Мини-ЭВМ

Рис. 3.4. Коммутируемые сети позволяют взаимодействовать локальным сетям, расположенным на значительном расстоянии друг от друга

Примером технологии с коммутацией каналов может служить цифровая сеть с предоставлением ко.мплексныхуслуг (integrated services digital network - ISDN). В сетях ISDN, которые выделяются телефонными компаниями, применяются системы цифровой коммутации. Стоимость соединения ISDN зависит от частоты использования линии, а общая сумма складывается из оплаты соединения и ежемесячного абонентского взноса.

Существует две разновидности ISDN: ISDN BRI и ISDN PRI. В интерфейсе BRI {Basic Rate Interface) пользователям предоставляется три капала: два В-ка-нала по 64 Кбит/с и D-канал со скоростью 16 Кбит/с, предназначенный для передачи контрольной информации и настроек. Интерфейс BRI допускает одновременную трансляцию голоса и данных по отдельным В-каналам. Однако обычно из двух В-каналов делщот один с общей скоростью передачи 128 Кбет/с.

Интерфейс PRI (Primary Rate Interface) разработан для крупных компаний, нуждающихся в большей полосе пропускания. Он основан на линии Т1, которая располагает 23 В-каналами (кажд111Й по 64 Кбит/с). Один Обкапал по-прежнему требуется для настроек и к01ГГроля соединения.

ПРОТОКОЛЫ КОММУТАЦИИ ПАКЕТОВ 61

Конфигурирование ISDN на маршрутизаторе обсуждается в главе 15 (раздел Конфигурирование ISDN*].

Интерфейс передачи с базовой скоростью разрабатывался для небольших фирм и отдельных пользователей, которые нуждались в оперативном соединении локальной сети с глобальной, в особенное!и с internet. Существует технология, обеспечивающая более быструю связь -цифровые абонентские линии {digital subscriber service - DSi). DSL позволяет передавать данные и голос со скоростью до 7 Мбит/с Стоимость использования DSL, предоставленных местной телефонной компанией, может оказаться меньше, чем сумма телефонного счета и ежемесячной платы за удаленное аналоговое соединение через модем. Таким образом, DSL являются более дешевой альтернативой интерфейсу передачи с базовой скоростью.

Коммутация пакетов

в соединениях на основе коммутаьрт пакетов данные разделяются на пакеты небольшого ра:шера, благодаря чему обеспечивается их быстрая и эффективная доставка.

Каждый пакет наделен собственной контрольной информацией и коммутируется через сеть независимо от других пакетов. Это означает, что данные .могут передаваться раз;шчными путями через облако к'оммутпруемоЙ сети и нри.ходигь к получателю в измененной последовательности. Тем не менее сведешш об очередности, содержащиеся в заголовке каждою пакета, позволяют восстановить порядок поступивших сообщений.

В сетях с коммутацией пакетов возможно нрнменепие виртуальных каналов. Виртуальный канал устанавливает определенный путь через облако сети, по которому передаются все пакеты, предназначенные для конкретного получателя (эти пути могут служить для пересылки пакетов от многих отправителей, поскольку линии в коммутируемых сетях находятся в общем пользовании). За счет виртуальных каналов в сетях с коммутацией пакетов удастся увеличить общую эффективность передачи данных.

Существует несколько технологай коммутации пакетов: Х.25, Frame-Relay, ATM; они описаны в следующем разделе.

Протоколы коммутации пакетов

Сети с коммутацией пакетов появились в конце 70-х годов XX века вместе с протоколом Х.25. Низкая стоимость таких сетей (в сравнении с выделенными линиями) обусловила стремительное развитие соответствующих протоколов. Далее описываются некоторые распространенные протоколы коммутации пакетов.

Протокол х.25 предназначен для сетей общего пользования таких операторов, как AT&T и General Eleclria Стек протоколов Х.25 обеспечивает прямую связь между локальными сетями с помощью оконечного оборудования нольчователя (DTE) и оконечного оборудования канала передачи данных (DCE). DCE предоставляет соединение DTE, например маршрутизатора, пепосредствепно с глобальной сетью.

Поскольку назначение всякой глобальной сети заключается в установлении связи между удаленными друг от друга локальными сетями, сеансы Х.25 состоят из коммуникаций между DTE. Допустим, у вас есть локальная сеть в Чикаго, подключенная к маршрутизатору, который связывает ее с сетью общего пользоващщ. Аналогично в Миннеаполисе имеется подобная локальная сеть, выходящая на сеть общего пользования через маршрутизатор. Протокол Х.25 управляет взаимодействием между двумя DTE (маршрутизаторами), осуществляя передачу данных (рис. 3.5).

Рабочая станция

Маршрутизатор

Рабочая станция

Маршрутизатор

Рабочая станция

Принтер Концентратор tSfn . .

КО м п ьют@ р

Рис. 3.5. Протокол х.25 устоиавлкБоет виртуальный канал между маршрутизатором^

ПРОТОКОЛЫ КОММУТАЦИИ ПАКЕТОВ . 63

Стек протоколов Х.25 составлен ш протоколов, работающих на сетевом, канальном и физическом уррвнях модели OSI. Рассмотри их подробнее:

О протокол пакетного уровня (Packet Layer Protocol - PLP) относится к сетевому уровню и управляет обменом пакетов между локальными сетями (между маршрутизаторами в Чикаго и Миннеаполисе в рассмотреннол! выше примере), PLP устанавл1шаст внртуау1ьяый каЕ1ал между устройствами оконеч1гого оборудова1и1Я данных и отвечает за сегментацию н восстановление нослсдовательности пакетов. Кроме того, PLP закрывает виртуальный канал по завершении передачи;

О сбаланснрован(п<й протокол доступа к каналу (Link Access Procedure/ Balanced Protocol - LAP/B) действует на канальном уровне и обеспечивает безошибочную и упорядоченную доставку кадров;

О протокол физического уровня Х,21 bis отвечает за актившиио н деаактнва-нию физической среды, соединяющей устройства DTE и DCE.

Протокол Х.25, созданный для коммутируемых телефонных сетей общего пользования с высоким уровнем шумов, выполняет множество проверок на возможные ошибки при передаче пакетов. И хотя Х-25 применяется до сих пор, его скоро вытеснят скоростные протоколы коммутации пакетов - Frame-Relay м ATM.

Конфигурирование Х.25 на маршрутизаторе будет рассмотрено в главе 15 (раздел Конфигурирование протокола Х.25>>).

С помощью протоколо Х25 можно организовать виртуальное соединение двух типов: коммутируемые виртуальные каналы {switched virtual drcuit - SVC) устанавливаются для данного сеанса связи и разрываются па его завершении, постоянные виртуальные каналы (permanent virtual circuit - PVC) используются для регулярной связи двух пунктов и поддерживают постоянный сеанс связи между сетями.

Frame-Relay

Frame-Relay ~ * наследника протокола Х.25. Он реализует высокоскоростные со-ед1ГР1епия между устройствами DTE (такими, как маршрутизаторы и мосты) через волоконно-оптические кабели. Устройства DCE в сетях Frame-Relay представляют собой коммутаторы среды передачи данных. Протокол Frame-Relay обеспечивает бол ьшую скорость, чем Х.25, поскольку избавлен от некоторых функций контроля и проверок на ошибки, которые снижали скорость Х.25.

Ргаше-Ке1ау применяет постоянные виртуальные соеди1[еНия в сеансах связи. Сетевой npoBatiflep наделяет их идетифтичатором канапа передачи давтых (data link connection identifier - DLCl). Поскольку в интерфейсе Frame-Relay допускается существование нескольких виртуальных соединений, идентификатор каждого конкретного канала может функционировать в качестве указателя.

Асинхронная передача данных

Еще одним способом коммутации пакетов является метод асинхронной передачи данных (asynchronoHS transfer mode - ATM). ATM - это развитый протокол пакетной коммутации, работающий с пакетами фиксированного размера (53 байта), которые называются ячейками. Благодаря строго определепному объему пакетов увеличивается скорость передачи да]шых: коммутационное и маршрутизирующее оборудование быстрее пересылает единообразные ячейки, чем кадры неодинаковой величттны.

Теоретически ATM в состоянии доставить информацию со скоростью до 2,4 Гбит/с. однако реальные цифры варьируются в пределах от 45 до 622 Мбнг/с. Скорость в 622 M6irr/c достигается в самой быстрой сетевой среде - оптической сети ONET (разработка фирмы Bell Coramunications Research), которая способна передавать голос и данные.

Линии связи и ATM, и Frame-Relay предпола1-аются бесшумными. Таким образом, в случае ATM не требуется дополиительнык средств для проверок на ошибки (что, напомним, снижало скорость коммутации пакетов в Х.25). ATM подходит для магастралей FDDI городских сетей (со скоростью 100 Мбит/с) и выделе не [ьпс л|[-нии ТЗ (45 Мбит/с).

Нет смысла рассматривать здесь тсхнолопио ATM с точки зрения конфигурирования маршрутизаторов, поскольку сети ATM оборудуются не маршрутизаторами, а специальными коммутаторак1И, быстро передающиш! данные от одного устройства к другому.

Другие протоколы глобальных сетей

при работе с маршрутизаторами важную роль Ифают еще два протокола: высокоуровневый протокол управления каналом передачи данных (High-Level Data-Link Control - HDLC) и протокол двухточечной связи (Point-to-Point Protocol - РРР). Они обычно конфигурируются как протоколы последовательного интерфейса маршрутизатора:

О HDLC является основным протоколом глобального сетевого взаимодействия для последовательного интерфейса маршрутизатора Cisco и применяется при синхронных последовательных соединениях (таких, как ISDN). Модификация этого протокола канального уровня, используемая в маршрутизаторах Cisco, работает, к сожалению, только с устройствами Cisco;

осуществляющего досгавку пакетов по назначению. Это достигается отображени-ем логических адресов (например, IP-адресов) посылающего и принимающего DTE на идентификатор используемого ими виртуального канала.

Конфигурирование Frame-Relay на маршрутизаторе рассматривается в главе 15 (раздел Конфигурирование протокола Frame-Relay).

С

3 - 4631

О протокол Р Р Р задействуется обычно для удаленного доступа к сетям TCP/IP (папример, Internet). Он может функционировать как в асинхронных (с телефонным соединением), так и в синхронных линиях. Этот протокол поддерживает сжатие данных и обеспечивает проверку прав доступа пользователя с помощью протокола аутентификации по паролю (password authentication protocol - PAP) или протокола аутентификации по методу вызов-приветствием (challenge handshake authentication protocol - CHAP).

Конфигурирование HDLC и PPP на маршрутизаторе рассмотрено в главе 15 (разделы Конфигурирование протокола НОЮ и Конфигурирование протокола РРР ).

\ МЕЖСЕТЕВОГО

АИМОДЕИСТВИЯ

Строго говоря, межсетевое взаимодействие - это взаимодействие двух и более локальных сетей, при котором они фуикциони])уют как самостоятельные едтти-цы объел1И1енной сети. В более широком смыоте под взаимодействием ceTeii ио-рпгмают методы распигрения, сегментащт и объединения локальных сетей таким образом, чтобы общая пропускная сиособиость была как можно выше. В датюм случае пропускной способностью называют потснциа.пьную скорость передачи данных по физической среде (например, 10 Миит/с в сети lOBaseT).

В межсетевом взаимодеыствш! применяются технологии н локальных, и г.по-бальных сетей. Существенно!! особенностью является возможность объед1шения сетей не тт)лько с одинаково!! топологией (!1апри,\[ер, локальных сетей Ethernet), но II с ра;ншмн архнтектурахгн (скажем, сетей Ethernet и Token Ring). Отл1!Ч1гап прил!ср реаль!10Г0 взйимодействпя сетей - Internet.

Иа рис. 4.1 изображена иитерсетъ, в основу которой положены некоторые типовые примеры межсетевого взаимодействия.

При расширении локальной сети увеличивается количество подключенных к ней рабочих станиий. Если вы расширяете сеть путем объединения нескольких удаленных локальных сетей, придется воспользоваться технологиями глобальных сетей. Внедрение в локальную сеть новых серверов и рабочих станций увеличивает нагрузку но сеть и приводит к снижению ее пропускной способности. В этом случае желательно осушествить сегментацию сети и тем самым сохранить пропуске1ую способность. Ниже рассматриваются обе представленные ситуации

Устройства межсетевого взаимодействия

По мере роста сети вам придется решать вопросы, связанные с ее расширен1!ем, сохраиеи!1ем пропусК!1ой способности и объед1 1еиием с удаленными сетями.

IBM AS/400

Маршрутизатор

- Ethernet-

Принтер

Концентратор

Персональный компьютер

Рис. 4.1. В иитерсетях применяются технологии локальных и глобальных сетей

Существует несколько уст[юГ1ств, предназначенных для этих целей: повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы.

Возможности и функции каждого устройства связаны с уровнем модели OSI, на котором оно работает. Так, повторители ({ункстонлруют на физическом уровне, передавая полученный аигшоговый сигнал далее по сети (что позволяет пзба-В1ггься от затухания в кабеле). Шлюзы, напротив, действуют ил верхних уровнях модели OSI (на уровнях приложения и представления данных) и обеспечивают

связь между системами, использующими различные протоколы (например, Ethernet и мини-ЭВМ IBM AS/400).

Повтор]ггелп - довольно простые устройства, а шлюзам требуется аппаратное и программное обеспечение. Другие устройства межсетевого взаимодействия -мосты и маршрутизаторы - по сложности занимают промежуточное положение.

В рамках донной главы под межсетевым взаимодействием подразумевоетсй расширение, сегментация и объединение локальных сетей с помощью устройств и протоколов локальных и глобальных сетей. Следовательно, устройствами межсетевого взаимодействия будут считаться не только маршрутизаторы и шлюзы, но также повторители, мосты и коммутаторы.

При обсуждении различных устройств межсетевого взаимодействия нтчболее часто будет рассматриваться архуттекг/ра Ethernet, поскольку она является самой распространенной, и многие сетевые устройство разроботаны именно для сетей Ethernet Информацию о сетях Token Ring и других технологиях, относящихся к аппаратному обеспечению IBM, можно найти но страницах технической поддержки IBM по адресу htip: www.nefworkina.ibm.com/nethard.hfml. Эти сведения представлены в форматах HTML и PDF и способны послужить бесплотным ресурсом для сетевых администраторов. Основы FDDI хорошо изложены на странице http: www.dato.com/tutorюls/boгing facts about fddi.hlml. Еще один источник статей о сетях расположен по адресу www.cmpnet.com/. Здесь содержатся ссылки на различные сайты, предлагающие информацию о технологиях локальных и глобальных сетей.

Поскольку в межсетевом взаимодействии используются протоколы локальных и глобальных сетей, то имеет смысл вернуться к главам 1 и 3, если восприятие настоящей главы окажется затруднительным

Повторители

Повторители, или репитеры (repealers), прииилгают сигнал от устройств, включенных в сеть, и воспроизводят его, благодаря чему сигнал распространяется дальше, чем по отдельному отрезку кабеля. Поскольку все виды физической среды (медные и волоконно-оппшеские кабели, а также беспроводные системы связи) хараетеризуются затуханием, огранич[[вающим максимальное допустимое расстояние передачи, повторители позволяют значительно расширить сеть.

Рабочая станция

Рабочая станция

Sip,

Принтер

15) loooooof оо1

Концентратор

♦

Ослабленный и искаженный сигнал

151IO0OO0OI оо1

Концентратор

Персональный компьютер

Рис. 4.2. Повторители восстанавливают полученный ослабленный сигнал и передают его в следующий сегмент сети

Повторители часто называют каниентратароми, о концентраторы с функцией усилений сигнала - активными концентраторами или многопортовыми повторителями. Все эти устройства работают на физическом уровне модели OSI.

Повторители являются устройствами физического уровня, поэтому они не обрабатывают полученные кадры н не занимаются их лоппгеской и физической адресацией. Таким образом, они практически не снижают скорости передачи данных, а только очищают и усиливают сигнал, полученный от одеюго сегмента сети, и посылают его в другой сегмйгг (рис. 4.2).