уровня модели OSI. Остальные уровни должны реализоваться программно. Такая схема заметно удешевляет интерфейс. Сеть работает по технологии, которая передает кадры только по протоколу канального уровня LAP-F, кадры при передаче ч/з коммутатор не преобразуется. Протокол вводит понятие committed information rates (CIR - оговоренные скорости передачи), обеспечивая каждому приложению гарантированную полосу пропускания. Если приложение не использует полностью выделенную полосу, другие приложения могут поделить между собой свободный ресурс. Frame Relay гарантирует большее быстродействие, чем X.25. и синхронную передачу данных, а также транспортировку пакетов других протоколов через сети Frame Relay. Особенностью Frame Relay является отказ от коррекции обнаруженных в кадрах искажений. Сети FrameRelay создавались специально для пульсирующего компьютерного трафика, поэтому при резервировании пропускной способности указывается средняя скорость трафика CIR и согласованный объем пульсации B_c (максимальное кол-во байт, которое сеть будет передавать от этого пользователя за время Т), а также B_e (максимальное кол-во байт, которое сеть будет пытаться передать сверх установленного значения B_c за время Т).

CSMA/CA работает следующим образом. Станция, желающая передавать, тестирует канал, и если не обнаружено активности, станция ожидает в течение некоторого случайного промежутка времени, а затем передаёт, если среда передачи данных всё ещё свободна. Если пакет приходит целым, принимающая станция посылает пакет ACK, по приёме которого отправителем завершается процесс передачи. Если передающая станция не получила пакет ACK, в силу того, что не был получен пакет данных, или пришёл повреждённый ACK, делается предположение, что произошла коллизия, и пакет данных передаётся снова через случайный промежуток времени.

Механизм явного подтверждения эффективно решает проблемы помех. Однако он добавляет некоторые дополнительные накладные расходы, которых нет в 802.3, поэтому сети 802.11 будут всегда работать медленнее, чем эквивалентные им Ethernet локальные сети.

Иллюстрация проблемы "скрытой точки".

Другая специфичная проблема MAC-уровня – это проблема "скрытой точки", когда две станции могут обе "слышать" точку доступа, но не могут "слышать" друг друга, в силу большого расстояния или преград (рис. 4). Для решения этой проблемы в 802.11 на MAC уровне добавлен необязательный протокол Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS). Когда используется этот протокол, посылающая станция передаёт RTS и ждёт ответа точки доступа с CTS. Так как все станции в сети могут "слышать" точку доступа, сигнал CTS заставляет их отложить свои передачи, что позволяет передающей станции передать данные и получить ACK пакет без возможности коллизий.