КОМПЬЮТЕРНАЯ АКАДЕМИЯ «ШАГ»

Основы технологий глобальных сетей.

Введение в технологии глобальных сетей.

Сегодня мы продолжим изучение технологий применяемых на двух нижних уровнях модели OSI – физическом и канальном. Речь пойдёт о принципах построения и технологиях, применяемых в глобальных сетях - WAN (Wide Area Network).

Глобальные сети в отличии от локальных, в которые узлы относительно недалеко удалены друг от друга, объединяют компьютеры или те-же локальные сети, находящиеся на больших расстояниях друг от друга, и такие сети охватывают большие географические регионы. Линии связи в таких сетях имеют большую протяженность, и создание таких сетей требует больших капиталовложений. Как правило, глобальные сети строятся телекоммуникационными компаниям, их ещё называют Провайдерами Услуг, Service Provider, и среди них существует целая иерархия, в которой различаются магистральные, или первичные провайдеры, предоставляющие свои услуги провайдером меньшего уровня, провайдерам доступа, которые в свою очередь могут предоставлять услуги либо конечным пользователям, либо следующему уровню провайдеров, например районным сетям. Также возможно использование технологий глобальных сетей и для функционирования корпоративных сетей, при этом компании могут либо сами строить сеть такого масштаба, что могут себе позволить далеко не все компании, либо арендовать существующие каналы связи у поставщиков услуг.

Кроме вычислительных глобальных сетей существуют и другие виды глобальных сетей передачи информации. В первую очередь это телефонные и телеграфные сети, работающие на протяжении многих десятков лет, а также телексная сеть. Ввиду большой стоимости глобальных сетей существует долговременная тенденция создания единой глобальной сети, которая может передавать данные любых типов: компьютерные данные, телефонные разговоры, факсы, телеграммы, телевизионное изображение.

Структура глобальной сети

Типичный пример структуры глобальной компьютерной сети приведен на рисунке ниже.

КОМПЬЮТЕРНАЯ АКАДЕМИЯ «ШАГ»

S (switch) – коммутаторы К – компьютеры

R (router) – маршрутизаторы

MUX (multiplexor)- мультиплексор

UNI (User-Network Interface) - интерфейс пользователь – сеть NNI (Network-Network Interface) - интерфейс сеть - сеть.

РВХ - офисная АТС

маленькие черные квадратики - устройства DCE

При передаче данных через глобальную сеть мосты и маршрутизаторы, работают в соответствии с той же логикой, что и при соединении локальных сетей. Мосты, которые в этом случае называются удаленными мостами (remote bridges), строят таблицу МАС - адресов на основании проходящего через них трафика, и по данным этой таблицы принимают решение - передавать кадры в удаленную сеть или нет. В отличие от своих локальных собратьев, удаленные мосты выпускаются и сегодня, привлекая сетевых интеграторов тем, что их не нужно конфигурировать, а в удаленных офисах, где нет квалифицированного обслуживающего персонала, это свойство оказывается очень полезным. Маршрутизаторы принимают решение на основании номера сети пакета какоголибо протокола сетевого уровня (например, IP или IPX) и, если пакет нужно переправить следующему маршрутизатору по глобальной сети, например frame relay, упаковывают его в кадр этой сети, снабжают соответствующим аппаратным адресом следующего маршрутизатора и отправляют в глобальную сеть.

Мультиплексоры «голос - данные» предназначены для совмещения в рамках одной территориальной сети компьютерного и голосового трафиков. Так как рассматриваемая глобальная сеть передает данные в виде пакетов, то

КОМПЬЮТЕРНАЯ АКАДЕМИЯ «ШАГ»

мультиплексоры «голос - данные», работающие на сети данного типа, упаковывают голосовую информацию в кадры или пакеты территориальной сети и передают их ближайшему коммутатору точно так же, как и любой конечный узел глобальной сети, то есть мост или маршрутизатор. Если глобальная сеть поддерживает приоритезацию трафика, то кадрам голосового трафика мультиплексор присваивает наивысший приоритет, чтобы коммутаторы обрабатывали и продвигали их в первую очередь. Приемный узел на другом конце глобальной сети также должен быть мультиплексором «голос - данные», который должен понять, что за тип данных находится в пакете - замеры голоса или пакеты компьютерных данных, - и отсортировать эти данные по своим выходам. Голосовые данные направляются офисной АТС, а компьютерные данные поступают через маршрутизатор в локальную сеть. Часто модуль мультиплексора «голос - данные» встраивается в маршрутизатор. Для передачи голоса в наибольшей степени подходят технологии, работающие с предварительным резервированием полосы пропускания для соединения абонентов, - frame relay, ATM.

Так как конечные узлы глобальной сети должны передавать данные по каналу связи определенного стандарта, то каждое устройство типа DTE требуется оснастить устройством типа DCE (Data Circuit terminating Equipment) которое обеспечивает необходимый протокол физического уровня данного канала. В зависимости от типа канала для связи с каналами глобальных сетей используются DCE трех основных типов: модемы для работы по выделенным и коммутируемым аналоговым каналам, устройства DSU/CSU для работы по цифровым выделенным каналам сетей технологии TDM и терминальные адаптеры (ТА) для работы по цифровым каналам сетей ISDN. Устройства DTE и DCE обобщенно называют оборудованием, размещаемым на территории абонента глобальной сети - Customer Premises Equipment, CPE.

Если предприятие не строит свою глобальную сеть, а пользуется услугами общественной, то внутренняя структура этой сети его не интересует. Для абонента общественной сети главное - это предоставляемые сетью услуги и четкое определение интерфейса взаимодействия с сетью, чтобы его оконечное оборудование и программное обеспечение корректно сопрягались с соответствующим оборудованием и программным обеспечением общественной сети.

Поэтому в глобальной сети обычно строго описан и стандартизован интерфейс «пользователь-сеть» (User-to-Network Interface, UNI). Это необходимо для того, чтобы пользователи могли без проблем подключаться к сети с помощью коммуникационного оборудования любого производителя, который соблюдает стандарт UNI данной технологии (например, Х.25).

Протоколы взаимодействия коммутаторов внутри глобальной сети,

называемые интерфейсом «сеть-сеть» (Network-to-Network Interface, NNI),

стандартизуются не всегда. Считается, что организация, создающая глобальную сеть, должна иметь свободу действий, чтобы самостоятельно решать, как должны

КОМПЬЮТЕРНАЯ АКАДЕМИЯ «ШАГ»

взаимодействовать внутренние узлы сети между собой. В связи с этим внутренний интерфейс, в случае его стандартизации, носит название «сеть-сеть», а не «коммутатор-коммутатор», подчеркивая тот факт, что он должен использоваться в основном при взаимодействии двух территориальных сетей различных операторов. Тем не менее, если стандарт NNI принимается, то в соответствии с ним обычно организуется взаимодействие всех коммутаторов сети, а не только пограничных.

Интерфейсы DTE-DCE

Для подключения конечных абонентов, которые являются по сути устройствами DTE к глобальной сети, используются устройства DCE. Интерфейсы подключения к устройствам DCE описаны стандартами серии V,

принятые ITU-T (ранее CCITT), и стандартами серии RS (Recomended Standards),

принятые EIA. Стандарты этих организаций практически дублируют друг друга, но могут встречаться и отличия.

Вот некоторые из популярных интерфейсов:

•RS-232C/V.24 - имеет скорость до 115200 бит/с, расстояние до 15 метров, поддерживается как асинхронный, так и синхронный режим работы. Интерфейс использует 25-контактный разъем или в упрощенном варианте - 9-контактный разъем.

•RS-449/V.10/V.11 Спецификация RS-423/V.10 поддерживает скорость обмена до 100000 бит/с на расстоянии до 10 м, и скорость до 10000 бит/с на расстоянии до 100 м. Спецификация RS-422/V.11 поддерживает скорость до 10 Мбит/с на расстоянии до 10 м, и скорость до 1 Мбит/с на расстоянии до 100 м. Также поддерживает асинхронный и синхронный режимы обмена между DTE и DCE. Для соединения используется 37-контактный разъем.

•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.

•Х.21 разработан для синхронного обмена данными между DTE и DCE в сетях с коммутацией пакетов Х.25. 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.

•HSSI (High-Speed Serial Interface) разработан для подключения к устройствам DCE, работающим на высокоскоростные каналы, такие как каналы ТЗ (45 Мбит/с), SONET ОС-1 (52 Мбит/с). Интерфейс