Технология организации сетей (стр. 7 )

- терминальное оборудование 2-го типа (ТЕ2). Это терминалы типов, отличных от ISDN, такие, как терминальное оборудование передачи данных (DTE). ТЕ2 подключается к сети ISDN через терминальные адаптеры, которые могут быть либо независимыми устройствами, либо платами в составе ТЕ2;

- терминальный адаптер. Устройство, преобразующее стандартные электрические сигналы в форму, используемую ISDN, таким образом, что устройства других типов могут присоединяться к ISDN;

- сетевая нагрузка 1-го типа (NT1) – устройство для подключения четырехпроводного абонентского устройства к стандартному устройству двухпроводной местной линии;

- сетевая нагрузка 2-го типа (NT2) – устройство, обычно входящее в состав цифровой учреж-денческой (или местной) АТС и осуществляющее обмен данными между разными абонентскими устройствами NT1. NT2 является интеллектуальным устройством, которое реализует коммутацию и концентрацию, предоставляет службы протоколов второго и третьего уровней.

Для обеспечения правильной работы сети ISDN важное значение имеет правильная конфигурация типа коммутатора на устройстве ISDN. Различные типы коммутаторов имеют некоторые отличия в работе и предъявляют различные требования к установке вызова. Вследствие этого перед подключением маршрутизатора к некоторой службе ISDN необходимо знать тип коммутатора, установленного на телефонной станции.

Кроме типа коммутатора, используемого провайдером, необходимо также знать, какие профильные идентификаторы услуг (service profile identifiers, SPID) назначены данному соединению. SPID представляет собой последовательность символов, которая идентифицирует вызывающее устройство на коммутаторе телефонной станции. После такой идентификации коммутатор связывает заказанную службу с соединением.

4.2.3. Стандарты ISDN

Отделом стандартизации при международном телекоммуникационном союзе (ITU-T) протоколы ISDN организованы в следующие группы (они называются стандартами ITU-T).

Группа Е – в этих протоколах рекомендуются телефонные сетевые стандарты для ISDN. Например, протокол Е.164 описывает международную адресацию для ISDN.

Группа I – в этих протоколах описаны принципы, терминология и общие методы. Например, серия I.100 включает в себя общие понятия ISDN и структуру других рекомендаций I – серии. Серия I.200 описывает служебные аспекты ISDN.

Группа Q – в этих протоколах описано, как должна осуществляться коммутация и сигнализация (т. е. какой тип вызова используется). Протокол Q.921 описывает процедуры канального доступа к D-каналу, которые работают как процессы 2-го уровня модели OSI. Протокол Q.931 задает функции 3-го уровня этой модели; он также рекомендует, чтобы сетевой уровень располагался между терминальной конечной точкой и локальным коммутатором ISDN, но не накладывает ограничений на весь путь от источника до получателя.

4.2.4. ISDN и эталонная модель OSI

Ряд стандартов ITU-T распространяет на ISDN понятия физического, канального и сетевого уровней эталонной модели OSI.

На физическом уровне ISDN – спецификация интерфейса базовой скорости (Basic Rate Interface, BRI) определена стандартом IYU-T НI.430, ISDN – спецификация интерфейса первич-ной скорости (Primary Rate Interface, PRI) определена стандартом ITU-T I.431. Форматы ISDN – фреймов физического уровня различаются в зависимости от того, является ли фрейм выходным (от терминала в сеть, формат фрейма NT) или входным (от сети к терминалу, формат фрейма ТЕ). Оба типа фреймов содержат 48 битов, из которых 36 представляют собой данные. К одной линии могут быть подключены несколько устройств пользователя. В этом случае при попытке одновременной передачи возникает коллизия. Во избежание этого сеть ISDN использует средства определения приоритета. Эти средства являются частью D-канала ISDN.

На канальном уровне ISDN – спецификация определена стандартами ITU-T Q.920 и ITU-T Q.921. На этом уровне используется протокол LAPD (Link Access Procedure on the D channel) – процедура доступа к каналу D. Цель этого протокола – обеспечение того, чтобы управляющая или сигнальная информация проходила по каналу D и принималась требуемым образом.

На сетевом уровне ISDN – спецификация определена стандартами ITU-T Q.930 и ITU-T Q.931. Эти стандарты поддерживают соединения типа «пользователь-пользователь», соединения по коммутируемой линии и пакетно-коммутируемые. В них определен ряд сообщений об установке вызова, окончании вызова, информационные и другие, в частности, установка, соединение, выключение, информация пользователя, отмена, состояние и отключение.

4.2.5. Инкапсуляция ISDN

Для обеспечения удаленного доступа обычно используются протоколы РРР и HDLC. Прото-кол РРР имеет большие возможности в обеспечении надежного соединения, так как располагает механизмом аутентификации и согласования совместимости каналов и конфигурации протоколов.

Кроме основных типов инкапсуляции РРР и HDLC при сквозном ISDN–соединении является использование протокола LAPD (Link Access Procedure, процедура доступа к D-каналу.

Интерфейсы ISDN позволяет использовать только один тип инкапсуляции. После того, как ISDN-вызов был принят, маршрутизатор может использовать среду ISDN для передачи трафика любого требуемого протокола сетевого уровня, например, протокола IP, в несколько пунктов назначения.

4.2.6. Использование ISDN

Наиболее распространенными сферами применения ISDN являются удаленный доступ, удаленные узлы, соединения типа малый офис - домашний офис.

Удаленный доступ включает в себя соединение между собой пользователей, расположенных в удаленных местах, посредством коммутируемых соединений. Удаленным местом может быть дом, номер в гостинице, где остановился мобильный пользователь, или малый удаленный офис. Коммутируемое соединение может осуществляться посредством установки аналогового соединения через базовую телефонную службу или через ISDN. Характеристиками соединения являются скорость, расстояние, доступность и стоимость.

При использовании метода удаленных узлов распределенной сети на время обмена данными пользователи подсоединяются к локальной сети корпоративного сетевого центра. Во всем, кроме низкой скорости соединения, пользователь ощущает себя как обычный пользователь локальной сети. Доступ к локальной сети осуществляется обычно посредством сервера доступа, объединяющего в себе функции модема и маршрутизатора (рис. 4.2).

 

Рис. 4.2. Связь удаленного пользователя с локальной сетью корпоративного сетевого центра

Преимуществами метода удаленных узлов являются надежность и гибкость. Удаленному пользователю требуются только персональный компьютер и несколько клиентских программ и в качестве дополнительного устройства – модем. Недостаток метода – необходимость дополни-тельного обмена административными данными для поддержки удаленного доступа.

Малый или домашний офис, используемый несколькими пользователями, требует установки соединения, которое было бы более быстрым и надежным, чем обычное аналоговое коммутируемое соединение. Все пользователи малого офиса получают равноправный доступ к службам, расположенным в корпоративном офисе, через ISDN–маршрутизатор.

4.2.7. Пользовательские интерфейсы ISDN

Сеть ISDN предоставляет пользователям стандартные интерфейсы, с помощью которых они запрашивают у сети различные услуги. Интерфейс образуется между двумя типами оборудования, устанавливаемого в помещении пользователя (Customer Premises Equipment, CPE): терминальным оборудованием пользователя ТЕ (компьютер с адаптером, маршрутизатор, телефонный аппарат) и сетевым окончанием NT (это устройство, завершающее канал связи с ближайшим коммутатором NSDN).

В пользовательских интерфейсах используются каналы трех типов:

- В – со скоростью передачи данных 64 Кбит/с;

- D – со скоростью передачи данных 16 или 64 Кбит/с;

- H – со скоростью передачи данных 384 Кбит/с (НО), 1536 Кбит/с (Н11) или 1920 Кбит/с (Н12).

Каналы типа В обеспечивают передачу пользовательских данных и с более низкими скоростями, чем 64 Кбит/с. Они могут соединять пользователей с помощью техники коммутации каналов друг с другом, а также образовывать так называемые полупостоянные соединения, которые эквивалентны соединениям службы выделенных каналов.

Основной функцией канала типа D является передача адресной информации, на основе которой осуществляется коммутация каналов типа В в коммутаторах сети. Второй функцией этого канала является поддержание услуг низкоскоростной сети с коммутацией пакетов для пользовательских данных. Обычно эта услуга выполняется сетью за то время, когда каналы типа D свободны от выполнения основной функции.

Каналы типа Н предоставляют пользователям возможности высокоскоростной передачи данных. На них могут работать службы высокоскоростной передачи факсов, видеоинформации, качественного воспроизведения звука.

Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов определенного типа и с определенными скоростями.

Сеть ISDN поддерживает два типа пользовательского интерфейса – начальный (Basic Rate Interface, BRI) и основной (Primary Rate Interface, PBI). Иначе говоря, сеть ISDN имеет две службы: BRI и PBI.

Служба (интерфейс) BRI предоставляет пользователю два В - канала и один D-канал. Вместе они обозначаются 2B+D. Эта служба предоставляет общую ширину полосы пропускания
144 Кбит/с, которая разделена на три отдельных канала. Все каналы работают в полудуплексном ре-жиме. Различные каналы пользовательского интерфейса разделяют один и тот же физический двухпроводной кабель по технологии TDM, то есть формируют логические каналы, а не физичес-кие. Данные передаются службой BRI кадрами длиной 48 бит. Каждый кадр содержит по 2 бита каждого из В-каналов и 4 бита канала D. Передача кадра длится 250 мс, что обеспечивает скорость данных 64 Кбит/с для каналов В и 16 Кбит/с для канала D. Кроме бит данных кадр содержит служебные биты для обеспечения синхронизации кадров.

Интерфейс BRI может поддерживать не только схему 2B+D, но и B+D и просто D, когда пользователь направляет в сеть только пакетизированные данные.

Служба (интерфейс) PRI предоставляет услуги пользователям с повышенными требованиями к пропускной способности сети. Она поддерживает либо схему 30B+D, либо схему 23В+D. В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 Кбит/с. Первый вариант схемы предназначен для Европы, второй – для Северной Америки и Японии. Ввиду большой популярности скорости цифровых каналов 2,048 Мбит/с в Европе и скорости 1,544 Мбит/с в остальных регионах, привести стандарт на интерфейс PRI к общему варианту не удалось.

Применяются и другие варианты интерфейса PRI с меньшим количеством каналов типа В, например, 20В+D. Каналы типа В могут объединяться в один логический высокоскоростной канал с общей скоростью до 1920 Кбит/с. При установке у пользователя нескольких интерфейсов PRI все они могут иметь один канал типа D, при этом количество В-каналов в том интерфейсе, который не имеет D-канала, может увеличиваться до 24 и 31.

Интерфейс PRI может быть основан на каналах типа Н. При этом общая пропускная способность интерфейса все равно не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с. Для каналов Н0 возможны интерфейсы 3Н0+D для американского варианта и 5Н0+D для европейского. Для каналов Н1возможен интерфейс, состоящий только из одного канала Н11 (1,536 Мбит/с) для американского варианта или одного канала Н12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D для европейского варианта.

Выбор службы BRI или PRI осуществляется на основе требований приложений и имеющейся организации потоков данных. Требования, связанные с потоками данных, могут привести к установке нескольких соединений BRI или PRI. Обычно интерфейс PRI используется в маршру-тизаторах, рассчитанных на сети средних размеров, а интерфейс BRI – в коммуникационном оборудовании для подключения отдельных компьютеров или небольших локальных сетей.

4.2.8. Адресация в сетях ISDN

При разработке схемы адресации узлов ISDN необходимо было сделать эту схему достаточно емкой для всемирной адресации и совместимой со схемами адресации других сетей. Основное наз-начение ISDN – передача телефонного трафика. Поэтому за основу адреса ISDN взят формат меж-дународного телефонного плана номеров. Стандарт адресации в сетях ISDN получил номер Е.164.

В сетях ISDN различают номер абонента и адрес абонента. Номер абонента соответствует точке Т подключения всего пользовательского оборудования к сети. Например, вся офисная АТС может идентифицироваться одним номером ISDN. Номер ISDN состоит из 15 десятизначных цифр и делится на поле «Код страны», поле «Код города» и поле «Номер абонента». Адрес ISDN включает номер плюс до 40 цифр подадреса. Подадрес используется для нумерации терминальных устройств.

При вызове абонента из сети, не относящейся к ISDN, их адрес может непосредственно заменять адрес ISDN.

Другой способ вызова абонента из других сетей – указание в адресе ISDN двух адресов: адреса ISDN пограничного устройства, например, соединяющего сеть ISDN с сетью Х.25, и адреса узла в сети Х.25. Адреса разделяются специальным разделителем. Два адреса используются за два этапа – сначала сеть ISDN устанавливает соединение типа коммутируемого канала с пограничным устройством, присоединенным к сети ISDN, а затем передает ему вторую часть адреса, чтобы это устройство осуществило соединение с требуемым абонентом.

4.2.9. Стек протоколов ISDN

В ISDN имеются два стека протоколов: стек каналов типа D и стек каналов типа В.

Каналы типа D образуют сеть с коммутацией пакетов (прообразом этой сети послужила технология Х.25). Для сети каналов D определены три уровня протоколов: физический протокол (определяется стандартом I.430/431), канальный протокол LAP-D (определяется стандартом Q.921), а на сетевом уровне может использоваться протокол Q.931, с помощью которого выполняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов, или же протокол Х.25 (в этом случае в кадры протокола LAP-D вкладываются пакеты Х.25 и коммутаторы ISDN выполняют роль коммутаторов Х.25).

Каналы типа В образуют сеть с коммутацией цифровых каналов. В терминах модели OSI на протоколах типа B в коммутаторах сети ISDN определен только протокол физического уровня – протокол I.430/431. Коммутация каналов типа B происходит по указаниям, полученным по каналу D.

4.2.10. Перспективы использования ISDN

Основной целью создания технологии ISDN было объединение в одной сети трафиков цифровых телефонных сетей и компьютерных данных. Успешная реализация этой цели позволила широко использовать технологию ISDN в таких областях, как передача данных, телефония, доступ к сети Internet, передача трафика, чувствительного к задержкам (звук, видео), интеграция различных видов трафика, объединение удаленных локальных сетей.

Сети ISDN не рассматриваются разработчиками корпоративных сетей как хорошее средство для создания магистрали сети. Объясняется это отсутствием скоростной службы коммутации пакетов и невысокими скоростями каналов, предоставляемых конечным пользователям. Для целей подключения мобильных и домашних пользователей, небольших филиалов и образования резервных каналов связи сети ISDN в настоящее время используются очень широко. Производители коммуникационного оборудования выпускают широкий спектр продуктов для подключения локальных сетей к ISDN – терминальных адаптеров, удаленных мостов, офисных маршрутизаторов.

В России внедрение технологии ISDN осуществляется недостаточно масштабно. Имеются опытные участки сети ISDN, осуществляется расширение цифровых станций с функциями ISDN, установленных в крупных городах страны. Построение сети ISDN в России связывается с необходимостью внедрения установленного российского стандарта ISDN, наличия цифровых трактов международной и городской связи между цифровыми АТС, установки сертифицированных цифровых АТС и наличия рынка таких АТС, а также рынка сетевых терминалов, терминального оборудования и средств доступа у конечных пользователей. Кое-что из указанного для создания и развития общенациональной сети ISDN общего пользования уже сделано или делается: выработан российский стандарт ISDN, создается междугородская магистральная сеть цифровых каналов с пропускной способностью 64 Кбит/с, осуществляется лицензированное производство цифровых АТС. Однако в настоящее время инфраструктура сетей ISDN создана и развивается только в некоторых крупных городах России. Цифровые АТС, способные поддерживать сервис ISDN, работают далеко не во всех городах страны.

4.3. Технология и протокол Frame Relay

4.3.1. Общая характеристика

Протокол ретрансляции фреймов (или кадров) (Frame Relay, в дальнейшем FR) представляет собой стандарт Консультативного комитета по международной телефонии и телеграфии и Амери-канского национального института стандартов, описывающий процесс передачи данных по откры-тым сетям данных. Эта сетевая технология была создана для обеспечения высокопроизводитель-ной и эффективной связи. Протокол FR действует на физическом и канальном уровнях модели OSI, но для коррекции ошибок использует протоколы верхних уровней, такие как TCP. В насто-ящее время этот протокол является промышленным коммутируемым протоколом, используемым для работы с различными виртуальными каналами с применением протокола канального управле-ния высокого уровня HDLC для обмена данными между соединенными устройствами. Протокол FR использует виртуальные каналы для установки соединений через ориентированную на соединение службу.

Таким образом протокол ретрансляции фреймов (Frame Relay) – это стандартный промышленный протокол передачи данных с коммутацией каналов, который управляет несколькими виртуальными каналами между подключенными устройствами с помощью HDLC - капсуляции. Протокол HDLC (High-Level Data Line Control) – бит–ориентированный синхронный протокол канального уровня модели OSI, определяющий метод инкапсуляции данных в синхронных последовательных каналах с помощью символов кодирования и контрольных сумм.

Протокол FR обеспечивает обмен данными, который происходит по интерфейсу между устройствами пользователя (такими, как маршрутизаторы, мосты, хосты) и сетевым оборудованием (таким, как коммутирующие узлы).

Протокол FR – это интерфейс доступа к сетям быстрой коммутации пакетов. Он позволяет эффективно передавать крайне неравномерно распределенный во времени трафик. Отличительные особенности протокола FR: малое время задержки при передаче информации через сеть, высокие скорости передачи, «высокая степень связности», эффективное использование полосы пропуска-ния. По сетям FR возможна передача не только собственно данных, но и оцифрованного голоса.

Для оценки FR-сетей (как и АТМ-сетей) важным фактором является не столько высокая “физическая” скорость передачи данных (т. е. скорости “физических” каналов), сколько реализация методов статистического уплотнения информации, обеспечивающих существенное повышение информационной скорости передачи в условиях дефицита физической пропускной способности канала, а также наличие интерфейсов для эффективного подключения к сети различных типов оконечных пользовательских устройств.

Протокол FR позволяет устанавливать соединение между взаимодействующими узлами сети, что аналогично соединению по Х.25 в случае, когда используется постоянное виртуальное соединение (PVC). Внутри каждого физического канала может быть создана совокупность PVC (логических каналов), что и объясняет «высокую степень связности», обеспечиваемую протоколом FR. Что касается коммутируемых виртуальных соединений (SVC), то их использование в FR-сетях описывается специальными протоколами.

Сети FR могут выступать альтернативой сетей Х.25. Например, ЛКС могут подключаться к сети непосредственно по интерфейсу FR, и тогда FR-сеть выполняет те же функции по обеспе-чению взаимодействия удаленных ЛКС, что и сеть Х.25. В других случаях сеть FR выступает в качестве высокоскоростной магистрали для объединения ряда сетей Х.25. Такое решение легко реализуется, так как большинство современных устройств центров коммутации пакетов сетей Х.25 оборудованы портами FR.

В отличие от сетей Х.25, где на сетевом уровне обеспечивается гарантированная передача пакетов (в случае искажения при передаче какого-либо пакета происходит его повторная передача), кадр FR не содержит переменных нумераций передаваемых и подтверждаемых кадров. При межузловом обмене информацией в сетях FR ошибочные кадры просто «выбрасываются», их повторная передача средствами FR не происходит. Для обеспечения гарантированной и упорядоченной передачи кадров необходимо использовать либо протоколы более высокого уровня (например, протокол ТСР/IР), либо дополнение к протоколу FR (например, Q.922).

Кадр FR-сети имеет минимальную избыточность, т. е. доля служебной информации в кадре по отношению к передаваемым данным пользователя минимальна. Это способствует сокращению времени на передачу фиксированного объема информации. Кроме того, в сети FR может производиться маршрутизация своими средствами (без задействования механизмов маршрути-зации по Х.25 или по протоколу IP), что значительно увеличивает скорость маршрутизации. Однако такой эффект достигается только при использовании каналов, качество которых соответствует требованиям технологии FR. В противном случае сравнительно много кадров будут передаваться с ошибкой, и потребуется повторная передача кадров, обеспечиваемая дополнительными средствами. Это снизит информационную скорость передачи информации и более эффективной в этом случае станет сеть Х.25.

Эффективность технологии FR достигается также использованием специфических механизмов, управляющих загрузкой сети. Эти механизмы обеспечивают практически гарантированное время доставки кадров через сеть и одновременно дают возможность сети адаптироваться к крайне неравномерным во времени типам трафика (например, к трафику ЛКС).

Стремительному развитию технологии FR и повышению ее эффективности способствует ряд факторов, в частности – улучшение качества каналов связи, использование современного многофункционального каналообразующего оборудования. К новому классу такого оборудования относятся мультимедийные пакетные коммутаторы (МПК).

Коммутаторы МПК, использующие технологию FR для транспортировки информации, совмещают несколько функций:

- статистическое уплотнение каналов передачи данных, при котором фиксированные промежутки времени в уплотняемом канале не предоставляются отдельно каждому каналу, как это имеет место при использовании метода временного уплотнения; информация каждого канала разбивается на отдельные блоки, к блоку прибавляются заголовок, содержащий идентификатор соответствующего канала, и хвост, что образует единицу передачи информации – кадр, с помощью которого могут передаваться все виды трафика. Основные преимущества такого уплотнения: динамическое распределение пропускной способности уплотненного канала связи в зависимости от активности в каналах передачи данных, возможность предоставления пропускной способности по требованию, возможность установки приоритетов для различных видов трафика;

- коммутация и передача различных видов трафика;

- управление потоком информации и установка приоритетов;

- поддержка функций телефонных станций. К функциям АТС, выполняемым МПК, относятся оцифровка и коммутация голоса, передача факсимильных сообщений. Для технологии FR характерным является возможное увеличение задержки при передаче голоса по сравнению с обычной телефонной сетью. Устранить это явление можно путем установления более высокого приоритета для голосового трафика и применения фрагментации кадров.

Распространению технологии FR способствует также наличие стандартов, обеспечивающих совместимость сетей FR с другими сетями. Например, имеется стандарт IETF 1294 для преобразования пакетов TCP/IP в кадры FR. Есть стандарты, обеспечивающие совместимость FR с самыми высокопроизводительными и современными сетями – сетями АТМ. При «входе» в сеть АТМ длинные кадры FR разбиваются на короткие, размещаемые внутри АТМ-ячеек, а при «выходе» из сети АТМ из ячеек АТМ-сети извлекаются фрагменты кадров FR и из них собираются полные кадры FR.

В настоящее время за рубежом, особенно в США, наблюдается стремительное развитие сетей FR. Наиболее распространенные способы доступа к сетям FR: использование выделенных линий; через сети Х.25 по обычным коммутируемым телефонным линиям; через ISDN для передачи данных и голоса.

В России большинство сетей передачи данных общего пользования также предоставляют пользователям FR-сервис. Основная проблема с реализацией магистральной сети FR заключается в том, что те магистральные междугородние каналы, которые построены на базе телефонных линий (линий тональной частоты), не обеспечивают необходимое для сети FR качество передачи. Для построения сетей FR самые широкие возможности имеют те предприятия, решения которых основаны на базе оптоволоконных или спутниковых каналов связи.

Технология FR и в будущем сохранит свои преимущества и актуальность, поскольку она обеспечивает идеальный доступ к высокоскоростной магистральной АТМ-сети по низкоско-ростным каналам связи. Эта технология в настоящее время является наиболее эффективной для приложений, связанных с интеграцией неравномерного (пульсирующего) трафика локальных сетей и чувствительной к задержке голосовой информации.

4.3.2. Функционирование протокола Frame Relay

Прежде всего дадим объяснение некоторых терминов, используемых при обслуживании протокола FR.

- Скорость локального доступа (скорость порта) – скорость установки соединения абонентского канала со средой протокола FR. Она характеризует скорость поступления данных в сеть и получения данных из нее.

- Постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit, PVC) – постоянно действующий виртуальный канал, использование которого уменьшает нагрузку полосы пропускания, необходимую на установку и разрыв соединения.

- Идентификатор канального соединения (Data – Link Connection Identifier, DLCI) – номер, идентифицирующий логический канал между устройствами отправителя и получателя; назначается провайдером службы каждой паре маршрутизаторов для создания постоянных виртуальных каналов.

- Интерфейс локального управления (Local Management Interface, LMI) – стандарт сигналов, передаваемых между офисным оборудованием пользователя и коммутатором протокола FR, ответственным за установку связи и поддержку статуса этих устройств.

- Согласованная скорость передачи информации – скорость передачи, гарантированная провайдером услуг.

- Согласованный объем – максимальное количество битов, которое коммутатор должен передать за установленный интервал времени с согласованной скоростью.

Протокол FR может быть использован в качестве интерфейса к службе, предоставляемой поставщиком услуг, или к сети, оборудование которой принадлежит частному владельцу. Для сетей, использующих протокол FR, не существует стандарта на оборудование, осуществляющее внутренние коммуникации. Поэтому поддержка интерфейсов протокола FR не требует обяза-тельного использования этого протокола между сетевыми устройствами. Таким образом, могут быть использованы традиционная коммутация каналов, пакетная коммутация или комбиниро-ванный подход.

Линии, соединяющие устройства пользователя с сетевым оборудованием, могут работать со скоростями, выбираемыми из широкого диапазона. Типичными являются скорости от 56 Кбит/с до 2 Мбит/с, хотя протокол FR может поддерживать как более высокие, так и более низкие скорости.

В качестве интерфейса между оборудованием пользователя и сетевым оборудованием протокол FR предоставляет средства мультиплексирования при обмене данными по виртуальным каналам. Мультиплексирование предоставляет более гибкий и эффективный способ использования доступной полосы пропускания. Стандарты протокола FR оговаривают параметры адресации постоянных виртуальных каналов, которые конфигурируются и управляются администратором.

Формат фрейма протокола FR приведен на рисунке 4.3.

Флаг

Адрес

Данные

FCS

Флаг

Рис. 4.3. Структура фрейма протокола FR

В формате выделены следующие поля:

- флаг – указывает на начало и конец фрейма (по 1 биту);

- адрес – указывает длину адресного поля (2 байта); адрес содержит значение DLCI (10 битов) и контроль перегрузки (3 бита, управляющие механизмами уведомления о перегрузке в сети);

- данные – поле переменной длины, содержащее инкапсулированные данные протоколов верхних уровней;

- FCS – последовательность проверки фрейма (Frame Check Sequence, FCS), используемая для обеспечения целостности передаваемых данных.

В 1990 г. была создана спецификация, соответствующая базовой версии протокола, но дополненная новыми возможностями для сложных средств совместного использования. Эти усовершенствования названы интерфейсом локального управления (LMI).

Главные цели применения LMI заключаются в следующем:

- определение оперативного состояния различных PVC, известных маршрутизатору;

- передача пакетов об активности устройств для того, чтобы удостовериться, что PVC продолжает функционировать, а не отключился в связи с простоем;

- информирование маршрутизатора о доступных РVC.

Интерфейсы локального управления могут поддерживать:

- механизм анализа активности, проверяющий наличие передачи данных по линии;

- механизм многоадресной адресации, предоставляющий сетевому серверу свои локальные DLCI;

- групповую адресацию, предлагая несколько DLCI в качестве адресов для многоадресной передачи (передачи в несколько пунктов назначения);

- изменение сферы действия DLCI путем придания локальным DLCI (используемым только локальным коммутатором) глобального статуса (вся сеть на базе протокола FR);

- статусного механизма, придающего выходной статус идентификаторам локального управления, известным только данному коммутатору. Существуют несколько типов LMI и поэтому маршрутизаторы должны быть проинформированы об используемом типе LMI.

Интерфейс локального управления включает в себя дополнительные возможности, которые облегчают поддержку больших и сложных сетей совместного использования. Некоторые из этих возможностей называются общими и могут быть использованы любым устройством, удовлетво-ряющим требованиям спецификации. Другие функции LMI рассматриваются как необязательные.

В число дополнительных возможностей LMI входят следующие:

- сообщения о состоянии PVC. Для того, чтобы протокол FR поддерживал канал PVC в активном состоянии, используются сообщения об активности (о состоянии PVC). Эти сообщения обеспечивают связь и синхронизацию между сетевыми устройствами и устройствами пользо-вателя, они информируют о появлениях новых PVC и удалении существующих, о работе сети в целом, тем самым избавляя от ненужной рассылки данных по уже несуществующим каналам;

- рассылка данных одновременно нескольким пользователям (многоадресная рассылка), позволяющая протоколу FR сделать свои номера DLCI глобальными;

- глобальная адресация (необязательная) – придает локальному идентификатору соединения глобальный характер, после чего он может быть использован для идентификации конкретного интерфейса во всей сети протокола FR;

- простой контроль потока данных (необязательный) – предоставляет механизм управления потоком, который применяется ко всему интерфейсу. Предназначен для устройств, верхние уровни которых не могут использовать биты уведомления о переполнении и требуют определенного уровня контроля потока данных.

Сообщения LMI рассылаются во фреймах, отличающихся друг от друга индивидуальными LMI–идентификаторами.

В сетях FR используется механизм протокола инверсного (обратного) преобразования адресов (Reverse Address Resolution Protocol, RARP) – это протокол семейства TCI/IP, представляющий собой метод определения IP-адресов по MAC-адресам (в отличие от протокола прямого преобразования адресов ARP, которые используются для преобразования IP-адреса в MAC-адрес). Механизм протокола RARP позволяет маршрутизатору автоматически строить карту (таблицу) отображения протокола FR. Маршрутизатор узнает используемые DLCI от коммутатора при первоначальном обмене LMI. После этого маршрутизатор посылает запрос протокола RARP каждому DLCI для каждого протокола, сконфигурированного и поддерживаемого этим интерфейсом. Возвращаемая протоколом RARP информация используется для построения карты отображения протокола FR.

Адрес маршрутизатора следующего перехода, найденный в таблице маршрутизации, должен быть преобразован в DLCI протокола FR. Это преобразование осуществляется через структуру данных, называемую картой отображения протокола FR. После этого таблица маршрутизации используется для определения адреса следующего перехода или DLCI для выходного потока данных. Эта структура данных может быть статически сконфигурирована на маршрутизаторе или автоматически установлена путем использования возможностей протокола RARP.

Ввод в действие механизма рассылки полных сообщений об изменениях маршрутизации в сети протокола FR осуществляется путем конфигурирования на маршрутизаторе логически назначаемых интерфейсов, называемых подынтерфейсами. Подынтерфейсы являются логичес-кими разделами одного физического интерфейса. В конфигурации, использующей подынтер-фейсы, каждый постоянный виртуальный канал может быть сконфигурирован как соединение «точка-точка», что позволяет интерфейсу функционировать аналогично выделенной линии.

Подынтерфейс может быть сконфигурирован для обеспечения поддержки соединений таких типов:

- соединение «точка-точка». При этом отдельный подынтерфейс используется для установки соединения PVC с другим физическим интерфейсом или подынтерфейсом на удаленном маршрутизаторе. В этом случае подынтерфейсы оказываются в одной подсети и каждый из них имеет отдельный DLCI. Каждое соединение типа «точка-точка» является отдельной подсетью. В такой ситуации проблемы широковещательной передачи отсутствуют, поскольку маршрутизаторы непосредственно соединены друг с другом и функционируют как выделенная линия;

- многоточечное соединение. Один подынтерфейс используется для установки нескольких PVC-соединений с несколькими физическими интерфейсами или подынтерфейсами удаленных маршрутизаторов. В этом случае все участвующие интерфейсы будут находиться в одной и той же подсети и каждый интерфейс будет иметь собственный локальный DLCI.

В базовом варианте настройка параметров протокола FR устанавливается на одном или нескольких физических интерфейсах, а LMI и протокол RARP поддерживаются удаленным маршрутизатором (маршрутизаторами). В такой среде LMI сообщает маршрутизатору о доступе DLCI. Протокол RARP включается по умолчанию, поэтому данные о нем не появляются при выводе информации о конфигурации сети.