Приведенная на рис. 10.2 глобальная вычислительная сеть работает в наиболее подходящем для компьютерного трафика режиме – коммутации пакетов. Оптимальность этого режима для связи локальных сетей доказывают не только данные о суммарном трафике, передаваемом сетью в единицу времени, но и стоимость услуг такой территориальной сети. Обычно при равенстве предоставляемой скорости доступа сеть с коммутацией пакетов оказывается в 2–3 раза дешевле, чем сеть с коммутацией каналов, то есть публичная телефонная сеть. Поэтому при создании корпоративной сети, имеющей удаленные офисы, необходимо стремиться к построению или использованию услуг территориальной сети с территориально распределенными коммутаторами пакетов. Однако часто такая вычислительная глобальная сеть по разным причинам оказывается недоступной в том или ином географическом пункте. Поэтому при построении корпоративной сети можно дополнить недостающие компоненты услугами и оборудованием, арендуемыми у владельцев первичной или телефонной сети. В зависимости от того, какие компоненты приходится брать в аренду, принято различать корпоративные сети, построенные с использованием:
– выделенных каналов;
– коммутации каналов;
– коммутации пакетов.
Выделенный канал– это канал с фиксированной полосой пропускания или фиксированной пропускной способностью, постоянно соединяющий двух абонентов. Абонентами могут быть как отдельные устройства (компьютеры или терминалы), так и целые сети. Выделенные каналы делятся на аналоговые и цифровые, в зависимости от того, какого типа коммутационная аппаратура применена для постоянной коммутации абонентов. На аналоговых выделенных линиях для аппаратуры передачи данных физический и канальный протоколы жестко не определены. Отсутствие физического протокола приводит к тому, что пропускная способность аналоговых каналов зависит от пропускной способности модемов, которые использует пользователь канала. Модем собственно и устанавливает нужный ему протокол физического уровня для канала. На цифровых выделенных линиях протокол физического уровня зафиксирован – он задан стандартом G.703. Выделенные каналы можно получить у телекоммуникационных компаний, которые владеют каналами дальней связи (таких, например, как «РОСТЕЛЕКОМ»), или от телефонных компаний, которые обычно сдают в аренду каналы в пределах города или региона. Выделенные каналы очень активно применялись совсем в недалеком прошлом и применяются сегодня, особенно при построении ответственных магистральных связей между крупными локальными сетями. Однако при большом количестве географически удаленных точек и интенсивном смешанном трафике между ними использование этой службы приводит к высоким затратам за счет большого количества арендуемых каналов. Сегодня существует большой выбор выделенных каналов – от аналоговых каналов тональной частоты с полосой пропускания 3,1 кГц до цифровых каналов технологии SDH с пропускной способностью 155 и 622 Мбит/с.
Выделенные аналоговые каналы предоставляются пользователю с 4-проводным или 2-проводным окончанием. На каналах с 4-проводным окончанием организация полнодуплексной связи, естественно, выполняется более простыми способами. Для передачи данных по выделенным аналоговым линиям используются модемы, работающие на основе методов аналоговой модуляции сигнала. В отношении режима работы модемы делятся на три группы:
– модемы, поддерживающие только асинхронный режим работы;
– модемы, поддерживающие асинхронный и синхронный режимы работы;
– модемы, поддерживающие только синхронный режим работы.
Модемы, работающие только в асинхронном режиме, обычно поддерживают низкую скорость передачи данных – до 1200 бит/с. Дуплексный режим на 2-проводном окончании обеспечивается частотным разделением канала. Асинхронные модемы представляют наиболее дешевый вид модемов, так как им не требуются высокоточные схемы синхронизации сигналов на кварцевых генераторах. Кроме того, асинхронный режим работы неприхотлив к качеству линии.
Модемы, работающие только в синхронном режиме, могут подключаться только к 4-проводному окончанию и имеют гораздо более высокие скорости передачи (2400 бит/с – 168 Кбит/с). Синхронные модемы используют для выделения сигнала высокоточные схемы синхронизации и поэтому обычно значительно дороже асинхронных модемов. Кроме того, синхронный режим работы предъявляет высокие требования к качеству линии.
Модемы, работающие в асинхронном и синхронном режимах, являются наиболее универсальными устройствами. Чаще всего они могут работать как по выделенным, так и по коммутируемым каналам, обеспечивая дуплексный режим работы. На выделенных каналах они поддерживают в основном 2-проводное окончание и гораздо реже – 4-проводное. Для асинхронно-синхронных модемов разработан ряд стандартов, обеспечивающих скорость передачи до 33,6 Кбит/с.
Рис. 10.3. Схема соединения узлов по выделенной линии
Модемы различаются не только поддерживаемыми протоколами, но и определенной ориентацией на область применения. Различают профессиональные модемы, которые предназначены для работы в модемных пулах корпоративных сетей, и модемы для применения в небольших офисах или на дому. Профессиональные модемы отличаются высокой надежностью, способностью устойчиво работать в непрерывном режиме и поддержкой средств удаленного централизованного управления. Обычно система управления модемными стойками поставляется отдельно и оправдывает себя в условиях большого предприятия.
Типовая структура соединения двух компьютеров или локальных сетей через маршрутизатор с помощью выделенной аналоговой линии приведена на рис. 10.3. В случае 2-проводного окончания (см. рис. 10.3, а) для обеспечения дуплексного режима модем использует трансформаторную развязку. Телефонная сеть благодаря своей схеме развязки обеспечивает разъединение потоков данных, циркулирующих в разных направлениях. При наличии 4-проводного окончания (см. рис. 10.3, б) схема модема упрощается.
Коммутация каналов
Для построения глобальных связей в корпоративной сети в режиме коммутации каналов используются сети двух типов – традиционные аналоговые телефонные сети и цифровые сети с интеграцией услуг ISDN. Достоинством сетей с коммутацией каналов является их распространенность, что особенно характерно для аналоговых телефонных сетей. Известным недостатком аналоговых телефонных сетей является низкое качество составного канала. Телефонные сети, полностью построенные на цифровых коммутаторах, и сети ISDN свободны от многих недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей. Они предоставляют пользователям высококачественные линии связи. Однако даже при качественных каналах связи, которые могут обеспечить сети с коммутацией каналов, для построения корпоративных глобальных связей эти сети могут оказаться экономически неэффективными. Так как в таких сетях пользователи платят не за объем переданного трафика, а за время соединения, то при трафике с большими пульсациями и, соответственно, большими паузами между пакетами оплата идет во многом не за передачу, а за ее отсутствие. Это прямое следствие плохой приспособленности метода коммутации каналов для соединения компьютеров. Тем не менее, при подключении массовых абонентов к корпоративной сети телефонная сеть оказывается единственным подходящим видом глобальной службы из соображений доступности.
К сожалению, эти сети малопригодны для построения магистралей корпоративных сетей. Со средней пропускной способностью 9600 бит/с коммутируемые аналоговые линии, оснащенные модемами, подходят только для пользователя с минимальными требованиями к времени реакции системы. Максимальная на сегодня пропускная способность в 56 Кбит/с достигается только в том случае, если все коммутаторы в сети на пути следования данных являются цифровыми, да и то такая скорость обеспечивается только в направлении «сеть – пользователь». Чаще всего такие линии используются для индивидуального удаленного доступа к сети или же как резервные линии связи небольших офисов с центральным отделением предприятия. Доступ по телефонной сети имеет англоязычное название «dial-up access». Тем не менее, при недостатке средств коммутируемые аналоговые линии обеспечивают связь локальных сетей между собой. Это выгодный режим соединения, если количество передаваемых данных невелико и данные не требуют частого обновления. В этом случае две сети могут соединяться по аналоговой телефонной сети, например, раз в сутки, передавать в течение нескольких минут данные, а затем разрывать соединение.
В телефонных коммутаторах аналоговых телефонных сетей могут использоваться два принципа коммутации – аналоговый, основанный на частотном разделении канала (FDM), и цифровой, основанный на разделении канала во времени (TDM).
Коммутация пакетов
В 80-е годы для надежного объединения локальных сетей в корпоративную сеть использовалась практически одна технология глобальных сетей с коммутацией пакетов – Х.25. Сегодня выбор стал гораздо шире, помимо сетей Х.25 он включает такие технологии, как frame relay и ATM. Кроме этих технологий, разработанных специально для глобальных компьютерных сетей, можно воспользоваться услугами территориальных сетей TCP/IP. Более подробно эти технологии будут рассмотрены ниже.
Целесообразно делить территориальные сети, используемые для построения корпоративной сети, на две большие категории: магистральные сети и сети доступа.
Магистральные территориальные сети (backbone wide-area networks) используются для образования одноранговых связей между крупными локальными сетями, принадлежащими большим подразделениям предприятия. Магистральные территориальные сети должны обеспечивать высокую пропускную способность, так как на магистрали объединяются потоки большого количества подсетей. Кроме того, магистральные сети должны быть постоянно доступны, то есть обеспечивать очень высокий коэффициент готовности. Обычно в качестве магистральных сетей используются цифровые выделенные каналы со скоростями от 2 до 622 Мбит/с. При наличии выделенных каналов для обеспечения высокой готовности магистрали используется смешанная избыточная топология связей.
Под сетями доступа понимаются территориальные сети, необходимые для связи небольших локальных сетей и отдельных удаленных компьютеров с центральной локальной сетью предприятия. В качестве отдельных удаленных узлов могут также выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступа к центральной базе данных для получения информации. Банкоматы или кассовые аппараты обычно рассчитаны на взаимодействие с центральным компьютером по сети Х.25, которая в свое время специально разрабатывалась как сеть для удаленного доступа неинтеллектуального терминального оборудования к центральному компьютеру.
К сетям доступа предъявляются требования, существенно отличающиеся от требований к магистральным сетям. Так как точек удаленного доступа у предприятия может быть очень много, одним из основных требований является наличие разветвленной инфраструктуры доступа. Кроме того, стоимость удаленного доступа должна быть умеренной, чтобы экономически оправдать затраты на подключение десятков или сотен удаленных абонентов. При этом требования к пропускной способности у отдельного компьютера или локальной сети, состоящей из двух-трех клиентов, обычно укладываются в диапазон нескольких десятков килобит в секунду. В качестве сетей доступа обычно применяются телефонные аналоговые сети, сети ISDN и реже – сети frame relay. При подключении локальных сетей филиалов также используются выделенные каналы со скоростями от 19,2 до 64 Кбит/с.
Программные и аппаратные средства, которые обеспечивают подключение компьютеров или локальных сетей удаленных пользователей к корпоративной сети, называются средствами удаленного доступа. Обычно на клиентской стороне эти средства представлены модемом и соответствующим программным обеспечением. Организацию массового удаленного доступа со стороны центральной локальной сети обеспечивает сервер удаленного доступа (Remote Access Server, RAS). Сервер удаленного доступа представляет собой программно-аппаратный комплекс, который совмещает функции маршрутизатора, моста и шлюза. Серверы удаленного доступа обычно имеют достаточно много низкоскоростных портов для подключения пользователей через аналоговые телефонные сети или ISDN. Очевидно, что для экономии модемов можно не ставить на каждый компьютер центральной сети отдельный модем, а организовать общий пул модемов и сделать его разделяемым ресурсом как для звонков из локальной сети, так и для звонков извне. Разделяемый для пользователей локальный пул модемов создается с помощью так называемого коммуникационного сервера (Communication Server). Коммуникационный сервер – это обычный компьютер или специализированное устройство, предоставляющее пользователям прозрачный доступ к последовательным портам ввода-вывода, к которым подключены разделяемые модемы.
Сервер удаленного доступа обслуживает удаленных пользователей, предоставляя им доступ к ресурсам локальной сети извне. Именно это является основной задачей систем удаленного доступа. С этой точки зрения удаленный доступ можно определить как эффективный способ разделения ресурсов централизованных серверов между удаленными клиентами. В качестве удаленных пользователей могут выступать как отдельные компьютеры, так и небольшие локальные сети (офисы) филиалов предприятия.
Общая схема удаленного доступа представлена на рисунке 10.4. Модемы обозначены буквой М, а маршрутизаторы буквой R.
Однако если удаленные компьютеры или офисы находятся в других городах или странах, то описанная выше схема доступа становится дорогой. Качественный скачок в расширении возможностей удаленного доступа произошел в связи со стремительным ростом популярности и распространенности Internet. Транспортные услуги Internet дешевле, чем услуги междугородных и международных телефонных сетей, а их качество быстро улучшается. Поэтому стала возможной двухступенчатая связь удаленных пользователей со своей корпоративной сетью. Сначала удаленный пользователь через телефонный канал связывается с местным поставщиком услуг Интернет, а затем через Интернет соединяется со своей корпоративной сетью.
Рис. 10.4. Схема удаленного доступа
Сети и технологии Х.25
Сетями Х.25 называются сети, доступ к которым производится в соответствии с рекомендациями Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ), первый вариант которой появился в 1976 г. Эта рекомендация описывает интерфейс доступа пользователя в сеть передачи данных (СПД), а также интерфейс взаимодействия с удаленным пользователем через СПД. Передача данных в сети Х.25 производится по протоколам, описанным в рекомендации Х.25. Главным достоинством протокола Х.25 явилось то, что он носил международный характер. По существу, это был первый шаг к стандартизации сетевых служб. Протокол Х.25 разрабатывался во времена, когда каналы и аппаратура передачи данных были медленными и ненадежными, поэтому протокол предусматривает широкий спектр средств обнаружения и исправления ошибок на канальном уровне. В силу этого по сети передается большое количество служебных пакетов, что приводит к некоторому снижению эффективности сети.
Несмотря на появление новых интегральных технологий сетей связи, рассчитанных на высокоскоростные каналы связи, сети Х.25 все еще являются наиболее распространенными СПД. Это объясняется тем, что именно сети Х.25 с наибольшим основанием можно сравнить с телефонными сетями. Установив соединение компьютера с ближайшим узлом сети Х.25, можно связаться с любым из многих тысяч пользователей сетей Х.25 по всему миру (для этого надо лишь знать его сетевой адрес), точно так же, как, подняв трубку телефонного аппарата, подключенного к ближайшей АТС, можно соединиться практически с любым абонентом. Технология Х.25 особенно актуальна для России и других стран, где пока отсутствует развитая инфраструктура высокоскоростных первичных каналов связи.
На основе технологий Х.25 построено большинство эксплуатируемых в настоящее время СПД с коммутацией пакетов, предназначенных для организации и обеспечения надежной передачи данных в условиях разветвленных территориальных сетей на базе низко- и среднескоростных каналов. При этом за счет повторной передачи искаженных кадров между каждой парой соседних узлов сети обеспечивается достоверная и упорядоченная передача данных. Однако в сети с каналами низкого качества из-за повторных передач возникают нерегламентированные и непостоянные задержки передаваемых данных, поэтому передача трафика, чувствительного к задержкам (например, оцифрованного голоса), по сетям Х.25 с удовлетворительным качеством невозможна.
Рис. 10.5. Схема соединения объектов сети Х.25
Спецификация Х.25 определяет двухточечное взаимодействие между конечным оборудованием пользователей (DTE – data ter minal equipment; терминалы, компьютеры) и телекоммуникационным оборудованием (DCE – data circuit-terminal equipment). Устройства DTE подключают к устройствам DCE (модемы), которые соединены с «коммутаторами переключения пакетов» (PSE) и другими DCE внутри сети с коммутацией пакетов PSN и, наконец, с другим устройством DTE. Взаимоотношения между объектами сети Х.25 показаны на рис. 10.5. DTE может быть терминалом, который не полностью реализует все функциональные возможности Х.25. Такие DTE подключают к DCE через трансляционное устройство, называемое пакетный ассемблер/дизассемблер (PAD).
Рекомендация Х.25 описывает три уровня протоколов: физический, канальный и сетевой. Они реализуют функции соответственно физического, канального, сетевого и частично транспортного уровней модели взаимодействия открытых систем OSI (Рис. 10.6).
Рис. 10.6. Соответствие стека протоколов Х.25 модели OSI
Физический уровень, широко представленный в оборудовании массового спроса, описывает уровни сигналов и логику взаимодействия на уровне физического интерфейса.
Канальный уровень, также широко представленный в оборудовании (например, в модемах), отвечает за эффективную и надежную передачу данных в соединении «точка – точка», т. е. между соседними узлами сети Х.25. Уровень реализован протоколом Link Access Procedure, Balanced (LAPB), определяющим кадрирование пакетов для звена DTE/DCE. На этом уровне осуществляется защита от ошибок, управление потоком данных и, кроме того, обеспечивается получение оптимального по скорости передачи режима в зависимости от протяженности канала между двумя точками (времени задержки в канале) и качества канала (вероятности искажения информации при передаче).
 |
Для реализации указанных выше функций поток информации разбивается на кадры (frame), каждый из которых представляет собой организованную определенным образом последовательность битов. Кадр обрамляется «флагами» (уникальными последовательностями битов, являющимися разделителем между кадрами), и состоит из служебных полей (поля адреса, поля управления с циклическим номером кадра, поля проверочной последовательности кадра) и информационного поля для информационных кадров. Длину кадра можно менять при настройке параметров протокола к физическим характеристикам линии связи. Чем короче кадр, тем меньше вероятность его искажения при передаче. С другой стороны, если линия хорошего качества, то информацию лучше передавать более длинными кадрами, обеспечивающими уменьшение процента избыточной информации (флаги, служебные поля кадра).
Рис. 10.7. Блоки данных Х.25
Наконец, на сетевом уровне, определяющем специфику сетей Х.25, производится маршрутизация пакетов и доведение информации от «точки входа» в сеть до «точки выхода» из нее. На этом уровне информация разбивается на порции, называемые пакетами. Уровень описывает форматы пакетов и процедуры обмена пакетами между равноправными объектами этого уровня. Структура пакета во многом аналогична структуре кадра. При передаче пакет помещается в поле данных информационного кадра (кадра канального уровня).
Блок данных Х.25 состоит из последовательности полей, показанной на рис. 10.7. Поля Х.25 уровня 3 образуют пакет Х.25 и состоят из заголовка и данных пользователя. Поля Х.25 уровня 2 включают в себя поле управления и адреса кадра, встроенный пакет уровня 3 (поле данных) и проверочную последовательность блока данных (FCS).
В сетях Х.25 реализуется метод «коммутации пакетов», в соответствии с которым перед передачей информации от одного абонента к другому между ними сначала устанавливается виртуальное (логическое) соединение, т. е. происходит обмен пакетами «запрос вызова» – «вызов принят», после чего производится обмен информацией. Чтобы начать связь, один компьютер обращается к другому с запросом о сеансе связи. Вызванный компьютер может принять или отклонить связь. Если вызов принят, то обе системы могут начать передачу информации. Любая сторона может в любой момент прекратить связь.
Сквозная передача между устройствами DTE выполняется через двунаправленную связь, называемую виртуальной цепью. Виртуальные цепи позволяют осуществлять связь между различными элементами сети через любое число промежуточных узлов. После организации виртуальной цепи DTE отсылает пакет на другой конец связи через DCE, используя соответствующую виртуальную цепь. DCE просматривает номер виртуальной цепи для определения маршрута этого пакета через сеть Х.25. Протокол сетевого уровня Х.25 осуществляет мультиплексную передачу между всеми DTE, которые обслуживает устройство DCE, расположенное в сети со стороны пункта назначения, в результате чего пакет доставляется к DTE пункта назначения. Виртуальные соединения могут быть как постоянными, так и коммутируемыми, когда соединение устанавливается под каждый сеанс обмена информацией.
Доступ пользователей к сети Х.25 осуществляется в одном из двух режимов – в пакетном или в монопольном. Доступ с персонального компьютера (ПК) в сеть в пакетном режиме реализуется путем установления в ПК специальной платы, обеспечивающей обмен данными в соответствии со стандартом Х.25. Подключение ЛВС через сеть Х.25 осуществляется с помощью сетевых плат, или для этого могут использоваться мосты – маршрутизаторы удаленного доступа, включенные в виде отдаленных устройств и поддерживающие протокол Х.25. Преимущество таких устройств по сравнению со встроенными в компьютер платами (помимо большей производительности) состоит в том, что они не требуют установки специального программного обеспечения, а сопрягаются с ЛВС по стандартному интерфейсу локальной сети, что позволяет реализовать более гибкие и универсальные решения. Подключение пользовательского оборудования к сети в пакетном режиме удобно, когда требуется многопользовательский доступ к этому оборудованию через сеть.
Подключение к сети Х.25 в монопольном режиме производится по стандартам Х. З, Х.28, Х.29, которые определяют функционирование специальных устройств доступа в сеть (PAD). Эти устройства используются для доступа в сеть абонентов в асинхронном режиме обмена информацией, т.е. через последовательный порт компьютера (непосредственно или с применением модемов).
Поля адресации в пакетах запроса на установление соединения содержат адреса DTE источника и пункта назначения. Их используют для организации виртуальных цепей. Адреса (называемые также International Data Numbers, или IDN) имеют разную длину, которая может составлять до 14 десятичных знаков. Четвертый байт в пакете запроса на установление соединения определяет длину адресов DTE источника и назначения. Формат адреса представлен на рис. 10.8.
 |
Рис. 10.8. Формат адреса сети Х.25
Адресация в сетях Х.25 осуществляется в соответствии с рекомендацией МККТТ Х.121, согласно которой полный сетевой адрес имеет следующий вид (записывается как единое число без пробелов и служебных символов):
CCCCXXXXYYYYZZ
Первые четыре цифры IDN (СССС) называются код идентификации сети (DNIC – Data Network Identification Code). Он поделен на три части. Первая цифра определяет код региона (1 – Океания, 2 – Европа, 3 – Северная Америка, 4 – Азия, 5 – Австралия, 6 – Африка, 7 – Южная Америка). Две следующие цифры определяют страну, где находится сеть PSN (для стран СНГ это 50). Четвертая цифра определяет код национальной сети (Для России, например: 0 – ROSPAC, 1 – SPRINT, 3 – MMTELNET, 4 – INFOTEL, 6 – ROSNET).
Последовательность цифр XXXXYYYYZZ называются номером национального терминала (NTN-national terminal number), используемого для идентификации определенного DTE в сети (внутрисетевой адрес). Здесь обычно: XXXX – номер узла, YYYY – номер линии на узле, ZZ – подадрес абонента.
Метод коммутации пакетов, лежащий в основе сетей Х.25, определяет их основные преимущества. На сегодняшний день накоплен большой опыт использования сетей Х.25, который показывает, что они эффективны для широкого круга задач передачи данных: обмен сообщениями, обращение большого количества пользователей к удаленной базе данных, связь локальных сетей, объединение удаленных кассовых аппаратов и банкоматов и пр.
Немаловажным достоинством сетей Х.25 является то, что по ним можно передавать данные по каналам телефонной сети общего пользования, как выделенным, так и коммутируемым с максимальной для этих каналов скоростью и достоверностью. Кроме того, сети Х.25 предоставляют возможность связи через обычные асинхронные СОМ-порты. Таким образом, практически любое приложение, допускающее обращение к удаленным ресурсам через СОМ-порт, может быть легко интегрировано в сеть Х.25.
Для объединения локальных сетей в узлах, имеющих подключение к сети Х.25, используют методы инкапсуляции (упаковки) пакетов информации из локальной сети в пакеты Х.25. Стандартный механизм инкапсуляции позволяет передавать различные протоколы локальных сетей (IP, IPX и др.) и реализован практически во всех современных маршрутизаторах. Таким образом, сети Х.25 предлагают универсальный транспортный механизм для передачи информации между приложениями. При объединении локальных сетей через Х.25 отдельные фрагменты корпоративной сети можно изолировать друг от друга, что облегчает решение проблемы безопасности и разграничения доступа, которые возникают в сложных информационных структурах. Во многих случаях отпадает необходимость использования сложных механизмов маршрутизации, так как эту функцию может выполнять сеть Х.25.
Сегодня в мире насчитывают десятки глобальных сетей Х.25 общего пользования, узлы которых расположены практически во всех крупных деловых, промышленных и административных центрах. В России услуги Х.25 предлагает ряд компаний, таких, как Infotel, Роснет и др. Для того чтобы подключиться к любому ресурсу сети Х.25, пользователю достаточно иметь компьютер с последовательным асинхронным портом и модем.
С точки зрения безопасности передачи информации, сети Х.25 имеют ряд достоинств. С помощью сети можно эффективно решить проблему несанкционированного доступа. В случае же, если необходима полная конфиденциальность, когда неприемлем даже небольшой риск перехвата информации, необходимо использовать средства шифрования, в том числе и в реальном времени. В настоящее время для сетей Х.25 разработаны средства шифрования, позволяющие работать на достаточно высоких скоростях (до 64 Кбит/с). Такое оборудование производят ряд зарубежных компаний (например, Siemens), а также имеются и российские разработки, созданные под эгидой ФАПСИ.
Метод коммутации пакетов, лежащий в основе сетей Х.25, определяет основные преимущества таких сетей:
1. Сети Х.25 позволяют в режиме реального времени разделять один и тот же физический канал между несколькими абонентами. Благодаря этому во многих случаях оказывается экономически выгоднее для передачи данных пользоваться сетью Х.25, производя оплату за каждый байт переданной информации, а не оплачивать время использования телефонной линии. Метод разделения физического канала между абонентами в сетях Х.25 называют еще логическим или статистическим уплотнением (в отличие от временного разделения канала). При статистическом разделении канала нет строго регламентированной степени загрузки канала каждым абонентом в определенный момент времени. Имеется большой опыт эффективного использования сетей Х.25 для широкого спектра задач передачи данных, когда трафик в сети не является равномерным во времени: обмен сообщениями между пользователями, обращение большого числа пользователей к удаленной базе данных или к удаленному хосту электронной почты, связь локальных сетей, объединение удаленных кассовых аппаратов или банкоматов.
2. Сети Х.25 позволяют передавать оптимальным образом данные по выделенным и коммутируемым каналам телефонной сети общего пользования. Критериями оптимизации являются максимально возможные на этих каналах скорость и достоверность передачи данных.
3. В сетях Х.25 имеется механизм альтернативной маршрутизации, с помощью которого, помимо основного маршрута, задается ряд альтернативных (резервных) маршрутов, за счет чего значительно увеличивается надежность работы сети. Однако это означает, что между любыми двумя точками подключения пользователя к сети должно быть, по крайней мере, два различных маршрута.
При всех достоинствах сетевой технологии Х.25 у нее есть и свои довольно серьезные ограничения. В настоящее время принято считать, что сети Х.25 медленны, дороги и вообще устарели. Практически не существует сетей Х.25, использующих скорости, превышающие 128 Кбит/с. Связано это с тем, в частности, что протокол Х.25 включает в себя мощные средства коррекции ошибок, обеспечивая передачу данных без искажений даже на линиях плохого качества. Понятно, что за надежность связи приходится платить, как правило, именно быстродействием оборудования сети и сравнительно большими, хотя и предсказуемыми, задержками распространения информации.
Сети с коммутацией пакетов Х.25 не обеспечивают качественную передачу критичного к задержкам трафика (голоса и видеоинформации), так как в них отсутствуют механизмы обеспечения приоритетов каких-либо видов данных.
Сети и технологии ISDN
Сети ISDN (Integrated Services Digital Network – цифровая сеть с интеграцией услуг) относятся к классу сетей, в которых основным режимом коммутации является принцип коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме. Сеть ISDN можно рассматривать как глобальный коммутатор. Основной поток информации (голос и данные) в ISDN несут B-каналы (bearer channel – основной, несущий канал). Эти каналы коммутируются между парой абонентов с помощью информации, передаваемой по дополнительному D-каналу (Delta channel). После коммутации (установления соединения) каждый B-канал представляет собой две «трубы», пропускающие во встречных направлениях битовые потоки со скоростью 64 Кбит/с. Для цифровой телефонии пропускной способности этих «труб» достаточно для качественной передачи речи. Служебный канал также двунаправленный, его пропускная способность может быть 16 или 64 Кбит/с в зависимости от типа сервиса. Выделение служебного канала позволяет выполнять сервисные функции во время работы текущего соединения, не нарушая его (в обычной телефонии такое невозможно). В качестве сигнала вызова по D-каналу посылается пакет, который содержит идентификаторы вызывающего и вызываемого абонентов и признак сервиса (голос/данные). На установление соединения требуется 2 – 4 секунды. В отличие от аналоговой телефонии, по одной абонентской линии ISDN может передаваться информация для нескольких устройств, поскольку цифровая структура позволяет легко решать задачу маршрутизации.
Режим коммутации пакетов в сети ISDN используется для передачи только сообщения протокола сигнализации. Сети изначально предназначены для передачи как данных, так и голоса. В сетях ISDN используется цифровая технология, получающая все большее распространение, так как:
– цифровые устройства, используемые в ISDN, производятся на основе интегральных схем высокой интеграции;
– по сравнению с аналоговыми устройствами они отличаются большой надежностью и устойчивостью в работе и, кроме того, в производстве и эксплуатации, как правило, дешевле;
– цифровую технологию можно использовать для передачи любой информации по одному каналу (акустических сигналов, телевизионных видеоданных, факсимильных данных);
– цифровые методы преодолевают многие из ограничений передачи и хранения, которые присущи аналоговым технологиям.
В сетях ISDN при передаче аналогового сигнала осуществляется преобразование его в последовательность цифровых значений, а при приеме – обратное преобразование. Например, при разговоре по телефону акустические сигналы преобразуются в электрические. Однако непосредственная передача аналогового электрического сигнала по телефонной линии связи сопряжена с рядом недостатков: искажение сигнала вследствие его нелинейности, которая увеличивается усилителями, затухание сигнала при передаче через среду, подверженность влиянию шумов в канале и др. В ISDN эти недостатки преодолимы. Здесь форма аналогового сигнала представляется в виде цифровых значений, представляющих соответствующие значения амплитуды. Цифровые сигналы также подвержены ослаблению и шумам при их прохождении через канал, однако на приемном пункте необходимо отмечать лишь наличие или отсутствие двоичного цифрового импульса, а не его абсолютное значение, которое важно в случае аналогового сигнала. Следовательно, цифровые сигналы принимаются надежнее, их можно полностью восстановить, прежде чем они из-за затухания станут ниже порогового значения.
Резкое возрастание роли ISDN-сетей объясняется тем, что они обеспечивают интегрированный доступ к речевым и неречевым услугам, имеют сложившуюся инфраструктуру, являются цифровыми сетями, основанными на использовании цифровых каналов 64 Кбит/с, обладают достаточной гибкостью. Популярность ISDN-сети возрастает, поскольку по определению она является мультисервисной (обеспечивает услуги по предоставлению связи, доставке информации, а также дополнительные услуги), ориентированной на приложения. Технология ISDN стабильно развивается, а сеть на ее основе имеет необходимые интерфейсы с другими сетями. Кроме того, имеется большой набор терминального оборудования для ISDN-сетей.
Сети ISDN, связанные между собой, распространены по всему миру. Абонент ISDN получает интерфейс, к которому может подключаться оборудование различных классов. Через линии ISDN могут соединяться и удаленные части корпоративных сетей, обеспечивая значительно большую скорость передачи данных, чем теоретический предел (56 Кбит/с) традиционных телефонных коммуникаций. При этом цена коммутируемых цифровых линий ISDN в большинстве случаев оказывается ниже цены выделенных линий. Передача данных возможна в разных вариантах: между удаленными друг от друга локальными сетями, между индивидуальным удаленным абонентом и локальной сетью, между индивидуальными абонентами. Через линии ISDN возможна передача данных с помощью технологий и протоколов глобальных сетей (Х.25, Frame Relay) а также организация туннелей для соединения локальных сетей с протоколами IP и IPX.
