Концепция согласованной скорости передачи информации
СОДЕРЖАНИЕ
| Лист | |
| Введение 1 Общая часть 1.1 Трансляция кадров 1.2 Frame Relay и виртуальные соединения 1.3 Топология сети Frame Relay 2 Практическая часть 2.1 Формат кадра Frame Relay 2.2 Сквозная коммутация 2.3 Механизм управления потоками 2.4 Концепция согласованной скорости передачи информации 2.5 Интеграция речи 2.6 Описание Frame Relay 2.7 Способы построения сети Frame Relay 2.8 Основные критерии выбора оборудования 2.9 Каналы для сетей Frame Relay 3 Безопасность 3.1 Средства защиты от сбоев 3.2 Frame Relay на маршрутизаторах Cisco 3.3 Идентификатор канального соединения (DLCI) 3.4 Локальный интерфейс управления (LMI) Заключение Список литературы | 4 6 6 6 8 10 10 11 12 13 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 29 30 |
ВВЕДЕНИЕ
Все большие и большие объемы клиент-серверного трафика передаются по глобальным сетям. Трафик, порождаемый клиент-серверными приложениями, написанными для локально-сетевых сред, имеет, как правило, чрезвычайно неравномерный характер: значительная пропускная способность требуется в течение коротких интервалов времени. Передача такого трафика по выделенным линиям (TDM-коммутация) или по сети с временным разделением каналов (X.25-коммутация) не эффективна, поскольку большую часть времени доступная емкость расходуется впустую: временные слоты резервируются вне зависимости от того, передается информация или нет.
|
|
|
В то же время, рост компьютерных приложений, требующих высокоскоростных коммуникаций, распространение интеллектуальных ПК и рабочих станций, доступность высокоскоростных линий передачи с низким коэффициентом ошибок - все это послужило причиной создания новой формы коммутации в территориальных сетях.
Основными требованиями к такой технологии являются:
- высокая скорость:
- низкие задержки;
- разделение портов;
- разделение полосы пропускания на основе виртуальных каналов.
TDM-коммутация каналов обладает первыми двумя характеристиками. X.25-коммутация пакетов - последними двумя.
Трансляция кадров, разработанная, как новая форма коммутации пакетов, как утверждается, обладает всеми четырьмя характеристиками. Эта новая технология носит название FRAME RELAY (FR).
Следует отметить, что новая технология имеет сильную коммерческую сторону, о чем говорит все более повышающееся количество поставщиков и пользователей услуг FR. Очевидно, что накоплен не малый опыт и в области сервиса услуг FR.
Термин "Frame Relay" еще не нашел устойчивого русского аналога. С точки зрения принадлежности этого метода ко множеству способов коммутации (коммутация сообщений, пакетов, каналов) можно было бы использовать словосочетание "коммутация кадров". Вместе с тем другой вариант - "трансляция кадров" - подчеркивает особенности архитектуры, направленные на ускорение обработки в узлах.
|
|
|
Общая часть
Трансляция кадров
Методология "трансляция кадров" свойственна коммутационной технологии, определяющей интерфейс коммутации кадров (FRAME RELAY INTERFACE - FRI) с целью улучшения обработки (сокращения времени ответа) и уменьшения стоимости передачи из локальной сети в территориальную и высокоскоростных соединений между ЛВС. Технология FR требует:
- оконечных устройств, оснащенных интеллектуальными протоколами высоких уровней;
- виртуальных, свободных от ошибок каналов связи;
- прикладных средств, способных осуществлять различные передачи.
Данная технология не только очень подходит для управления пульсирующими трафиками между ЛВС и между ЛВС и территориальной сетью, но и адаптируется для передачи такого чувствительного к передаче трафика, как голос.
Frame Relay и виртуальные соединения
Протокол FR использует структуру кадров переменной длины и работает только на маршрутах, ориентированных на установление соединения.
|
|
|
Виртуальное соединение - постоянное или коммутируемое (PVC или SVC) - необходимо установить прежде, чем два узла начнут обмениваться информацией.
PVC (permanent virtual circuits) - это постоянное соединение между двумя узлами, которое устанавливается вручную в процессе конфигурирования сети. Пользователь сообщает провайдеру FR-услуг или сетевому администратору, какие узлы должны быть соединены, и он устанавливает PVC между этими конечными станциями.
PVC включает в себя конечные станции, среду передачи и все коммутаторы, расположенные между конечными станциями. После установки PVC для него резервируется определенная часть полосы пропускания, и двум конечным станциям не требуется устанавливать или сбрасывать соединение.
Благодаря методу статистического мультиплексирования, несколько PVC могут разделять полосы одного канала передачи.
SVC (switched virtual circuits) устанавливается по мере необходимости - всякий раз, когда один узел пытается передать данные другому узлу.
SVC устанавливается динамически, а не вручную. Для него стандарты передачи сигналов определяют, как узел должен устанавливать, поддерживать и сбрасывать соединение.
PVC имеют два преимущества над SVC. Сеть, в которой используются SVC, должна тратить время на установление соединений, а PVC устанавливаются предварительно, поэтому могут обеспечить более высокую производительность. Кроме того, PVC обеспечивают лучший контроль над сетью, так как провайдер или сетевой администратор может выбирать путь по которому будут передаваться кадры.
|
|
|
Однако и SVC имеют ряд преимуществ над PVC. Поскольку SVC устанавливаются и сбрасываются легче, чем PVC, то сети, использующие SVC, могут имитировать сети без установления соединений. Эта возможность оказывается полезной в том случае, если пользователь использует приложение, которое не может работать в сети с установлением соединений. Кроме того, SVC используют полосу пропускания, только тогда, когда это необходимо, а PVC должны постоянно ее резервировать на тот случай, если она понадобится. SVC также требуют меньшей административной работы, поскольку устанавливаются автоматически, а не вручную. И наконец, SVC обеспечивают отказоустойчивость: когда выходит из строя коммутатор, находящийся на пути соединения, другие коммутаторы выбирают альтернативный путь.
Предназначение этих соединений состоит в расширении области применения FR на другие типы приложений, такие как голос, видео и защищенные приложения Internet, помимо прочих. Однако в настоящее время SVC не получили широкого распространения, в силу сложности в реализации. Как следствие, PVC является наиболее распространенным режимом связи в сети FR.
1.3 Топология сети Frame Relay
Соединения FR функционируют на канальном уровне - второй уровень модели OSI (рисунок 1), используя общую (public), частную (private) или гибридную (hybrid) среду передачи.
Рисунок 1 - Пример "Frame Relay"-архитектуры
Сеть FR состоит из переключателей (switches) FR, объединенных цифровой средой передачи. Конечное оборудование, к примеру, маршрутизаторы, связываются через FR сеть в одном или нескольких направлениях. В стандартной терминологии, переключатели FR принадлежат к классу устройств DCE (Data Communications Equipment), а конечное оборудование пользователя - к классу DTE .
DTE (Data Terminal Equipment) объединяются по спецификациям протокола FR UNI (FR User-to-Network Interface). Переключатель FR, представляющий UNI, читает адреса приходящих кадров и маршрутизирует в соответствующем направлении.
Физически сети FR образуют ячеистую структуру коммутаторов. Общая топология сети приведена на рисунке 2.
Протокол FR может интегрироваться c многими протоколами, такими как ATM, X.25, IP, SNA, IPX .
Рисунок 2 - Топология сети Frame Relay
Примеры подобных архитектур будут приведены позже. Например, на рисунке 1, можно наблюдать интеграцию протоколов FR и ATM (в силу своей эффективности, наиболее распространенный случай). В данном случае сеть ATM предоставляет виртуальный свободный от ошибок канал связи.
FR позволяет передавать кадры размером до 4096 байт, а этого достаточно для пакетов Ethernet и Token Ring, максимальная длина которых составляет 1500 и 4096 байт соответственно. Благодаря этому FR не предусматривает накладные расходы на сегментацию и сборку.
2 Практическая часть
2.1 Формат кадра Frame Relay
Для транспортировки по сети FR, данные сегментируются в кадры. Формат кадра FR приведен на рисунке 3. Один или несколько однобайтовых флагов служат для разделения кадров.
Рисунок 3- Формат кадра Frame Relay
Кадр имеет различную длину, а заголовок коммутируемого кадра содержит 10-битовый номер, идентификатор соединения канала данных (Data Link Connection Identifier - DLCI).
Приведем назначение полей заголовка кадра FR:
- DLCI - идентификатор соединения;
- C/R - поле прикладного назначения, не используется протоколом FR и передается по сети прозрачно;
- EA - определяет 2-х, 3-х или 4-х байтовое поле адреса;
- FECN - информирует узел назначения о заторе;
- BECN - информирует узел-источник о заторе;
- DE - идентифицирует кадры, которые могут быть сброшены в случае затора.
Роль идентификатора соединения DLCI:
- каждое соединение PVC имеет 10-битовый идентификатор, включаемый в заголовок кадра FR, называемый DLCI. Это число присваивается порту узла FR. При установке PVC, соединению назначается один уникальный номер DLCI для порта-источника и другой для порта назначения (удаленного порта). DLCI присваиваются только конечным точкам PVC - сеть FR автоматически назначает DLCI внутренним узлам передачи.
Таким образом сфера действия DLCI ограничивается только локальным участком сети, что позволяет сети поддерживать большое число виртуальных каналов. Благодаря этому разные маршрутизаторы в сети могут повторно использовать тот же самый DLCI; это позволяет сети использовать большее число виртуальных каналов. Таблицы перекрестных соединений (Cross-Сonnect Tables), распространяемые между всеми коммутаторами FR в сети, устанавливают соответствие между входящими и исходящими DLCI.
Используя DLCI, DCE направляет данные от DTE через сеть в следующей последовательности:
- FR DTE инкапсулирует пришедший пакет или кадр в FR-кадр. DTE задает корректный DLCI-адрес, который берется из специальной таблицы рандеву (look-up table), в которой определено соответствие между локальным адресом пакета и соответствующим номером DLCI;
- DCE проверяет целостность кадра, используя контрольную последовательность FCS и в случае обнаружения ошибки сбрасывает кадр.
- DCE ищет номер DLCI в таблице перекрестных соединений (Cross-Connect Table) и, в случае если для указанного DLCI не определена связь кадр сбрасывается;
- DCE отправляет кадр к узлу назначения, через выталкивание кадра в порт, специфицированный в таблице перекрестных ссылок.
Эти шаги представляют интерес и будут рассмотрены подробнее в соответствующих разделах.
Сквозная коммутация
По сравнению со своим предшественником, X.25, FR имеет значительные преимущества в производительности. Во время разработки X.25 соединения в глобальных сетях создавались по большей части на основе менее надежной аналоговой технологии. Поэтому, чтобы пакеты прибывали к получателю без ошибок и по порядку, X.25 требует от каждого промежуточного узла между отправителем и получателем подтверждения целостности пакета и исправления любой обнаруженной ошибки. Связь с промежуточным хранением замедляет передачу пакетов, так как каждый узел проверяет FCS каждого поступающего пакета и только затем передает его дальше. Таким образом, в сети с каналами низкого качества возникают нерегламентированные непостоянные по величине задержки передаваемых данных. Поэтому невозможно передавать по сетям X.25 чувствительный к задержкам трафик (например, оцифрованную речь) с удовлетворительным качеством.
С появлением высоконадежных цифровых каналов такая проверка стала излишней. Поэтому в FR, использование которого подразумевает наличие цифровой инфраструктуры, не включены функции поиска и коррекции ошибок. Коммутаторы FR используют технологию сквозной коммутации, при которой каждый пакет направляется на следующий транзитный узел сразу же по прочтении адресной информации, что исключает неравномерные задержки. Если случается какая-либо ошибка, коммутаторы FR отбраковывают кадры. Функция исправления ошибок возлагается на межконцевой протокол более высокого уровня (например TCP или SPX). При таком подходе накладные расходы по обработке в расчете на кадр снижаются, что значительно повышает пропускную способность и делает ее регламентируемой.
2.3 Механизм управления потоками
Технология FR имеет специальный механизм управления потоками, позволяющий обеспечивать более гибкое мультиплексирование разнородного трафика.
Управление потоком - это процедура регулирования скорости, с которой маршрутизатор подает пакеты на коммутатор. Если принимающий коммутатор не в состоянии принять еще какие-либо пакеты (например, из-за перегрузки), то при помощи данного протокола можно потребовать приостановить отправку пакетов с маршрутизатора и, после разгрузки, продолжить ее. Этот процесс гарантирует, что принимающему коммутатору не надо отбраковывать кадры. FR не поддерживает этот протокол в полной мере; если у коммутатора FR не достаточно буферного пространства для приема поступающих кадров, то он отбраковывает кадры с установленным флагом DE - разрешение на отбраковку (рисунок 3). Однако, маршрутизатор может инициализировать процедуру восстановления данных, что может привести к еще большему затору.
Решение этой проблемы возлагается частично на протоколы верхлежащего уровня, например, - TCP/IP, который поддерживает некоторую степень механизма управления потоками, а также на использование битов FECN, BECN - флагов явного извещения о перегрузке в прямом и обратном направлениях (рисунок 4), причем последние являются особенностями FR.
Информационные биты FECN и BECN выставляются в момент попадания кадра в затор трафика. Маршрутизаторы с интерфейсом FR могут расшифровать значения этих битов и активизировать управление потоком на базе протокола верхлежащего уровня, например, - TCP/IP.
Надо отметить, что представленный механизм не вписался бы в концепцию регламентирования пропускной способности сети, поддерживаемую FR, без введения соглашения о согласованной скорости передачи информации (Committed Information Rate, CIR).
Концепция согласованной скорости передачи информации
CIR - минимальная пропускная способность, гарантированная каждому PVC или SVC. Эта скорость (измеряется в битах в секунду) выбирается клиентом сети FR в соответствии с объемом данных, которые он собирается передавать по сети, и гарантируется она оператором сети FR или администратором. На текущий момент скорость варьируется от 16 Кбит/с до 44,8 Мбит/с. Если пакетные посылки не превосходят скорость порта подключения клиента и пропускная способность сети FR в данный момент имеет свободные ресурсы, то клиент может превысить согласованное значение CIR. Скорость, с которой клиент посылает данные при наличии достаточной пропускной способности, называется оverscription rate.
В случае перегруженности сети, коммутаторы отбрасывают избыточные (выходящие за пределы CIR) кадры. Поле разрешения на отбраковку (DE) в кадре FR позволяет регулировать этот процесс. Для каждого кадра, пересылаемого по сети, коммутатор FR устанавливает бит DE, если данный кадр превышает спецификацию CIR клиента. В случае затора кадры, с установленным флагом DE могут быть отбракованы.
В сетях FR, наряду с CIR используется усредненная за определенный промежуток времени Tc (скажем, за одну секунду) скорость, которую сеть "обязуется" поддерживать по соединению PVC или SVC.
Усреднение по времени играет здесь важную роль. Предположим, что через линию доступа с пропускной способностью 64 Кбит/с пользователь определяет одно виртуальное соединение с CIR, равной 32 Кбит/с. Это значит, что приняв, например, в первые полсекунды 32 Кбит, коммутатор вправе отвергнуть все остальные биты, пришедшие за остальные полсекунды. Поэтому вводится понятие согласованного импульсного объема передаваемой информации (Committed Burst Size - Bc) - максимального объема данных, который сеть "обязуется" передавать за время Tc. Это время вычисляют следующим образом: Tc=Bc/CIR, а по своей сути оно пропорционально неравномерности трафика.
Если кадры не укладываются в рамки, задаваемые параметрами CIR и Bc, то они передаются с установленным битом DE. При этом часто используют еще один параметр - избыточный импульсный объем передаваемой информации (Excess Burst Size - Be). Он определяет максимальный объем данных сверх Вс (избыточные данные), который коммутатор попытается передать в течение времени Тс (рисунок 4). Вероятность доставки данных Ве, передающихся с установленным флагом DE, очевидно, ниже вероятности доставки данных Вс. Все данные, превышающие объем Ве, коммутатор отбраковывает. Как видно из рисунка 5, пропускная способность линии доступа делится на три зоны:
- согласованные данные, с гарантированной передачей;
- избыточные данные (с установленным битом DE), которые передаются в зависимости от доступных сети ресурсов;
- все данные сверх избыточных, которые коммутатор автоматически отбрасывает.
Реализация этих правил может существенно различаться как в оборудовании FR различных производителей, так и в сетях компаний - поставщиков услуг FR. Широко используется случай предоставления пользователю выбора только одного параметра соединения - скорости CIR. При этом граница избыточных данных передвигается "вверх" и приравнивается скорости порта доступа. Таким образом устраняется "мертвая зона", при попадании в которую данные автоматически сбрасываются.
Рисунок 4 - FECN и BECN
Рисунок 5 - Распределение пропускной способности линии доступа при организации через нее виртуального соединения с определенными CIR и максимальной скоростью избыточных данных.
Изменить CIR не сложно - достаточно обратиться к оператору или администратору сети, который в свою очередь программным образом переконфигурирует систему. Никакого дополнительного оборудования не требуется (при достаточном значении скорости порта установленного у пользователя оборудования).
Концепция согласованной скорости передачи - это механизм согласования со стандартом FR (предлагающим регламентированную пропускную способность), предназначенный для разрешения заторов в сети, посредством определения класса сервиса для FR DTE и контроля доступа оборудования пользователя к пропускной способности сети. Для этого, при конфигурировании соединения PVC определяются следующие параметры CIR:
- Bc (Committed Burst Size) - объем данных, передаваемый гарантированно за время Tc;
- Be (Excess Burst Size) - объем данных над Bc, передаваемый в случае достаточности ресурсов полосы пропускания;
- DE (Discard Eligibility) - флаг разрешения на отбраковку;
- Tc (sampling interval) временной интервал для измерения Bc и Be, равный Bc/CIR.
Приведем пример конфигурации PVC:
- CIR=128000 bits per second
- Bc=128000 bits
- Be=64000 bits
- Tc=1 second
В приведенном примере, DTE может передавать данные со средней скоростью 128 kbps, которая может возрастать до 192 kbps (Bc+Be). Кадры передаваемые над 128 kbps помечаются флагом DE. Кадры над 192 kbps будут сброшены при входе в сеть FR.
Интеграция речи
Как уже было отмечено, технология FR позволяет использовать для передачи чувствительного к задержкам трафика, механизм резервирования полосы канала, близкий к тому, который применяется при временном разделении каналов для обычных данных - статистическое приоритетное мультиплексирование. Все это в совокупности с некоторыми другими механизмами позволяет обеспечить постоянный темп передачи речевых пакетов.
Современное оборудование FR, помимо компрессии речи (в 10-15 раз), обычно реализует ряд специальных алгоритмов ее обработки, которые позволяют в еще большей степени использовать особенности трансляции кадров.
Одним из механизмов является подавление пауз. Как правило, телефонные собеседники говорят по очереди. При разговоре по обычному телефону с ‘молчащей’ стороны передается специальный шумовой сигнал. Кроме того, существуют паузы между словами и предложениями. По статистике во время телефонных переговоров более 60% полосы пропускания канала используется на передачу тишины. При автоматическом определении отсутствия полезного сигнала всю полосу канала можно использовать для передачи данных. На приемной стороне в это время генерируется ‘розовый’ шум, для того чтобы у пользователя не создавалось впечатления ‘мертвой’ линии.
Еще одним механизмом является ‘переменная скорость оцифровки’. Определяется наименьшая (базовая) скорость оцифровки, которая обеспечивает минимально приемлемое качество передачи речи, и формируется поток ‘базовых’ кадров, а при наличии свободной полосы канала - ‘дополнительные’ пакеты, улучшающие качество речи. Такой алгоритм обработки телефонного трафика легко реализуется (подробно рассмотренными выше) средствами FR (использование флага DE в кадрах, передающих ‘дополнительную’ информацию, что дает возможность сети сбросить эти кадры в случае перегрузки).
Пример архитектуры сети FR с интеграцией речи и данных приведен на рисунке 6. Телефонный трафик передается непосредственно через уровни FR, обеспечивающие ему приоритетную передачу без задержек, но не гарантирующие 100% -ной доставки до узла назначения (искаженные кадры сбрасываются).
Рисунок 6 - Пример сети Frame Relay с интеграцией речи
Для передачи данных, помимо механизмов FR магистральной сети, на абонентской стороне задействованы дополнительные протоколы, в данном случае X.25. Они обеспечивают за счет повторной передачи пакетов, в которых обнаружены ошибки, гарантированное доведение данных на уровне абонент-абонент, то есть осуществляют функции протокола транспортного уровня семиуровневой модели взаимодействия открытых систем OSI (этот механизм рассмотрен в пункте ‘Механизм управления потоками’).
2.6 Описание Frame Relay
У авторов всех статей, публикуемых по тематике FR, факт того, что FR любим конечными пользователями и, что традиционным операторам сетей и альтернативным поставщикам услуг выгодно развертывать сети FR, не вызывает сомнений. В США переход пользователей от арендованных линий к FR связан с тем, что это позволяет им снизить общие сетевые расходы на 25-50%. Напомним, что FR - наиболее эффективная технология (дешевая и простая в управлении) для передачи очень неравномерного трафика ЛВС и организации межсетевого обмена. Дополнительным преимуществом является то, что частные и общедоступные сети FR позволяют бесплатно передавать речевой трафик. С точки зрения операторов сетей связи, арендуемые линии, несмотря на свою высокую доходность, на самом деле не эффективны. Позволяя обслужить большое число пользователей с помощью одной линии связи, технология FR дает возможность операторам в полной мере использовать емкость своих сетей. Разделение полосы пропускания между множеством виртуальных соединений FR снижает стоимость доступа к сети и уменьшает требуемую среднюю полосу пропускания. Большинство приложений загружают сеть очень неравномерно, поэтому разделяемое использование высокоскоростного канала имеет значительные преимущества (по производительности) перед применением низкоскоростного выделенного канала.
Для альтернативных поставщиков услуг связи технология FR имеет еще больше преимуществ. С ее помощью они могут предложить услуги передачи данных, которые практически отсутствовали во многих странах. По мере завершения Форумом FR разработки стандартов, касающихся сигнализации, сжатия и маршрутизации речевого трафика, альтернативные поставщики услуг могут привлечь к себе часть речевого трафика традиционных операторов связи.
2.7 Способы построения сети Frame Relay
Услуги FR предлагают все больше и больше телекоммуникационных компаний во всем мире. Как правило, они извлекают максимальную пользу из этой технологии путем интегрированной передачи по сети FR данных, трафика ЛВС, речи и факсов. При построении корпоративной сети на базе технологии FR, как правило, рассматриваются три основных варианта ее организации.
Частная сеть на базе выделенных линий. Компания арендует линии связи и приобретает необходимое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы или мультиплексоры). Построенная на их базе сеть является собственностью фирмы и находится под ее полным контролем.
Виртуальная частная сеть. Фирма покупает услуги сетей FR у телекоммуникационных компаний. При этом она либо приобретает абонентское оборудование FR вместе с услугами или независимо от них, либо арендует это оборудование у телекоммуникационного оператора. Таким образом, фирма создает частную корпоративную сеть с использованием услуг сетей FR общего пользования и осуществляет полный контроль над сетью и административное управление ею.
Соглашение с внешней организацией о создании и управлении сетью. Существующая корпоративная сеть передается телекоммуникационной компании, которая осуществляет административное управление этой сетью в интересах фирмы-клиента, а кроме того, предоставляет услуги связи, оборудование и реализует поддержку сети. Существует ярко выраженная рыночная тенденция к таким соглашениям; на данной основе в мире функционирует 30% корпоративных сетей. Эта тенденция обусловлена как неспособностью или нежеланием многих компаний самостоятельно справляться с дорогостоящей и сложной эксплуатацией корпоративных сетей, так и глобальной экспансией телекоммуникационных операторов, которые постоянно расширяют спектр предоставляемых услуг.
2.8 Основные критерии выбора оборудования
В этом пункте приведены основные критерии выбора оборудования доступа в сети FR, которое сможет удовлетворить не только нынешние, но и будущие потребности корпоративной сети.
Универсальность решений и возможность наращивания:
один поставщик - начиная от решения малого офиса докоммуникационной платформы для управления крупной компанией. Этим достигается сокращение расходов на приобретение оборудования и на расширение его возможностей в будущем;
интеграция речи, данных, факсимильных сообщений и трафика ЛВС позволяет использовать максимум пропускной способности сети;
поддержка магистрального канала с высокой пропускной способностью
(от n*64 Кбит до 2 Мбит/с).
Поддержка передачи речи:
- компрессия по стандарту G.729 (рекомендован к использованию консорциумом FR Forum);
- приоритетная обработка речевых пакетов;
- поддержка интерфейсов учрежденческой АТС для нескольких каналов T1/E1;
- коммутация речи - установление связи между несколькими пунктами и автоматическая маршрутизация телефонного вызова в пределах корпоративной сети в обход учрежденческой АТС;
- использование современных технологий - буфера фазового дрожания; подавления речевых пауз и эха;
- поддержка сигнализации (QSIG, ISDN);
- широкий выбор телефонных интерфейсов (E&M, FXS, FXO).
- поддержка передачи данных;
- маршрутизация протоколов IP и IPX;
- многопротокольная поддержка SNA (RFC 1490), IP, IPX, HDLC, асинхронный X.25;
- поддержка сервисов ISDN; соединение по требованию (COD), полоса пропускания по требованию (BOD), автоматическое подключение резервного канала ISDN;
- поддержка функций брандмауэра;
- использование одного IP;
- встроенные устройства DCU/CSU для подключения к сети DDS;
- компрессия данных.
2.9 Каналы для сетей Frame Relay
Как показал опыт, в том числе российский, для этой цели могут служить следующие каналы:
- цифровые выделенные каналы связи. Их использование является наиболее очевидным и естественным вариантом, если есть средства на их развертывание;
- физические линии. Если организация имеет физические (неуплотненные) линии, то при помощи соответствующих модемов (ближнего действия или HDSL) можно получить наложенные цифровые каналы со скоростью передачи до 2 Мбит/с. Без применения репитеров такие каналы обеспечивают связь на расстоянии до 16 км. Причем дальность связи обратно пропорциональна диаметру провода и скорости передачи. На оптоволокне при помощи модемов RAD можно достичь быстродействия до 38 Мбит/с (E3);
- выделенные каналы тональной частоты (ТЧ). Многочисленные эксперименты и практическая эксплуатация сетей FR (особенно в России) подтвердили возможность использования каналов ТЧ в сетях FR. При этом необходимо применение качественных профессиональных модемов, постоянное слежение за состоянием каналов, а так же оптимизация топологии сетей. При построении сети FR на базе каналов ТЧ следует избегать топологий с большим количеством промежуточных узлов, иначе FR будет работать неэффективно.
3 Безопасность
3.1 Средства защиты от сбоев
Осуществление соединения по глобальной сети связано с некоторой неопределенностью, вы не владеете этой сетью и, таким образом, не имеете контроля над трактами. В подобных ситуациях соединения по глобальной сети, должны быть чрезвычайно отказоустойчивы. FR отвечает этому требованию благодаря обеспечению динамической ремаршрутизации в случае отказа PVC.
Физически сети FR образуют ячеистую структуру коммутаторов (рисунок1 и рисунок2). Одно из преимуществ такой ячеистой конфигурации состоит в том, что она обеспечивает определенную степень отказоустойчивости. Если из-за выхода из строя какого либо узла PVC становится недоступным, то соседний коммутатор перенаправит соединение по альтернативному информационному каналу. В результате характеристики передачи лишь несколько ухудшатся. Кроме того, благодаря такой ячеистой конфигурации коммутаторы могут направлять кадры в обход других коммутаторов, если те испытывают значительную перегрузку.
Для защиты от сбоев на уровне узла операторы или администраторы FR предлагают две опции: запасные и резервные PVC. В случае запасного соединения (standby PVC) PVC устанавливается и активизируется в запасном узле; этот канал имеет существенно меньшую скорость CIR, чем основное PVC. Если вдруг узел пострадает от землетрясения или пожара, то запасное PVC будет активизировано практически немедленно.
В случае резервного соединения (backup PVC) PVC устанавливается на запасной площадке, но не активизируется. Если функционирование основного узла невозможно, PVC будет активизировано. Запасное PVC подходит для наиважнейших приложений благодаря тому, что его емкость может быть временно увеличена для предоставления более высокой пропускной способности; администратору сети достаточно только программного вмешательства в конфигурацию сети и будет предоставлена дополнительная пропускная способность до тех пор, пока основной канал не будет восстановлен.
Описанный подход FR к защите от сбоев более гибок и менее дорогостоящ, нежели у TDM. В случае TDM вы должны будете иметь несколько запасных выделенных линий. Такая конфигурация и дорога и сложна. После аварий администратору придется переконфигурировать все оборудование, в том числе маршрутизаторы и CSU/DSU.
3.2 Frame Relay на маршрутизаторах Cisco
При настройке Frame Relay на маршрутизаторах Cisco ее следует задавать как инкапсуляцию для последовательных интерфейсов. Существуют две разновидности инкапсуляции: Cisco и IETF. Следующий отчет маршрутизатора демонстрирует два различных метода инкапсуляции в случае использования Frame Relay на маршрутизаторе Cisco:
RouterA(config)# int s0
RouterA(config-if)# encapsulation frame-relay?
ietf Use RFC1490 encapsulation
Вариант инкапсуляции, выбираемый по умолчанию, — это способ Cisco (свидетельствующий о том, что первоначально инкапсуляция для Frame Relay была разработана четырьмя компаниями: Cisco Systems, StrataCom, Northern Telecom и Digital Equipment Corporation, которые прославились под названием Банды Четырех), и он будет оставаться таковым до тех пор, пока не будет вручную задан IETF; тип инкапсуляции Cisco используется в том случае, когда связываются два устройства Cisco. Инкапсуляция по методу IETF может пригодиться в том случае, если возникает необходимость установить соединение Frame Relay между Cisco-устройством и устройством, не поддерживающим стандарты Cisco. Убедитесь, что вы заказали в телефонной компании правильный тип линии. Вы думаете, что провайдер Интернет-услуг не сможет с ней работать? На самом деле существует возможность с одной стороны использовать Cisco, а с другой — IETF, об остальном позаботится телефонная компания.
3.3 Идентификатор канального соединения (DLCI)
Виртуальный канал Frame Relay (PVC) идентифицируется посредством DLCI. Провайдер услуг Frame Relay, например, телефонная компания, обычно присваивает некоторые значения DLCI, в дальнейшем используемые в процессе ретрансляции кадров для возможности различать различные виртуальные каналы в сети. Поскольку сразу несколько виртуальных каналов могут иметь выход на одну точку со множественными соединениями (multipoint) или на один субинтерфейс двухточечного интерфейса Frame Relay, то зачастую с ним связаны сразу несколько разных значений DLCI.
Для участвующих в соединении IP-устройств, расположенных на обоих сторонах виртуального канала, необходимо установить соответствие их IP-адресов DLCI. Такое соответствие может выполнять функцию многоточечного соединения, такого устройства, которое -позволяет идентифицировать требуемый виртуальный канал в сети Frame Relay для каждого пакета, передаваемого с помощью одного конкретного интерфейса. Такое соответствие может устанавливаться маршрутизатором динамически посредством IARP либо определяться вручную посредством команды frame relay map.
Каждое значение DLCI в рамках сети Frame Relay имеет локальную область действия. Обычно стремятся к тому, чтобы каждое DLCI имело локальное значение. Это означает, что в рамках всего сетевого комплекса значения DLCI вовсе необязательно должны быть уникальными. Два значения DLCI могут быть одинаковыми по разные стороны соединения, поскольку Frame Relay преобразовывает локальные значения DLCI в номер виртуального канала независимо для каждого интерфейса коммутатора телефонной компании.
Следующие команды позволяют настроить номер DLCI на использование с некоторым интерфейсом:
RouterA(config-if)# frame-relay interface-dlci
«16-1007» Define а DLCI as part of the current subinterface
RouterA(config-if)# frame-relay interface-dlci 16
3.4 Локальный интерфейс управления (LMI)
Локальный интерфейс управления (Local Management Interface, LMI) был разработан 1990 г. компаниями Cisco Systems, StrataCom, Northern Telecom и Digital Equipment Corporation и стал известен как Cisco LMI, или LMI Банды Четырех. Эта банда взяла базовый протокол Frame Relay CCITT (Consultative Committee for International Telephony and Telegraphy — консультативный комитет по международной телефонной и телеграфной связи; в настоящее время известен как International Telecommunication Union (ITU) -Международный союз по телекоммуникациям) и расширила возможности этого протокола таким образом, чтобы устройства сетевого комплекса могли с легкостью взаимодействовать с сетью Frame Relay.
LMI — это стандарт обмена сигналами между устройством CPE (customer premises equipment — оборудование, устанавливаемое у абонента) и коммутатором кадров, который отвечает за управление и поддержание статуса взаимодействия этих двух устройств. Сообщения LMI позволяют получить следующую информацию:
- сообщения подтверждения связи. Подтверждает наличие соединения с телефонной компанией;
Многоадресные рассылки. Сообщает локальный DLCI PVC
Состояние виртуальных соединений. Сообщает о состоянии DLCI Начиная с версии IOS 11.2, тип LMI определяется автоматически. Это позволяет интерфейсу самостоятельно определять тип LMI, который поддерживается коммутатором, но требует поддержки от оконечного оборудования со стороны телефонных компаний: Если нет необходимости использовать возможность автоматической настройки, то следует осведомиться у провайдера Frame Relay, какой тип следует использовать в этом случае. По умолчанию используется тип Cisco (Банда Четырех), но, возможно понадобится ANSI или Q933А. Три типа LMI показаны в следующем отчете маршрутизатора:
RouterA(config-if)frame-relaylmi-type?
cisco
ansi
q933a
Как видно из отчета, поддерживаются все три стандартных формата сигналов LMI:
Cisco LMI описан Бандой Четырех (используется по умолчанию)
ANSI Приложение D к стандарту ANSI Т1.617
TU-Т (q933a) Приложение А к стандарту Q.933
Заключение
Конечно, FR не может гарантировать качество обслуживания на том уровне, который способна предоставить АТМ, и не имеет развитых механизмов управления пропускной способностью, свойственных АТМ. Тем не менее существует немало причин (частично приведенных выше), определяющих успех развития сетей FR и гибридных сетей АТМ-FR. Существует даже мнение, что в настоящее время развитие сетей АТМ отчасти связано с существованием технологии FR, которая дает для них потоки.
Достоинства Frame Relay заключаются, не только в высокой "физической" скорости передачи данных (то есть скорости ее физических каналов), но и в методах статистического уплотнения информации, позволяющих в несколько раз повысить эффективность использования каналов связи, а также в наличии интерфейсов, позволяющих подключать к сети самые различные типы оконечных устройств.
Одно из важнейших достоинств протоколов Frame Relay состоит в том, что благодаря используемым методам уплотнения информации и высокой производительности, они позволяют передавать не только данные, но и оцифрованные речевые сигналы.
Сети Frame Relay работают на основе весьма упрощенной, по сравнению с сетями Х.25, технологией, которая передает кадры только по протоколу канального уровня - протоколу LAP-F. Кадры при передаче через коммутатор не подвергаются преобразованиям, из-за чего технология и получила свое название.
Сеть Frame Relay гарантирует поддержку заказанных параметров качества обслуживания за счет предварительного расчета возможностей каждого коммутатора, а также отбрасывания кадров, которые нарушают соглашение о трафике, то есть посылаются в сеть слишком интенсивно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник. – СПб.: Питер,, 2001.
2. Щербо В.К. Стандарты вычислительных сетей. – М.: Кудиц –Образ, 2000
3. «Базовые технологии локальных сетей» / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – СПб.: Питер, 1999
4. Компьютерная сеть своими руками. Самоучитель/В. Холмогоров. – СПб.: Питер, 2003
5. В.М. Вишиевский Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. Москва: Техносфера, 2003.
6. Компьютерные сети. Практика построения. Для профессионалов. 2-е изд. /М.В. Кульгин. – СПб.: Питер, 2003.
7. К. Закер Компьютерные сети. Модернизация. Поиск неисправностей С.П.: БВХ-Питербург 2009.
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 152; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!