NUMBEREDHEADINGS__
Višeslojni princip izgradnje mreže
Organizacija komunikacije između uređaja na mreži je složen zadatak. Kao što znate, univerzalna tehnika se koristi za rješavanje složenih problema - raspadanje, odnosno dijeljenje jednog složenog zadatka na nekoliko jednostavnijih modula zadataka. Procedura dekompozicije uključuje jasnu definiciju funkcija svakog modula koji rješava poseban problem, kao i definiciju funkcija interfejsa koji povezuju svaki modul. Kao rezultat, postiže se logično pojednostavljenje zadatka, a osim toga, postaje moguća modifikacija pojedinačnih modula bez greške bez promjene ostatka sistema, zamjene modula.
Prilikom dekompozicije u komunikacijskim mrežama koristi se pristup na više nivoa. To je kako slijedi:
- sav skup funkcionalnih modula podijeljen je na nivoe;
- nivoi su organizovani u obliku vertikalnog steka, odnosno međusobno deluju na osnovu stroge hijerarhije;
- skup modula koji čine svaki nivo formiran je na način da se za obavljanje svojih zadataka obraćaju sa zahtjevima samo modulima neposredno susjednog nivoa koji leže niže u hijerarhiji;
- s druge strane, rezultati rada svih modula koji pripadaju određenom nivou mogu se prenijeti samo na module susjednog nivoa koji leže više u datoj hijerarhiji.
Ova hijerarhijska dekompozicija zadatka implicira jasnu definiciju funkcija svakog nivoa i interfejsa između njih. Interfejs definira skup funkcija koje niži nivo u hijerarhiji pruža višem nivou. Kao rezultat hijerarhijske dekompozicije postiže se relativna nezavisnost nivoa, a time i mogućnost njihove lake zamene.
Broj nivoa, njihovi nazivi, sadržaj i namena funkcionalnih modula variraju od mreže do mreže. Međutim, u svim mrežama, cilj svakog sloja je pružiti neke usluge za gornje slojeve, skrivajući od njih detalje implementacije pružene usluge.
Nivo n host (jedna mašina), održava komunikaciju sa nivoom n drugi domaćin. Pravila i konvencije koje se koriste u ovoj komunikaciji nazivaju se protokol nivo n... U osnovi, protokol je sporazum između strana koje komuniciraju o tome kako komunikacija treba da se odvija.
Protokol Je skup formalizovanih pravila, procedura, specifikacija, određeni format i način prenosa podataka.
Obično, protokol pruža interakciju između procesa koji su na istom hijerarhijskom nivou, ali na različitim krajnjim i tranzitnim tačkama mreže. Stavke podataka koje se šalju na jednoj hijerarhijskoj razini nazivaju se Protocol Data Unit (PDU).
Na sl. Slika 1 prikazuje petoslojnu mrežu. Objekti različitih čvorova na mreži uključuju odgovarajuće nivoe. Komuniciraju virtualno (logički) koristeći protokole. U stvarnosti, nikakvi podaci se ne šalju sa sloja n jedan auto po nivou n drugi auto. Umjesto toga, svaki sloj mašine za slanje, počevši od vrha, prenosi podatke i kontrolu na sloj ispod sebe dok se ne dosegne najniži sloj. Ove poruke se nazivaju jedinica servisnih podataka (SDU). Ispod prvog nivoa nalazi se fizički medij kroz koji se razmjenjuju informacije. Na prijemnoj strani, odaslani blok podataka sekvencijalno prolazi nivoe prijemne mašine odozdo prema gore. Svaki nivo obavlja svoju grupu funkcija neophodnih za primanje podataka.
Između svakog para susednih nivoa interfejs... To su hardverski i softverski alati, kao i skup pravila koja osiguravaju interakciju susjednih slojeva.
Kada mrežni dizajneri odlučuju koliko slojeva treba da bude uključeno u mrežnu arhitekturu i koje funkcije svaki sloj treba da obavlja, veoma je važno definisati jasne interfejse između slojeva. Svaki nivo mora imati poseban skup dobro shvaćenih funkcija. Minimizirajući količinu nadzemnog opterećenja koja se prenosi između slojeva, jasno ocrtani interfejsi uveliko pojednostavljuju promjenu implementacije sloja (na primjer, zamjenu telefonskih linija satelitskim kanalima). Slojeviti pristup samo zahtijeva da nova implementacija određenog sloja pruži isti skup usluga uzvodnom sloju kao i prethodni.
Skup slojeva i protokola se zove mrežna arhitektura... Specifikacija arhitekture treba da sadrži dovoljno informacija za pisanje softvera ili hardvera za svaki sloj tako da ispravno ispunjava zahtjeve protokola. Ni detalji implementacije ni specifikacije interfejsa nisu deo arhitekture, jer su skriveni unutar mašine i nisu vidljivi izvana. Da biste lakše razumjeli suštinu komunikacije na više nivoa, možete koristiti sljedeću analogiju (slika 2).
Zamislimo da postoje dva pretplatnika Bob i Alice (nivo 3), jedan od njih govori engleski, a drugi - francuski. Pošto ne postoji zajednički jezik na kojem mogu direktno komunicirati, svaki od njih koristi tumača (peer-to-peer level 2 procesi). Svaki od prevodilaca, zauzvrat, unajmljuje sekretaricu (peer-to-peer level 1 procesi). Bob želi da kaže svom sagovorniku "Volim te". Da bi to uradio, on šalje poruku na engleskom preko interfejsa 2/3 (interfejs koji se nalazi između drugog i trećeg nivoa) svom prevodiocu. Prevodioci su pristali da komuniciraju na neutralnom jeziku - ruskom. Tako se poruka pretvara u oblik "Volim te". Odabir jezika je protokol sloja 2 i vrši se ravnopravnim procesima sloja 2. Prevoditelj zatim šalje poruku sekretaru na prijenos, na primjer putem faksa (protokol sloja 1). Kada poruku primi drugi sekretar, ona se prevodi na francuski i prenosi pretplatnici Alice preko 2/3 interfejsa. Imajte na umu da je svaki protokol potpuno nezavisan jer su interfejsi isti na svakoj strani. Prevodioci mogu da prelaze sa ruskog na, recimo, finski, pod uslovom da se oboje slažu. Istovremeno, ništa se neće promijeniti u interfejsima drugog nivoa sa prvim ili trećim nivoom. Isto tako, sekretarice mogu promijeniti faks u e-poštu ili telefon bez utjecaja (ili čak obavještavanja) na druge nivoe. Svaka promjena se odnosi samo na razmjenu informacija na svom nivou. Ove informacije neće biti proslijeđene višem sloju.
Razmotrimo tehnički primjer: kako osigurati komunikaciju za gornji sloj petoslojne mreže (slika 3). M poruku generira aplikacija sloja 5 i prosljeđuje je sloju 4 za prijenos. Sloj 4 dodaje zaglavlje (Z4) poruci, na primjer, da identifikuje broj poruke, i prenosi rezultat na sloj 3. U mnogim mrežama, poruke (podaci) koji se prenose na sloju 4 nisu ograničene u veličini, ali gotovo uvijek takva ograničenja se nameću na trećem nivou. Shodno tome, sloj 3 mora podijeliti dolaznu poruku na manje jedinice - pakete, koji prethode svakom paketu zaglavlja sloja 3 - S31 (za M1) i S32 (za M2). U ovom primjeru, poruka M je podijeljena na dva dijela M1 i M2. Zaglavlja S31 i S32 uključuju kontrolne informacije, kao što su sekvencijalni brojevi, kako bi se omogućilo sloju 4 prijemne mašine da isporuči poruke svojoj aplikaciji u ispravnom redoslijedu ako niži slojevi nisu u redu. Na nekim nivoima, zaglavlja također uključuju veličine poslanih blokova podataka, vrijeme provedeno na mreži i druga kontrolna polja.
Sloj 3 odlučuje koju od izlaznih linija koristiti, odnosno određuje smjer daljeg prijenosa i prenosi pakete sloju 2.
Rice. 3. Primjer petoslojne mreže
Ovdje se razmatra podjela opterećenja gdje se dio M veze prenosi na jednom kanalu, a drugi dio na drugom kanalu. Sloj 2 dodaje ne samo zaglavlja M21 i M22 svakom paketu, već i trailer prekidače K21 i K22 - terminatore paketa. Zaglavlja i prikolice sloja 2 se koriste za otkrivanje oštećenih paketa u kanalu i ponovnog pokušaja iz bafera. Paketi sloja 2 se šalju sloju 1 za fizički prijenos. Na prijemnoj mašini, poruka se prosleđuje na gore po slojevima, a zaglavlja se uklanjaju na svakom sloju kako poruka napreduje. Zaglavlja nižeg nivoa se ne prosleđuju na više nivoe.
Neophodno je razumjeti odnos između virtualne i stvarne komunikacije i razliku između protokola i interfejsa. Procesi ravnopravnih nivoa 4, na primjer, percipiraju njihovu komunikaciju horizontalnom koristeći protokol Layer 4. Svaki od njih ima proceduru koja se zove „Prenesi na suprotnu stranu“ ili „Primi sa suprotne strane“. U stvari, ove procedure ne komuniciraju jedna sa drugom, već sa nižim slojevima koristeći 3/4 interfejsa.
Peer-to-peer apstrakcija procesa je ključna za dizajn mreže. Uz njegovu pomoć, izuzetno težak zadatak razvoja cijele mreže može se razbiti na nekoliko manjih i potpuno rješivih problema, odnosno razvoj pojedinačnih nivoa.
Gornji primjer je za pouzdanu uslugu zasnovanu na povezivanju između korisnika. U sljedećem odjeljku ćemo pogledati primjere pružanja usluga orijentiranih na vezu i bez povezivanja, pouzdanih i nepouzdanih.
Usluge orijentirane na povezivanje i bez konekcije, pouzdane i nepouzdane veze
Nivoi mogu ponuditi dvije vrste usluga višim nivoima: sa ili bez uspostavljanja veze. U komunikacijskoj tehnologiji naziva se postupak razmjene poruka u procesu uspostavljanja ili prekida veze signalizacija(signalizacija).
Tipičan primer usluge orijentisane na vezu je telefonska veza: pretplatnik prvo uspostavlja vezu, razgovara, a zatim prekida vezu. To može biti slučaj prilikom prijenosa podataka. U nekim slučajevima, strana koja podnosi zahtjev pregovara o QoS parametrima, a druga odbija ili prihvata.
Primjer neuspjeha uspostavljanja veze je slanje oglasa putem e-pošte. U slučaju uspostavljanja veze, a u slučaju da nema veze, usluga može biti pouzdana i nepouzdana. Pouzdana usluga osigurava slanje podataka bez gubitaka.
Pouzdana usluga se implementira uz potvrde koje primatelj šalje kao odgovor na svaku primljenu poruku. Primjer pouzdane usluge je prijenos datoteka, koji osigurava isporuku bez izobličenja. Pouzdana usluga nije prikladna za sve aplikacije (na primjer, za prijenos glasovnih ili video informacija - ne mogu tolerisati veliko kašnjenje zbog ponovnog prijenosa oštećenih podataka). Nepotvrđeni način rada bez veze naziva se način rada datagrama. Po analogiji sa telegrafom, pošiljaocu se ne dostavlja potvrda o prijemu telegrama. Osim prijenosa glasa i videa, način rada datagrama se također koristi kada pouzdanu isporuku podataka obezbjeđuju protokoli višeg sloja.
Paketna komutacija
U skladu sa Zakonom o komunikacijama od 18. juna 2003. godine, komutacija paketa je strateški pravac za javne komunikacione mreže.
Prilikom prebacivanja paketa, poruka korisnika se na krajnjoj tački komunikacije razbija na pakete - elemente poruke sa zaglavljem. Na primjer, na mreži X.25 maksimalna dužina polja za paketne podatke
Rice. 4. Prenos podataka u mreži KP
postavljeno pregovaranjem (podrazumevano - 128 bajtova). Zaglavlje paketa postavlja informacije o adresi koje su potrebne za isporuku paketa do odredišnog terminala. X.25 mreža koristi format adresiranja definiran u preporuci ITU-T X.121, koji sadrži pozivni broj (postoji 7 područja u svijetu), kod određene mreže u području i desetocifreni mrežni terminal broj. Na sl. 4 prikazuje prenos poruke od pretplatnika do pretplatnika. Pretplatnik a i (\ displaystyle a_ (i)) priključen na komutacioni centar A, i pretplatnika a j (\ displaystyle a_ (j)) do komutacionog centra D. Prije slanja poruka se dijeli na tri paketa, koji primaocu stižu preko tranzitnih komutacijskih centara B i C.
Mreže sa komutacijom paketa obuhvataju ne samo mrežu X.25, već i modernije tehnologije (Frame Relay, ATM mreže), kao i Internet. Širina kanala u KP mreži sa neujednačenim prometom je znatno veća nego u KK mrežama. . Jedan te isti fizički kanal se koristi za opsluživanje više pretplatnika, naizmjenično pružajući svoj propusni opseg različitim pretplatničkim vezama. Najveći učinak od CP-a postiže se uz visoku stopu talasanja saobraćaja korisnika mreže.
Omjer valovitosti prometa pojedinog korisnika mreže definira se kao omjer vršne brzine u bilo kojem kratkom vremenskom intervalu i prosječne brzine razmjene podataka u dužem vremenskom intervalu i može dostići vrijednosti od 100:1. Ako koristite prebacivanje kola, kanal će većinu vremena biti neaktivan. Istovremeno, dio mrežnih resursa ostaje dodijeljen ovom paru pretplatnika i nije dostupan drugim korisnicima mreže.
Na sl. 5 prikazuje primjer multipleksiranja paketa različitih tokova informacija u jednom fizičkom kanalu.
Rice. 5. Primjer multipleksiranja paketa u jednom fizičkom kanalu
Prve tri ose prikazuju tokove paketa koje generišu pretplatnici. a 1 (\ displaystyle a_ (1)), a 2 (\ displaystyle a_ (2)), a 3 (\ displaystyle a_ (3))... Dvostruko numerisanje paketa na sl. 5 označava pretplatnički broj i broj paketa u toku. Kanal služi za opsluživanje tri pretplatnika - po vremenskoj podjeli, tj. alternativno pružanje kanala pretplatnicima. Jedan kanal može obezbijediti rad mnogih pretplatnika u interakciji.
Dakle, paket je fazno, sa ponovnim prijenosom, kroz niz čvorova do svog odredišta. Paketi mogu biti promjenjive dužine, ali u prilično uskim granicama: od 50 do 1500 bajtova. Paketi se transportuju kroz mrežu kao nezavisni blokovi informacija i sastavljaju se u poruku na odredišnom čvoru. Prekidači paketa imaju internu međumemoriju za privremeno skladištenje paketa ako je izlazni port komutatora zauzet prenosom drugog paketa.
X.25 paketni mrežni stog protokola
Uzimajući u obzir višeslojni princip izgradnje mreže, prijeđimo na stog protokola (ili slojeve) specifične mreže za komutaciju paketa standarda X.25.
 |
Proučavanje steka protokola ove konkretne mreže objašnjava se sljedećim razlozima:
- ITU-T X.25 i srodne preporuke (X.3, X.28, X.75, X.121, itd.) najviše odgovaraju ITU-T standardiziranom referentnom modelu interoperabilnosti otvorenih sistema OSI, (Otvoreni sistem telekomunikacija), uključujući 7 nivoa. Treba napomenuti da OSI model ne odražava u potpunosti arhitekturu modernih komunikacionih mrežnih tehnologija. Uprkos tome, OSI model je odličan mehanizam za analizu osnovne arhitekture ovih mreža.
- mnoge današnje tehnologije imaju svoje korijene u X.25 standardu. Mreže X.25 su i dalje u funkciji (uključujući u Rusiji - javnu mrežu ROSPAK, sistem zaštite bankomata Sberbanke Rusije, itd.).
- Izjava o principima softvera u mreži X.25 omogućava vam da proučavate procedure za funkcionisanje tehnologija modernijih mreža (Frame Relay, ATM, IP-mreže, OKS #7, MPLS).
- Za klasifikaciju komunikacionih mreža koriste se različiti kriterijumi. Najčešće se mreže dijele prema veličini teritorije koju mreža pokriva. Razlog je razlika između tehnologija lokalnih i globalnih mreža. Globalne mreže, koje uključuju X.25 mreže, dizajnirane su da opslužuju veliki broj pretplatnika raštrkanih na velikom području - unutar regiona, zemlje, kontinenta ili cijelog svijeta. Usluge globalne mreže mogu koristiti lokalne mreže preduzeća ili pojedinačni računari. Istorijski gledano, prve su se pojavile globalne mreže, iako je njihova tehnologija mnogo složenija. Tokom njihove izgradnje prvi put su se odrazili osnovni koncepti mreža, kao što su višeslojna konstrukcija komunikacionih protokola, tehnologija komutacije paketa, zahtjevi za kvalitetom usluge. QoS(Kvalitet usluge) i SLA (Sporazumi o nivou usluge).
Na sl. 6 prikazuje stek protokola PC X.25 mreže.
Ovdje je transportna mreža koja se sastoji od tri centre za komutaciju paketa CCU (TsKP1, TsKP2, TsKP3) i dvije terminalne stanice - A i B. MSC uključuje tri donja sloja koji odgovaraju OSI modelu:
- fizički sloj (sloj 1) koji prenosi bitove;
- sloj veze podataka ili X.25/2 sloj veze podataka (sloj 2), koji vrši prijenos bez grešaka preko zasebnog komunikacijskog kanala;
- X.25/3 mrežni sloj (sloj 3), koji omogućava rutiranje (switching) poruka preko kanala koji povezuju MSC.
Na ovim nivoima funkcionišu protokoli transportne mreže između ICU i protokola za pristup mreži. Tipično, gornji slojevi OSI modela (4 do 7) se implementiraju samo na krajnjim tačkama mreže i predstavljaju protokole od kraja do kraja.
Četvrti sloj u OSI modelu je transportni sloj. Transportni sloj se nalazi na krajnjim stanicama i pruža interfejs između transportne mreže (MSC1, MSC2, MSC3) i gornja tri nivoa obrade podataka koji se nalaze kod korisnika. Transportni sloj, posebno, vrši segmentaciju podataka koji se prenose u mrežu, ako je potrebno.
Nivoi obrade podataka, koji se ponekad nazivaju slojevima aplikacije, uključuju nivoe aplikacije, prezentacije i sesije. Aplikacioni sloj pruža podršku za proces aplikacije korisnika i odgovoran je za semantiku, odnosno semantički sadržaj poruka koje se razmjenjuju između mašina pošiljaoca i primaoca. Aplikacioni sloj sadrži mrežne aplikacije: e-poštu, mrežni prijenos datoteka itd.
Reprezentativni ili prezentacijski sloj određuje sintaksu poslanih poruka, odnosno skup znakova u abecedi i način na koji su predstavljeni kao binarni brojevi (primarni kod). Sloj pruža proces pregovaranja za različita kodiranja, a također može šifrirati, dešifrirati i komprimirati podatke. Sloj prezentacije čini proces aplikacije nezavisnim od razlika u sintaksi.
Sloj sesije upravlja sesijama interakcije između procesa korisničke aplikacije. Sesija se kreira na zahtjev procesa korisnika, prolazi kroz nivo aplikacije i prezentacije. Na ovom nivou se utvrđuje koja je od strana u ovom trenutku aktivna i osigurava se sinhronizacija dijaloga. Sinhronizacija vam omogućava da postavite kontrolne tačke na dugim prijenosima tako da se u slučaju neuspjeha možete vratiti na posljednju kontrolnu tačku bez ponovnog pokretanja cijelog prijenosa podataka.
Na sl. 7 prikazuje prenos podataka u PC X.25 mrežama kroz sve nivoe terminalnih uređaja pretplatnika A i B, kao i tri donja nivoa čvorova transportne mreže. Ovdje se uzimaju oznake D3, D4, D5, D6, D7 - blokovi podataka nivoa, odnosno nivoa 3, 4, 5, 6, 7. Oznake Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 - zaglavlja blokova podataka, redom, nivoi 2, 3, 4, 5, 6. Prenos podataka se fizički vrši vertikalno: za prenos sa gornjeg nivoa na donji i za prijem, obrnuto. Za prijenos poruke četvrtog nivoa terminalnog uređaja (koji se sastoji od zaglavlja Z4 i podataka D5), ugrađuje se ( inkapsulirano) u treći sloj (mrežni) paket. U ovom slučaju, zaglavlje Z3 (uključujući adresu) se dodaje paketu. Adrese zaglavlja se koriste za komutaciju u centru za komutaciju paketa. Zatim se ovaj paket inkapsulira u okvir drugog nivoa. Kao što se vidi sa slike, pored Z2 zaglavlja, u okvir je dodat i prikolica K2 koja služi za detekciju izobličenog kadra u kanalu na prijemu.
Šifriranje poruka u mreži s komutacijom paketa
Šifriranje je jedan od načina da se suprotstavite prijetnjama sigurnosti informacija na nekim ograničenim mrežama. Prilikom korištenja enkripcije potrebno je odlučiti šta tačno treba šifrirati i na kojoj razini referentnog modela OSI informacije treba zaštititi. Za takve mreže, paketi informacija se prebacuju na osnovu tabele rutiranja koja uključuje fizičke adrese. U tom pogledu, razlikuju se od mreže sa komutacijom paketa X.25 (o kojoj se detaljnije govori u Poglavlju 7), i pružaju dvije glavne opcije šifriranja: šifriranje kanala i end-to-end enkripciju. Njihova upotreba je prikazana na sl. osam.
Rice. 8. Šifriranje u mreži za komutaciju paketa
At šifriranje kanala svaki ranjivi kanal u trećem sloju X.25 opremljen je uređajima za šifriranje na oba kraja. Tako je cijeli tok podataka na kanalu zaštićen. Iako bi to zahtijevalo značajan broj uređaja za šifriranje na velikoj mreži (po mrežnom kanalu), prednosti ovog pristupa su jasne. Nedostatak je što poruka mora biti dešifrovana svaki put kada prođe kroz komutator paketa, pošto komutator mora pročitati adresu u zaglavlju paketa kako bi usmjerio paket u ispravnom smjeru. Stoga je poruka ranjiva u svakom prekidaču.
At end-to-end enkripcija proces enkripcije se izvodi na nivou iznad trećeg u samo dvije krajnje stanice. Originalni podaci su šifrirani na krajnjoj točki izvora poruke. Šifrirani podaci se zatim nepromijenjeni prenose kroz cijelu mrežu do primaoca. Primatelj koristi isti ključ kao i pošiljalac i stoga može dešifrirati primljene podatke. Čini se da je ova šema sigurna sa stanovišta zaštite od uticaja u komunikacionim kanalima ili čvorovima za komutaciju paketa. Međutim, ovaj pristup ima i slabu tačku.
Koliki dio svakog end-to-end šifriranog paketa treba da šifrira izvor? Pretpostavimo da šifrirate cijeli paket, uključujući zaglavlje. Ali to se ne može učiniti, jer samo primalac može izvršiti dešifriranje. MSC koji prima takav paket neće moći pročitati zaglavlje i stoga neće moći proslijediti paket prema adresi. Iz toga slijedi da pošiljatelj treba šifrirati samo onaj dio paketa koji sadrži korisničke podatke i ostaviti zaglavlje netaknutim.
Dakle, end-to-end enkripcijom su zaštićeni korisnički podaci, što se ne može reći za sam tok podataka, jer se zaglavlja paketa prenose u čistom tekstu. Sposobnost proučavanja strukture toka prema adresama paketa koji prolaze naziva se analiza saobraćaja. Da bi se postigao viši nivo sigurnosti, potrebna je kombinacija kanalne i end-to-end enkripcije, na primjer, kao što je prikazano na sl. 8, koji prikazuje mrežu za komutaciju paketa sa četiri komutirajuća centra ICC-a. Terminalni uređaji su povezani na tri od ovih MSC-a a 1 (\ displaystyle ~ a_ (1)), a 2 (\ displaystyle ~ a_ (2)), a 3 (\ displaystyle ~ a_ (3))... Razmotrite sljedeću situaciju. Dvije krajnje tačke uspostavljaju podatkovnu vezu korištenjem enkripcije. Poruke se prenose u paketima koji se sastoje od zaglavlja i polja podataka. Koliki dio paketa treba da šifrira izvorna krajnja tačka poruke?
Sa oba oblika enkripcije, izvorni čvor šifrira paket podataka korisnika iznad trećeg sloja koristeći end-to-end ključ za šifriranje. Cijeli paket se zatim šifrira ključem za šifriranje kanala. Kako se paket kreće mrežom, svaki prekidač prvo dešifruje paket koristeći ključ za šifriranje odgovarajućeg kanala da pročita zaglavlje, a zatim ponovo šifrira cijeli paket za prijenos na sljedećem kanalu. Cijeli paket je sada osiguran gotovo cijelo vrijeme - osim kada se nalazi u memoriji paketne komutacije, gdje je zaglavlje paketa otvoreno.
Principi projektovanja i komponente X.25 mreže
Glavna karakteristika X.25 mreže je upotreba mašine virtuelni kanali kako bi se osigurala komunikacija između komponenti mreže. Virtuelni kanali su dizajnirani da organizuju pozive i direktan prenos podataka između mrežnih pretplatnika. Razmjena informacija u X.25 mreži je vrlo slična sličnom procesu u ISDN mrežama i sastoji se od tri obavezne faze:
- Uspostavljanje poziva (virtuelno kolo)
- Razmjena informacija putem virtuelnog kanala
- Prekidanje veze (virtuelno kolo)
Informaciona interakcija u X.25 mreži se odvija na fizičkom nivou, nivou veze za prenos podataka i mreže. Na fizičkom nivou mogu se koristiti bilo koji generički ili specijalizovani interfejsi. Mrežne komponente su uređaji tri glavne kategorije:
- DTE uređaji(Terminalna oprema za podatke)
- DCE uređaji(Oprema za završetak kola podataka)
- PSE uređaji(Razmjena za prebacivanje paketa)
PAD uređaj(packet asembler / disassembler) je uređaj specifičan za X.25 mrežu. PAD je namijenjen da omogući nespecijaliziranim terminalima da komuniciraju s mrežom, da konvertuju tok znakova koji dolazi sa nespecijaliziranog terminala u X.25 pakete i izvrši obrnutu konverziju.
Interoperabilnost na sloju veze podataka X.25 mreže
Protokoli sloja veze HDLC / SDLC razvijeni su kako bi se riješili sljedeći zadaci:
- Osiguravanje prijenosa poruka koje mogu sadržavati bilo koji broj bitova i sve moguće kombinacije bitova - zahtjev transparentnosti koda.
- Kada se prenosi bit stream, moraju se izvršiti procedure koje vam omogućavaju da otkrijete greške na strani prijema.
- Pojava greške tokom prenosa ne bi trebalo da dovede do gubitka ili dupliranja komponenti poruke, tj. da ga iskrivi.
- Protokol sloja veze trebao je podržavati rad fizičkih kola od tačke do tačke i više tačaka.
- Protokol mora omogućiti povezivanje dupleks i poludupleks linija
- Protokol treba da omogući razmjenu informacija sa značajnim varijacijama u vremenu širenja signala
HDLC porodični protokoli
Protokoli prenose podatke u obliku okvira promjenjive dužine. Početak i kraj okvira označeni su posebnim nizom bitova koji se zove zastava... Kako bi se osigurala disciplina upravljanja procesom prijenosa podataka, jedna od stanica koja obezbjeđuje razmjenu informacija može se odrediti kao primarni, a druge (ili druge) stanice mogu biti označene kao sekundarno. Okvir koji prima primarna stanica šalje se poziva tim(komanda). Okvir koji sekundarna stanica generiše i emituje se zove odgovori(odgovor).
Načini organizacije interakcije na nivou veze
Sekundarna stanica segmenta može raditi u dva načina rada: mod normalan odgovor ili u modu asinhroni odgovor... Sekundarna stanica, koja je u načinu normalnog odgovora, počinje sa prijenosom podataka samo ako je primila naredbu za omogućavanje od primarne stanice. Sekundarna stanica koja je u modu asinhronog odgovora može pokrenuti prijenos okvira ili grupe okvira. Stanice koje kombinuju funkcije primarnih i sekundarnih stanica i nazivaju se kombinovano Simetrični način interakcije kombinovanih stanica se naziva balansirani način rada.
LAPB postupak
Procedura LAPB(Link Access Procedure Balanced) se koristi u X.25 mrežama kao protokol sloja veze.
Zastava
LAPB protokol koristi kao zastavicu kombinaciju od 8 bitova, koja se sastoji od 6 jedinica i dvije nule koje uokviruju ovaj niz s prednje i zadnje strane (01111110). Proces prijema okvira se završava kada se primi sljedeća zastavica. Ako je do trenutka prijema konačne oznake prijemnik primio manje od 32 bita, primljeni okvir se smatra pogrešnim i uništenim. Poseban postupak se koristi za sprječavanje pojave kombinacije zastavica u tijelu okvira.
LAPB struktura okvira
Preporuka X.25 definiše dva glavna tipa LAPB procedure - osnovni tip (modulo 8, osnovni) i produženo tipa (modulo 128, produženo). Ovi načini se razlikuju po broju brojača koji se koriste za kontrolu toka okvira. LAPB okvir sadrži 4 polja: ADRESA, KONTROLA, Podaci, FCS... Polje DATA u okviru LAPB možda nedostaje.
ADRESA polje
Polje ADRESA zauzima jedan bajt po okviru. Ovo polje sadrži bit zastavice C / R (Command / Response), Polje ADDRESS okvira kontrolne komande sadrži fizičku adresu prijemne stanice. Polje ADRESA okvira odgovora na komandu sadrži fizičku adresu odašiljačke stanice.
KONTROLNO polje
Sadržaj ovog polja određuje tip okvira.
- Informacijski okviri(Informacijski okviri, I-okviri). Bitovi CONTROL polja sadrže 3-bitni broj prenesenog okvira i 3-bitni broj okvira za koji se očekuje da će biti primljen da bi se osigurala kontrola toka.
- Kontrolni okviri(Nadzorni okviri, S-okviri). Polje CONTROL sadrži 3-bitni broj informacijskog okvira za koji se očekuje da će biti primljen i dva bita koji određuju tip prenijetog kontrolnog okvira.
Oznaka Vrsta okvira Bit #3 Bit #4 RR Prijemnik spreman 0 0 RNR Prijemnik nije spreman 1 0 REJ Odbijanje / ponovni zahtjev (Odbijanje) 0 1 Najčešće u procesu informacione interakcije, kontrolni okviri tipa RR... Okvire ove vrste prenosi prijemnik podataka kako bi ukazao na spremnost za prijem sljedećeg okvira, u slučaju kada sam nema informaciju za prijenos. Osoblje RNR koriste se od strane DCE i DTE uređaja u cilju obavještavanja pretplatnika o nastanku hitne situacije, u kojoj je dalji prijem okvira informacija nemoguć. REJ okvire koriste DCE i DTE uređaji da signaliziraju pretplatniku o rješavanju hitne situacije u kojoj je bilo nemoguće primiti okvire podataka. REJ okvir se prenosi nakon okvira RNR i potvrđuje da je linija ušla u normalan rad.
- Nenumerisani okviri(Nenumerisani okviri, U - okviri). Dizajniran za organizovanje i prekidanje logičke veze, koordinaciju parametara linije i generisanje signala o nastanku fatalnih grešaka u procesu prenosa podataka I-framovima.
Oznaka Tip Potpiši SABM (E) Postavite asinhroni balansirani način rada Tim DISC Prekini vezu Tim DM Disconnect Mode Odgovori UA Unnumbered Acknowledgment Odgovori FRMR Odbijanje okvira Odgovori - Okvir FRMR prenosi sekundarna stanica da ukaže na pojavu hitne situacije koja se ne može riješiti ponovnim prijenosom okvira za hitne slučajeve.
X.25 mrežni sloj
Za prijenos preko mreže, X.25 paketi su inkapsulirani u LAPB okvire. LAPB osigurava da se ovi paketi pouzdano isporučuju preko veze koja povezuje jednu komponentu mreže s drugom. Jedan fizički kanal na X.25 mreži može se koristiti za prijenos paketa koji se odnose na nekoliko različitih procesa mrežnog sloja. Za razliku od statičke vremenske podjele, koja se koristi u ISDN mrežama, X.25 koristi dinamičku podjelu za dodjelu resursa kanala.
X.25 virtuelna kola
Proces mrežnog sloja dobija na raspolaganju dio propusnosti fizičkog kanala u obliku virtuelnog kanala. Ukupni propusni opseg kanala podijeljen je podjednako između virtuelnih kanala koji su trenutno aktivni. Postoje dva tipa virtuelnih kola u X.25 mreži: pozvati(SVC) i trajno(PVC).
X.25 format paketa
X.25 paket se sastoji od najmanje tri bajta koji definiraju zaglavlje paketa. Prvi bajt sadrži 4 bita zajednički identifikator formata i 4 bita logički brojevi grupa kanala... Drugi bajt sadrži logički broj kanala a treći je identifikator tipa paketa... Postoje dvije vrste paketa na mreži - kontrolni paketi i paketi podataka... Tip paketa je određen vrijednošću najmanjeg značajnog bita identifikatora tipa paketa.
Identifikator uobičajenog formata
Polje identifikatora zajedničkog formata sadrži oznaku koja identificira tip procedure kontrole toka paketa (modulo 8 ili modul 128).
Logički broj kanala
Logički broj kanala se postavlja sadržajem dva polja - broja logičke grupe kanala od 0 do 15 i broja kanala u grupi od 0 do 255. Dakle, maksimalni broj logičkih kanala može dostići 4095. Logički broj kanala određuje virtualni port s kojim je određeni korisnik povezan proces.
Identifikator tipa paketa
| DCE "širina =" 11 "visina =" 9 "> DTE | DTE "širina =" 11 "visina =" 9 "> DCE | Šifra (16) |
| Dolazni poziv | Zahtjev za poziv | 0B |
| Poziv povezan | Poziv prihvaćen | 0F |
| Clear Indication | Clear Request | 13 |
| Clear Confirmation | Clear Confirmation | 17 |
| Prekini | Prekini | 23 |
| Potvrda prekida | Potvrda prekida | 27 |
| Prijemnik spreman (RR) | Prijemnik spreman (RR) | X1 |
| Prijemnik nije spreman (RNR) | Prijemnik nije spreman (RNR) | X5 |
| | odbiti (REJ) | X9 |
Mrežne adrese primaoca i pošiljaoca paketa nalaze se u polju "podaci" i namijenjene su za kontrolu poziva.
X.25 format mrežne adrese
Mrežna adresa se sastoji od dva dijela
- ID kod mreže podataka (DNIC)
- Broj mrežnog terminala
DNIC polje sadrži 4 decimalne cifre i definiše kod zemlje i broj provajdera. Sadržaj polja Broj mrežnog terminala sadrži 10 ili 11 decimalnih cifara, koje određuje provajder i namijenjene su identifikaciji određenog korisnika.
Kontrola protoka okvira
Isti postupci i mehanizmi se koriste za kontrolu toka paketa na X.25 mrežnom sloju kao što se koriste za kontrolu toka okvira na X.25 sloju veze.
Da bi se omogućila mogućnost povezivanja na X.25 mrežu terminala različitih tipova, koriste se posebni algoritmi i parametri koji kontrolišu proces sklapanja i demontaže paketa.
Ova preporuka definira nazive i svrhe glavnih parametara s kojima je PAD konfiguriran. Parametri X.3 su označeni simbolima P1 - P32 Parametar P1 određuje da li je na inicijativu operatera terminala moguće izaći iz moda prijenosa u komandni način.
Za kontrolu protoka koriste se posebne kombinacije kodova XON i XOFF. U slučaju da terminal, iz nekog razloga, privremeno nije u mogućnosti da primi znakove od PAD-a, on prenosi znak XOFF (^ S). PAD će prestati slati podatke ovom terminalu sve dok se od njega ne primi znak za omogućavanje XON (^ Q). Značenja ovih simbola mogu se nadjačati pomoću parametara P28 i P29.
Ova preporuka definira procedure pomoću kojih korisnik može pročitati ili promijeniti trenutne vrijednosti parametara X.3 PAD. Za promjenu postavljenih parametara X.3 PAD, korisnik mora koristiti naredbu SET. Da bi pročitao trenutne vrijednosti parametara X.3 PAD, korisnik mora koristiti PAR naredbu.
Mreže širokog područja s komutacijom paketa
Predavanje broj 11.
X.25 mreže su najranije mreže sa komutacijom paketa koje se koriste za međusobno povezivanje korporativnih mreža. Mreže su prvobitno bile dizajnirane za prenos podataka male brzine preko komunikacionih linija visoke buke, a korišćene su za povezivanje bankomata, POS terminala koji prihvataju kreditne kartice i za međusobno povezivanje poslovnih mreža.
X.25 mreža je dugo vremena bila jedina rasprostranjena komercijalna mreža (Internet se kao komercijalni počeo koristiti sasvim nedavno), tako da za korporativne korisnike nije bilo izbora.
Trenutno, X.25 mreža nastavlja uspješno raditi, koristeći digitalne linije velike brzine za povezivanje svojih prekidača. Na primjer, većina zapadnih banaka i industrijskih preduzeća koristi X.25 mrežu za daljinski pristup svojim mrežama.
X.25 mreža se sastoji od prekidača tačka-tačka koji rade sa virtuelnim kolom. Za komunikaciju između prekidača mogu se koristiti digitalne PDH / SDH linije ili analogni modemi koji rade preko namjenske linije.
Računari (ruteri) koji podržavaju X.25 interfejs mogu se direktno povezati na svič, a manje inteligentni terminali (bankomati, kase) se mogu povezati pomoću posebnog PAD (Packet Assembler Disassembler) uređaja. PAD se može ugraditi u prekidač ili daljinski. Terminali pristupaju ugrađenom PAD-u preko telefonske mreže pomoću modema (ugrađeni PAD se također povezuje na telefonsku mrežu pomoću više modema). Remote PAD je mali, samostalni uređaj koji se nalazi u prostorijama korisnika i povezan sa prekidačem preko namenske linije. Terminali su povezani na udaljeni PAD preko COM porta (RS-232C interfejs).
Jedan PAD obično omogućava pristup za 8, 16 i 24 terminala.
Terminali nemaju krajnje adrese na mreži X.25 - adresa je dodeljena samo PAD portu.
Adresiranje u X.25 mrežama je izgrađeno prema sledećem principu: adresa koristi decimalne cifre, dužina adrese ne može biti veća 16 cifara... Ako X.25 mreža nije povezana s vanjskim svijetom, onda može koristiti bilo koju adresu. Ako mreža X.25 planira komunicirati sa drugim mrežama, tada je potrebno pridržavati se međunarodnog standarda adresiranja (X.121 standard - International Data Numbers, IDN).
Format adrese na X.25 mreži je sljedeći:
4 cifre - identifikacioni kod mreže podataka (DNIC), 3 cifre - identifikuju zemlju u kojoj se X.25 mreža nalazi, 1 cifra - broj X.25 mreže u ovoj zemlji, ostale cifre - broj nacionalnog terminala (National Terminal Number, NTN) (odgovara adresi računara na mreži).
Iz datog formata je očigledno da u jednoj zemlji može postojati samo 10 X.25 mreža. Ako je potrebno numerisati više od 10 mreža, tada se jednoj državi daje nekoliko kodova. Na primjer, prije 1995. godine Rusija je imala jedan kod - 250, a 1995. godine joj je dodijeljen drugi kod - 251.
Adresa može koristiti ne samo brojeve, već i proizvoljne znakove (za to se adresi mora dodati poseban prefiks), što omogućava univerzalnim prekidačima, na primjer, ISDN prekidačima, da rade sa X.25 mrežnim paketima.
Glavni nedostatak X.25 mreža je da ne pruža zagarantovani mrežni propusni opseg. Najviše što može učiniti je postaviti prioritete za pojedinačne virtuelne kanale. Stoga se X.25 mreža koristi samo za prijenos saobraćaja osjetljivog na kašnjenje (kao što je glas). Frame Relay i ATM rješavaju ovaj problem.
Fraza u naslovu ovog članka ukratko sažima trenutnu situaciju sa X.25 tehnologijom. Sada je vrlo teško naići u zapadnoj štampi da se raspravlja o problemima povezanim sa upotrebom X.25 protokola; najtoplije teme u WAN-u danas su, na primjer, relej okvira i ATM tehnologije. Uprkos tome, čak iu zapadnim zemljama, najnaprednije kompanije koje su ranije proizvodile samo opremu velike brzine dopunjuju svoj asortiman uređaja sa X.25 opremom. Primjer za to je pojava X.25 čvorova u asortimanu StrataCom opreme ove godine.
Posebno je važno razmotriti rješenja za X.25 tehnologije za Rusiju i susjedne zemlje sa sličnom infrastrukturom kanala.
U ovom članku ćemo raspravljati o X.25 protokolu i povezanom steku protokola, kao i o mrežama zasnovanim na ovoj tehnologiji. Naš cilj je da pokažemo šta su X.25 mreže i zašto je za širok spektar korisnika korisno da koriste postojeće X.25 okosnice, a neki od njih, koji predstavljaju velike organizacije, čak grade sopstvene mreže.
Nazvat ćemo to mrežama X.25, odnosno mrežama s komutacijom paketa, kojima se pristupa u skladu sa preporukama CCITT X.25 (u skladu sa X.3 / X.28 u slučaju asinhronog pristupa).
Pa zašto baš X.25 mreže? Činjenica je da su danas, unatoč pojavi novih, integriranih tehnologija za mreže za prijenos podataka/komunikacijske mreže dizajnirane za brze komunikacijske kanale, X.25 mreže i dalje najraširenije.
Ako uzmemo u obzir sve javne mreže za prenos podataka koje su danas dostupne, ispada da se upravo X.25 mreže mogu najrazumnije uporediti sa telefonskim mrežama. Baš kao što podizanjem telefona koji je povezan na najbližu PBX, možete kontaktirati pretplatnika gotovo bilo gdje u svijetu, a uspostavljanjem veze između vašeg računara i najbližeg X.25 mrežnog čvora, možete komunicirati sa bilo kojom od milion mreža korisnici X.25 širom svijeta. Da biste to učinili, samo trebate znati njegovu mrežnu adresu.
Šta su X.25 mreže? Za šta su oni potrebni? Koja oprema i na kojoj se teoriji zasnivaju?
X.25 MREŽNI PROTOKOLI
X.25 mreže su nazvane prema preporuci "X.25" koju je izdao CCITT (Međunarodni savjetodavni odbor za telefoniju i telegraf). Ova preporuka opisuje korisnički interfejs za pristup mreži podataka i interfejs za interakciju sa udaljenim korisnikom putem mreže podataka.
Unutar same mreže prijenos podataka može se odvijati u skladu s različitim pravilima. Jezgro mreže se također može izgraditi na bržim protokolima prijenosa okvira. Međutim, kada razmatramo pitanja izgradnje X.25 mreža u okviru ovog članka, imaćemo u vidu mreže, u okviru kojih se prenos podataka takođe vrši prema protokolima opisanim u preporuci X.25. Ovako se trenutno gradi većina korporativnih X.25 mreža u Rusiji.
Danas je postignut prilično visok nivo kompatibilnosti opreme koju proizvode različite kompanije, kako unutar iste mreže, tako i različitih X.25 mreža. Najveći problemi u oblasti kompatibilnosti nastaju u slučajevima kada je potrebno iz jednog centra upravljati mrežnim čvorovima izgrađenim na bazi opreme različitih kompanija. Međutim, zahvaljujući instalaciji SNMP agenata na X.25 opremu, ovaj problem će po svemu sudeći biti riješen u bliskoj budućnosti. Istovremeno se radi na proširenju mogućnosti SNMP protokola u smislu njegove usklađenosti sa zadacima upravljanja velikim geografski distribuiranim mrežama.
Prvi opisuje nivoe signala i logiku interakcije u smislu fizičkog interfejsa. (Oni čitaoci koji su, na primer, morali da povežu modem na serijski port personalnog računara preko RS-232 / V.24 interfejsa, imaju ideju o ovom nivou.)
Drugi (protokol pristupa kanalu / procedura balansiranog pristupa kanalu, LAP / LAPB), sa raznim modifikacijama, sada je prilično široko zastupljen u opremi za masovno tržište - na primjer, u modemima - protokolima kao što je Microcom MNP mrežni protokol, koji su odgovorni za ispravljanje grešaka pri prenosu informacija preko komunikacionog kanala, kao iu lokalnim mrežama na kontrolnom nivou logičkog kanala LLC preduzeća.
Ovaj sloj protokola je odgovoran za efikasan i pouzdan prijenos podataka preko point-to-point veze, tj. između susjednih čvorova X.25 mreže. Ovaj protokol obezbeđuje ispravljanje grešaka tokom prenosa između susednih čvorova i kontrolu toka podataka (ako strana koja prima podatke nije spremna da primi podatke, obaveštava stranu koja šalje podatke i ona obustavlja prenos). Osim toga, određuje parametre čije se vrijednosti mijenjaju, način prijenosa se može optimizirati u smislu brzine u zavisnosti od dužine kanala između dvije tačke (vrijeme kašnjenja u kanalu) i njegovog kvaliteta (vjerovatnoća izobličenje informacija tokom prenosa).
Za implementaciju svih gore navedenih funkcija u protokole drugog nivoa, uvodi se koncept "okvira". Okvir je dio informacije (bitovi) organiziran na određeni način. Zastava počinje okvir, tj. niz bitova strogo definisanog tipa, koji je separator između okvira. Zatim dolazi adresno polje, koje je u slučaju veze od tačke do tačke adresa A ili adresa B. Zatim dolazi polje tipa okvira, koje pokazuje da li okvir sadrži informacije ili je čisto servisni (na primjer, usporava protok informacija ili obavještava stranu koja prenosi prijem/odbijanje prethodnog okvira). Okvir takođe sadrži polje za broj okvira. Okviri su numerisani ciklički. To znači da kada se dostigne navedena vrijednost praga, numeriranje počinje ponovo od nule. I na kraju, okvir završava sekvencom provjere koja se računa kada se okvir prenosi prema određenim pravilima. Prema ovom nizu, na prijemu se vrši provjera izobličenja informacija tokom prijenosa okvira.
Dužina okvira se može mijenjati pri prilagođavanju parametara protokola fizičkim karakteristikama linije. Što je okvir kraći, manja je vjerovatnoća da će biti izobličen tokom prijenosa. Međutim, ako je linija kvalitetna, onda je bolje raditi sa dužim okvirima podataka, jer smanjen je procenat redundantnih informacija koje se prenose preko kanala (zastavica, servisna polja okvira). Osim toga, broj okvira koji se šalju na stranu koja odašilje bez potvrde sa strane prijema također se može promijeniti. Ovaj parametar je povezan sa takozvanim "numeracijskim modulom", tj. sa graničnom vrijednošću, po dolasku numeracije ponovo počinje od nule. Ovo polje se može podesiti jednako u rasponu od 8 (za one kanale kod kojih kašnjenje prijenosa informacija nije predugo) do 128 (za satelitske kanale, na primjer, kada je kašnjenje prijenosa informacija preko kanala veliko).
I konačno, treći sloj protokola je mreža. Najzanimljivije je u kontekstu diskusije o X.25 mrežama, jer je on taj koji određuje njihovu specifičnost na prvom mjestu.
Funkcionalno, ovaj protokol je prvenstveno odgovoran za rutiranje u mreži podataka X.25, odnosno za dovođenje informacija od "ulazne tačke" do mreže do "izlazne tačke" iz nje. Sa svoje strane, protokol trećeg nivoa takođe strukturira informacije, drugim riječima, razbija ih na "komadove". Na trećem nivou, dio informacije se naziva "paket". Struktura paketa je vrlo slična strukturi okvira. Paket ima svoj modul numeracije, svoja adresna polja, tip paketa, redosled provere. Prilikom prenosa paket se smešta u polje podataka informacionih okvira (okviri drugog nivoa). Funkcionalno, polja paketa se razlikuju od odgovarajućih polja okvira. Ovo se uglavnom odnosi na polje adrese, koje se u paketu sastoji od 15 cifara; polje za pakete treba da obezbedi identifikaciju pretplatnika unutar svih mreža za komutaciju paketa širom sveta. Struktura mrežne adrese definisana je Preporukom X.121.
Nakon što smo uveli pojam "paket", možemo prijeći na sljedeće pitanje, a to je: kako se odvija dostava informacija od jednog do drugog pretplatnika putem X.25 mreže? Za to se koristi tzv. "packet switching" metod, zbog čega se X.25 mreže nazivaju i mrežama za komutaciju paketa. Ova metoda se realizuje uspostavljanjem virtuelnog između pretplatnika, tj. logičke (za razliku od fizičkih) veze (virtuelna kola). Da bi se prenijele informacije sa pretplatnika A na pretplatnika B, prvo se uspostavlja virtuelna veza između njih, inače se razmjenjuju paketi "zahtjev za poziv" - "prihvatanje poziva". Tek tada se mogu razmjenjivati informacije između dva pretplatnika.
Virtuelne veze mogu biti stalne ili komutirane. Dial-up veza, za razliku od stalne virtuelne veze, uspostavlja se u svakoj sesiji razmjene informacija. Ovdje možemo dati direktne analogije iz oblasti telefonije. Zaista, ako imate namjenski („stalni“) telefonski kanal između dva pretplatnika, onda ne morate svaki put birati broj svog pretplatnika – samo trebate podići slušalicu. Broj virtualnih veza koje se istovremeno podržavaju na jednom fizičkom kanalu ovisi o specifičnoj vrsti opreme koja se koristi za pružanje takvih veza. Što je sasvim razumljivo, pošto za podršku svake veze na ovoj opremi, određeni resurs mora biti rezerviran (na primjer, RAM).
PREDNOSTI X.25 MREŽA
Metoda paketne komutacije koja je u osnovi X.25 mreža definira glavne prednosti takvih mreža ili, drugim riječima, njihov opseg. Koja je ova prednost? Mreže koje se razmatraju omogućavaju dijeljenje istog fizičkog kanala s nekoliko pretplatnika u realnom vremenu, za razliku, na primjer, u slučaju korištenja para modema povezanih putem kanala ove ili onog tipa. U stvari, ako vi i vaš pretplatnik imate instalirane modeme na svojim računarima, možete razmijeniti informacije s njim. Međutim, niko drugi ne može koristiti telefonsku liniju koju koristite u isto vrijeme.
Zbog mehanizma dijeljenja kanala koji je implementiran u X.25 mrežama odjednom između nekoliko korisnika, u mnogim slučajevima se ispostavlja da je ekonomičnije plaćati svaki bajt prenesene ili primljene informacije, nego plaćati vrijeme korištenja telefona linija prilikom prijenosa podataka preko X.25 mreže. Ova prednost je posebno uočljiva u slučaju međunarodnih veza.
Metoda podjele fizičkog kanala između pretplatnika u X.25 mrežama naziva se i multipleksiranje kanala, tačnije, "logičko" ili "statističko" multipleksiranje (slika 1). Termin "logičko multipleksiranje" je uveden da bi se ova tehnika razlikovala od, na primjer, vremenske podjele kanala. Sa vremenskom podjelom kanala, svakom od pretplatnika koji ga dijele dodjeljuje se strogo definisan broj milisekundi u sekundi za prijenos informacija. Sa statističkom podjelom kanala, ne postoji striktno reguliran stepen učitavanja svakog od pretplatnika kanala u datom trenutku.
Slika 1.
Multipleksiranje kanala u X.25 mrežama.
Efikasnost korišćenja statističkog multipleksiranja zavisi od statističkih ili verovatnosnih karakteristika multipleksiranog toka informacija. Da li to znači da pre nego što se povežete na postojeću X.25 mrežu ili počnete da gradite sopstvenu mrežu, morate da izvršite detaljnu analizu verovatnoćnih karakteristika tokova informacija koji kruže u vašem sistemu? Naravno da ne. Takvi proračuni su već rađeni. Stečeno je veliko iskustvo u korištenju X.25 mreža. Poznato je da je upotreba mreže X.25 efikasna za širok spektar zadataka prenosa podataka. Među njima su razmjena poruka između korisnika, te privlačenje velikog broja korisnika na udaljenu bazu podataka, kao i na udaljeni e-mail host, komunikacija lokalnih mreža (pri brzini ne većoj od 512 Kbps) , objedinjavanje daljinskih kasa i bankomata. Drugim riječima, sve aplikacije u kojima mrežni promet nije ujednačen tokom vremena.
Koje druge prednosti pruža X.25? Možda jedna od najvažnijih prednosti mreža zasnovanih na protokolima opisanim u preporuci X.25 je to što one omogućavaju prenos podataka preko javne komutirane telefonske mreže (namjenskih i komutiranih) kanala na optimalan način. Optimalnost znači postizanje maksimalno moguće brzine i pouzdanosti prenosa podataka na naznačenim kanalima.
Efikasan mehanizam za optimizaciju protoka informacija preko X.25 mreža je alternativni mehanizam rutiranja. Mogućnost postavljanja alternativnih ruta pored glavne, tj. redundantno, nalazi se u X.25 opremi koju proizvode gotovo svi dobavljači. Različite vrste opreme razlikuju se po algoritmima za prelazak na alternativnu rutu, kao i po dozvoljenom broju takvih ruta. Kod nekih vrsta opreme, na primjer, prijelaz na alternativnu rutu se događa samo u slučaju potpunog kvara jedne od karika glavne rute. Kod drugih se prelazak sa jedne rute na drugu odvija dinamički, u zavisnosti od zagušenosti ruta, a odluka se donosi na osnovu višeparametarske formule (oprema Motorola ISG, na primer). Zahvaljujući alternativnom rutiranju, pouzdanost mreže se može značajno povećati, što znači da između bilo koje dvije tačke povezivanja korisnika na mrežu moraju postojati najmanje dvije različite rute. U tom smislu, izgradnja mreže prema šemi u obliku zvijezde može se smatrati degeneriranim slučajem. Međutim, tamo gdje postoji samo jedan X.25 mrežni čvor instaliran unutar date javne mreže, ova mrežna topologija se još uvijek koristi prilično često.
KORISNIČKI PRISTUP X.25 MREŽAMA. PAKET ASEMBLERS
Razmotrimo sada kako se pristup različitih tipova korisnika X.25 mreži implementira u praksi. Prije svega, moguće je organizirati pristup u batch modu (preporuke X.25). Da biste pristupili mreži sa računara u paketnom režimu, možete, na primer, da instalirate posebnu karticu u računar koja obezbeđuje razmenu podataka u skladu sa X.25 standardom.
Za povezivanje lokalne mreže putem X.25 mreže koriste se i kartice Microdyne, Newport Systems Solutions itd. Osim toga, pristup iz lokalne mreže na X.25 mrežu može se organizirati i korištenjem mostova/rutera za daljinski pristup koji podržavaju X. 25 i napravljeni su u obliku samostalnih uređaja. Prednost ovakvih uređaja u odnosu na matične ploče ugrađene u računar, pored većih performansi, je i to što ne zahtevaju instalaciju posebnog softvera, već su povezani sa lokalnom mrežom preko standardnog interfejsa, što omogućava fleksibilnija i univerzalnija rešenja. .
Općenito, paketno povezivanje korisničke opreme na mrežu je vrlo zgodno kada je potreban višekorisnički pristup ovoj opremi preko mreže.
Ako je potrebno da svoj računar povežete na mrežu u ekskluzivnom režimu, onda se veza vrši prema drugim standardima. To su standardi X.3, X.28, X.29 koji definiraju rad posebnih uređaja za pristup mreži - packet assembler / dissasembler-PAD. U praksi, termin "PSA" je malo upotrebljiv, pa ćemo termin "PAD" koristiti i na ruskom jeziku.
PAD-ovi se koriste za pristup mreži pretplatnika u asinhronom načinu razmjene informacija, tj. preko, na primjer, serijskog porta računara (direktno ili pomoću modema). PAD obično ima nekoliko asinhronih portova i jedan sinhroni (X.25 port). PAD akumulira podatke koji pristižu kroz asinhrone portove, pakuje ih u pakete i prenosi ih preko X.25 porta (slika 2).
(1x1)
Slika 2.
Primjer složene X.25 mreže sa različitim vrstama povezanih uređaja: od kompjutera do terminalne opreme banke.
Konfigurabilni parametri PAD-a određeni su zadacima koji se izvode. Ovi parametri su opisani u X.3 standardu. Skup parametara se naziva "profil"; standardni set se sastoji od 22 parametra. Funkcionalna svrha ovih parametara je ista za sve PAD-ove. Profil uključuje parametre koji postavljaju brzinu prijenosa asinkronog porta, parametre tipične za uređivače teksta (znak za brisanje znaka i reda, znak za prikaz prethodnog reda, itd.), parametre koji uključuju način automatskog dodavanja reda sa beznačajnim znakovima (za sinhronizaciju sa sporim terminalima), kao i parametar koji definiše uslov pod kojim se formiranje paketa završava.
MREŽNI ČVOROVI X.25. PAKET KOMUTACIJSKI CENTRI
Parametri koji opisuju X.25 kanal važni su i za čvorne elemente same X.25 mreže, nazvane Packet Switching Centers (PSC) (ili paketni komutator), ali lista PSC parametara ih, naravno, ne iscrpljuje. . U procesu konfigurisanja MSC-a, neophodno je popuniti tabelu rutiranja, koja vam omogućava da odredite na koji od MSC portova se šalju dolazni paketi u zavisnosti od adresa sadržanih u tim paketima. U tabeli su navedene i glavne i alternativne rute. Osim toga, važna funkcija nekih odjela za intenzivnu njegu je funkcija povezivanja mreže (gateway između mreža).
Zaista, postoji mnogo X.25 mreža u svijetu, kako javnih tako i privatnih, ili inače - korporativnih, odjela. Naravno, u različitim mrežama mogu se podesiti različite vrijednosti parametara prijenosa preko X.25 kanala (dužina okvira i paketa, veličina paketa, sistem adresiranja, itd.). Da bi sve ove mreže mogle da se spajaju jedna na drugu, razvijena je preporuka X.75 koja definiše pravila za dogovaranje parametara pri prelasku sa mreže na mrežu. Preporučljivo je da svoje mreže uparite sa susjednim mrežama putem ICT-a, u kojem je podrška za funkcije gateway-a dovoljno u potpunosti implementirana - takav ICT bi, na primjer, trebao biti u stanju da "prevodi" adrese pri prelasku s jedne mreže na drugu. Ova funkcija se obično postiže konfigurisanjem namenske tablice za prevođenje adresa u gateway ICU. Za ICU koji se ne povezuju sa čvorovima druge mreže za komutaciju paketa, prisustvo funkcija gatewaya nije potrebno.
X.25 mreže su prve mreže s komutacijom paketa i daleko su najčešće mreže s komutacijom paketa koje se koriste za izgradnju korporativnih mreža. Mrežni protokol X.25 dizajniran je za prijenos podataka između računara preko telefonskih mreža. X.25 mreže su dizajnirane za linije niske kvalitete sa visokim nivoom smetnji (za analogne telefonske linije) i pružaju brzine prijenosa podataka do 64 kbps. X.25 dobro radi na vezama lošeg kvaliteta zbog upotrebe rukovanja i protokola za ispravljanje grešaka na slojevima veze i mreže.
Principi projektovanja i komponente X.25 mreže
Glavna karakteristika X.25 mreže je korištenje virtuelnih kola za pružanje informacijske interakcije između komponenti mreže. Virtuelni kanali su dizajnirani da organizuju pozive i direktan prenos podataka između mrežnih pretplatnika. Razmjena informacija u X.25 mreži je vrlo slična sličnom procesu u ISDN mrežama i sastoji se od tri obavezne faze:
Uspostavljanje poziva (virtuelno kolo)
Razmjena informacija putem virtuelnog kanala
Prekidanje veze (virtuelno kolo)
Informaciona interakcija u X.25 mreži se odvija na fizičkom nivou, nivou veze za prenos podataka i mreže. Na fizičkom nivou mogu se koristiti bilo koji generički ili specijalizovani interfejsi.Slika prikazuje blok dijagram X.25 mreže, koji prikazuje glavne elemente:
DTE (Data Terminal Equipment) uređaji
DCE (Oprema za završetak kola podataka) uređaji
PSE (Packet Switching Exchange) uređaji
PAD (packet assembler / disassembler) uređaj je uređaj specifičan za X.25 mrežu. PAD je namijenjen da omogući nespecijaliziranim terminalima da komuniciraju s mrežom, da konvertuju tok znakova koji dolazi sa nespecijaliziranog terminala u X.25 pakete i izvrši obrnutu konverziju.
Interfejs X.25 pruža:
1) daljinski pristup korisnika glavnom računaru;
2) pristup udaljenog računara lokalnoj mreži;
3) komunikacija udaljene mreže sa drugom udaljenom mrežom.
X.25 interfejs
X.25 interfejs sadrži tri niža sloja OSI modela: fizički, link i mrežni. Karakteristika ove mreže je korištenje komutiranih virtuelnih kanala za prijenos podataka između mrežnih komponenti. Uspostavljanje komutiranog virtuelnog kola se vrši pomoću servisnih protokola koji deluju kao signalni protokol.
Fizički sloj Fizički sloj X.25 koristi analogne iznajmljene linije koje pružaju vezu od tačke do tačke. Mogu se koristiti analogne telefonske linije kao i digitalne iznajmljene linije. Ne postoji validacija i kontrola toka na sloju mreže. X.25 fizički sloj implementira jedan od X.21 ili X.21bis protokola.
Sloj veze Na sloju veze podataka, X.25 mreža pruža zagarantovanu isporuku, integritet podataka i kontrolu toka. Na sloju veze podataka, tok podataka je strukturiran u okvire. Kontrola grešaka se vrši na svim čvorovima mreže. Ako se pronađe greška, podaci se ponovo prenose. Sloj veze podataka implementira LAP-B, koji radi samo sa vezama od tačke do tačke, tako da nije potrebno adresiranje.
Protokoli sloja veze HDLC / SDLC razvijeni su kako bi se riješili sljedeći zadaci:
Osiguravanje prijenosa poruka koje mogu sadržavati bilo koji broj bitova i sve moguće kombinacije bitova - zahtjev transparentnosti koda.
Kada se prenosi bit stream, moraju se izvršiti procedure koje vam omogućavaju da otkrijete greške na strani prijema.
Pojava greške tokom prenosa ne bi trebalo da dovede do gubitka ili dupliranja komponenti poruke, tj. da ga iskrivi.
Protokol sloja veze trebao je podržavati rad fizičkih kola od tačke do tačke i više tačaka.
Protokol mora omogućiti povezivanje dupleks i poludupleks linija
Protokol treba da omogući razmjenu informacija sa značajnim varijacijama u vremenu širenja signala
HDLC porodični protokoli Protokoli prenose podatke u obliku okvira promjenjive dužine. Početak i kraj okvira označeni su posebnim nizom bitova koji se naziva zastavica. Da bi se osigurala disciplina upravljanja procesom prijenosa podataka, jedna od stanica koja obezbjeđuje razmjenu informacija može biti označena kao primarna, a druga (ili druge) stanice mogu biti označene kao sekundarne. Okvir koji prima primarna stanica šalje naziva se komanda. Okvir koji sekundarna stanica generiše i emituje naziva se odgovor.
Načini organizacije interakcije na nivou veze
Sekundarna stanica segmenta može raditi u dva načina: normalnom načinu odgovora ili asinkronom načinu odgovora. Sekundarna stanica, koja je u načinu normalnog odgovora, počinje sa prijenosom podataka samo ako je primila naredbu za omogućavanje od primarne stanice. Sekundarna stanica koja je u modu asinhronog odgovora može pokrenuti prijenos okvira ili grupe okvira. Stanice koje kombinuju funkcije primarnih i sekundarnih stanica nazivaju se kombinovane stanice, a simetričan način interakcije kombinovanih stanica naziva se balansirani režim.
LAPB postupak
Uravnotežena procedura pristupa linku (LAPB) se koristi u X.25 mrežama kao protokol sloja veze.
LAPB protokol koristi kao zastavicu kombinaciju od 8 bitova, koja se sastoji od 6 jedinica i dvije nule koje uokviruju ovaj niz s prednje i zadnje strane (01111110). Proces prijema okvira se završava kada se primi sljedeća zastavica. Ako je do trenutka prijema konačne oznake prijemnik primio manje od 32 bita, primljeni okvir se smatra pogrešnim i uništenim. Poseban postupak se koristi za sprječavanje pojave kombinacije zastavica u tijelu okvira.
LAPB struktura okvira
Preporuka X.25 definiše dva osnovna tipa LAPB procedura - osnovni tip (modulo 8, osnovni) i prošireni tip (modulo 128, prošireni). Ovi načini se razlikuju po broju brojača koji se koriste za kontrolu toka okvira. Okvir LAPB protokola sadrži 4 polja: ADRESA, CONROL, Podaci, FCS. Polje DATA u okviru LAPB možda nedostaje.
Polje ADRESA zauzima jedan bajt po okviru. Ovo polje sadrži bit zastavice C / R (Command / Response), Polje ADDRESS okvira kontrolne komande sadrži fizičku adresu prijemne stanice. Polje ADRESA okvira odgovora na komandu sadrži fizičku adresu odašiljačke stanice.
KONTROLNO polje
Sadržaj ovog polja određuje tip okvira.
Informacijski okviri(Informacijski okviri, I-okviri). Bitovi CONTROL polja sadrže 3-bitni broj prenesenog okvira i 3-bitni broj okvira za koji se očekuje da će biti primljen da bi se osigurala kontrola toka.
Kontrolni okviri(Nadzorni okviri, S-okviri). Polje CONTROL sadrži 3-bitni broj informacijskog okvira za koji se očekuje da će biti primljen i dva bita koji određuju tip prenijetog kontrolnog okvira.
RR kontrolni okviri se najčešće koriste u komunikacijskom procesu. Okvire ove vrste prenosi prijemnik podataka kako bi ukazao na spremnost za prijem sljedećeg okvira, u slučaju kada sam nema informaciju za prijenos. RNR okvire koriste DCE i DTE uređaji kako bi obavijestili pretplatnika o nastanku hitne situacije, u kojoj je dalji prijem okvira informacija nemoguć. REJ okvire koriste DCE i DTE uređaji da signaliziraju pretplatniku o rješavanju hitne situacije u kojoj je bilo nemoguće primiti okvire podataka. REJ okvir se prenosi nakon okvira RNR i potvrđuje da je linija ušla u normalan rad.
Nenumerisani okviri(Nenumerisani okviri, U - okviri). Dizajniran za organizovanje i prekidanje logičke veze, koordinaciju parametara linije i generisanje signala o nastanku fatalnih grešaka u procesu prenosa podataka I-framovima.
FRMR okvir prenosi sekundarna stanica da ukaže na pojavu hitne situacije koja se ne može riješiti ponovnim prijenosom okvira za hitne slučajeve.
Mrežni sloj Mrežni sloj X.25 implementira PLP (Packet-Layer Protocol). Na nivou mreže, okviri se kombinuju u jedan tok, a ukupni tok se deli na pakete. PLP upravlja razmjenom paketa preko virtuelnih kola. Komunikacija se uspostavlja između dva DTE uređaja na zahtjev jednog od njih. Kada se uspostavi komutirano virtuelno kolo, ovi uređaji mogu razmjenjivati informacije u punom dupleksu. Sesija se može prekinuti na inicijativu bilo kojeg DTE-a, nakon čega će ponovo biti potrebna veza za naknadnu razmjenu.
PLP definira sljedeće načine: Uspostavljanje veze se koristi za uspostavljanje komutiranih virtuelnih kola između DTE-ova. Veza se uspostavlja na sljedeći način. DTE pozivaoca šalje zahtjev svom lokalnom DCE-u, koji uključuje adresu pozivaoca i neiskorištenu adresu logičkog kanala u zahtjevu za korištenje veze. DCE definira PSE koji se može koristiti za dati prijenos. Paket poslan duž PSE lanca stiže do konačnog udaljenog DCE-a, gdje se određuje DTE odredišnog čvora kojem se paket isporučuje. DTE pozivaoca odgovara na svoj DCE, a pozivalac šalje odgovor udaljenom DCE za udaljeni DTE. Tako se kreira komutirano virtuelno kolo. Način prijenosa podataka koji se koristi prilikom razmjene podataka preko virtuelnih kola. Ovaj način rada vrši kontrolu grešaka i kontrolu protoka. Režim pripravnosti se koristi kada je uspostavljeno komutirano virtuelno kolo, ali se komunikacija ne odvija. Resetovanje veze se koristi za prekid sesije; određena virtuelna veza se prekida.
X.25 virtuelna kola
Proces mrežnog sloja dobija na raspolaganju dio propusnosti fizičkog kanala u obliku virtuelnog kanala. Ukupni propusni opseg kanala podijeljen je podjednako između virtuelnih kanala koji su trenutno aktivni. Postoje dva tipa virtuelnih kola u X.25 mreži: komutirani (SVC) i stalni (PVC).
X.25 format paketa
X.25 paket se sastoji od najmanje tri bajta koji definiraju zaglavlje paketa. Prvi bajt sadrži 4 bita identifikatora zajedničkog formata i 4 bita broja logičke grupe kanala. Drugi bajt sadrži logički broj kanala, a treći identifikator tipa paketa. Postoje dvije vrste paketa na mreži - kontrolni paketi i paketi podataka. Tip paketa je određen vrijednošću najmanjeg značajnog bita identifikatora tipa paketa.
Identifikator uobičajenog formata
Polje identifikatora zajedničkog formata sadrži oznaku koja identificira tip procedure kontrole toka paketa (modulo 8 ili modul 128).
Logički broj kanala
Logički broj kanala se postavlja sadržajem dva polja - broja logičke grupe kanala od 0 do 15 i broja kanala u grupi od 0 do 255. Dakle, maksimalni broj logičkih kanala može dostići 4095. Logički broj kanala određuje virtualni port s kojim je određeni korisnik povezan proces.
Identifikator tipa paketa Mrežne adrese primaoca i pošiljaoca paketa nalaze se u polju "podaci" i namijenjene su za kontrolu poziva.
X.25 format mrežne adrese
Mrežna adresa se sastoji od dva dijela ID koda mreže podataka (DNIC) Broj mrežnog terminala
DNIC polje sadrži 4 decimalne cifre i definiše kod zemlje i broj provajdera. Sadržaj polja Broj mrežnog terminala sadrži 10 ili 11 decimalnih cifara, koje određuje provajder i namijenjene su identifikaciji određenog korisnika.
Kontrola protoka okvira
Isti postupci i mehanizmi se koriste za kontrolu toka paketa na X.25 mrežnom sloju kao što se koriste za kontrolu toka okvira na X.25 sloju veze.
Da bi se omogućila mogućnost povezivanja na X.25 mrežu terminala različitih tipova, koriste se posebni algoritmi i parametri koji kontrolišu proces sklapanja i demontaže paketa.
Ova preporuka definira nazive i svrhe glavnih parametara s kojima je PAD konfiguriran. Parametri X.3 su označeni simbolima P1 - P32 Parametar P1 određuje da li je na inicijativu operatera terminala moguće izaći iz moda prijenosa u komandni način.
Za kontrolu protoka koriste se posebne kombinacije kodova XON i XOFF. U slučaju da terminal, iz nekog razloga, privremeno nije u mogućnosti da primi znakove od PAD-a, on prenosi znak XOFF (^ S). PAD će prestati slati podatke ovom terminalu sve dok se od njega ne primi znak za omogućavanje XON (^ Q). Značenja ovih simbola mogu se nadjačati pomoću parametara P28 i P29.
Ova preporuka definira procedure pomoću kojih korisnik može pročitati ili promijeniti trenutne vrijednosti parametara X.3 PAD. Za promjenu postavljenih parametara X.3 PAD, korisnik mora koristiti naredbu SET. Da bi pročitao trenutne vrijednosti parametara X.3 PAD, korisnik mora koristiti PAR naredbu.
Prednosti i nedostaci.
Prednosti X.25 mreže:
visoka pouzdanost, mreža sa zagarantovanom dostavom informacija;
mogu se koristiti i analogni i digitalni kanali za prijenos podataka (namjenske i komutirane komunikacione linije).
Nedostaci mreže:
značajna kašnjenja u prijenosu paketa, tako da se ne može koristiti za prijenos glasovnih i video podataka.
Književnost.
Yu.V. Novikov, S.V. Kondratenko Osnove lokalnih mreža, 2005
