Механизм управления трафиком
Механизм управления трафиком рассмотрим на примере управления трафиком в технологии АТМ, где указанные механизмы используются в наиболее полном объеме [9].
8.1. Классы трафика
В АТМ выделено четыре класса трафика:
Класс А – характеризуется постоянной скоростью передачи, критичен к задержкам, и ориентирован на установление соединения. Пример: голос.
Класс В – передается с переменной скоростью, критичен к задержкам, передается по установленному соединению. Пример: "сжатый голос", "сжатое видео".
Класс С – передается с переменной скоростью, не критичен к задержкам, передается по установленному соединению. Пример: компьютерные данные, передаваемые в Х.25 и Frame Relay.
Класс D – передается с переменной скоростью, не критичен к задержкам, передается без соединения. Пример: трафик данных, который передается по сетям без установления соединения (IP сеть, трафики локальных сетей).
Для количественного описания трафика и требований к качеству обслуживания трафика применяются следующие параметры:
• Параметры скорости;
• Параметры неравномерности трафика;
• Временные параметры передачи ячеек;
• Параметры системы передачи АТМ.
К параметрам скорости относятся:
• Пиковая скорость передачи (PCR), максимальная скорость генерации ячеек источником;
• Средняя скорость передачи (SCR), которая поддерживается соединением для обеспечения приемлемого качества обслуживания;
• Минимальная скорость передачи (MCR) – это скорость, которая будет поддерживаться соединением при негарантированном качестве обслуживания.
К параметрам неравномерности трафика относится параметр: размер пачки MBS – это максимальное количество ячеек, генерируемых источником на пиковой скорости.
Соотношение между параметрами скорости и параметром неравномерности трафика покажем на рис. 8.1.
 |
| Рис. 8.1 Соответствие между параметрами скорости и параметром неравномерности трафика. |
Пиковая скорость источника равна PCR=1/T, {яч/с}, где T- интервал между соседними ячейками.
Средняя скорость соединения SCR=MBS/Tn,{яч/с}, где Tn - минимальный интервал между пачками.
Тогда длительность пачки TB=(MBS-1)T, {с}
К временным параметрам передачи ячеек относятся:
2. Задержка передачи ячеек CDT – это время необходимое, для передачи ячейки от источника до получателя, является случайной величиной;
3. Вариация задержки CDV – это отклонение от средней задержки ячейки.
К параметрам системы передачи АТМ относятся:
• Доля потерянных ячеек CLR, определяется отношением числа потерянных ячеек к общему числу переданных ячеек в соединении;
• Доля ошибочных ячеек CER, определяется отношением некорректных ячеек к общему числу переданных ячеек в соединении;
• Доля ложно вставленных ячеек CMR, определяется отношением количества ложно вставленных ячеек к общему количеству переданных ячеек в соединении;
• Процент блоков пораженных ошибками SECBR, определяется отношением количества блоков ячеек, пораженных ошибками, к общему количеству переданных блоков;
• Секунды готовности канала AS определяют долю времени готовности виртуального канала. Секундой неготовности канала считается секунда, в течении которой было обнаружено более 64 ошибок. Временем не готовности канала считается интервал времени пораженный ошибками более чем на 
. Секунды готовности определяются как разность между интервалом наблюдения и секундами неготовности канала. Обычно в качестве интервала наблюдения берется интервал 10 мин.
В трафиковом контракте, который описывает качество обслуживания, гарантированное провайдером, указываются следующие параметры:
• параметр скорости передачи,
• задержка,
• вариация задержки,
• доля потерянных ячеек.
8.2. Службы АТМ
Для поддержки требуемого качества обслуживания, было разработано пять служб АТМ:
1. CBR – служба для передачи трафика с постоянной скоростью;
2. rt VBR – служба для передачи в реальном масштабе времени с переменной скоростью;
3. nrt VBR – служба для передачи в нереальном масштабе времени с переменной скоростью;
4. UBR – служба с заранее незаданной скоростью передачи;
5. ABR – служба с доступной скоростью передачи.
Покажем в таблице соотношение между службами и параметрами в таблице 8.1
Таблица 6.
Соотношение между службами и параметрами.
| Параметры/службы | CBR | rtVBR | nrtVBR | UBR | ABR |
| Вариации задержки (CDV) | Х | Х | |||
| Задержка (CTD) | Х | Х | |||
| Доля потерянных ячеек (CLR) | Х | Х | Х | Х | |
| Пиковая скорость (PCR) | Х | Х | Х | ||
| Средняя скорость (SCR) | Х | Х | |||
| Минимальная скорость (MCR) | Х |
8.3. Форматы ячеек АТМ
Для совмещения разнородного трафика в одной сети была выбрана фиксированная длина пакета 53 байта. Покажем на рисунке структуру пакета АТМ на сетевом интерфейсе NNI.
 |
| Рис. 8.2 формат заголовка на интерфейсе NNI. |
Идентификатор виртуального пути (VPI) и идентификатор виртуального канала (VCI) образуют адресное поле ячейки. Эти идентификаторы занимают большую часть заголовка ячейки.
Идентификатор типа нагрузки (PTI) определяет тип ячейки: ячейка пользователя; ячейка управления и обслуживания (OAM), которая используется для передачи параметров качества; ячейка динамического управления полосой пропускания; свободная ячейка.
Ячейки управления и обслуживания вставляют регулярно в пользовательский поток ячеек (например, каждая 32 ячейка – это ячейка ОАМ) и обеспечивают контроль и передачу параметров QoS.
Ячейки динамического управления полосой пропускания используются в службе ABR и информируют источник о свободных ресурсах сети.
Поле приоритета потери ячеек (занимает 1 бит) CLR устанавливается в единицу для тех ячеек, которые не прошли тест (контроль) на использование зарезервированной полосы пропускания. Контроль осуществляется на основании алгоритма дырявого ведра. Ячейки с битом CLR, установленным в единицу, будут сбрасываться коммутатором АТМ локально, т.е. только по состоянию его собственных очередей.
HEC – поле контрольной суммы, выполняет две функции:
1. позволяет обнаруживать и исправлять ошибки в заголовки кратностью не более 2-х. ошибки более высокой кратности не исправляются, и ошибочные ячейки сбрасываются коммутатором АТМ.
2. обеспечивает синхронизацию ячеек. Если несколько подряд ячеек, семь и более, имеют неправильную контрольную сумму, то это говорит о том, что была неправильно определена граница ячеек, и требуется подстройка цикла для определения правильной границы ячеек.
8.4. Механизмы управления потоком
Для управления трафиком АТМ с целью поддержки качества обслуживания используются следующие механизмы:
• контроль за установлением соединения;
• контроль за использованием полосы пропускания;
• формирование трафика;
• контроль приоритета;
• механизм отбрасывания пакетов и ячеек.
Контроль за установлением соединения отвечает за доступ в сеть АТМ. При этом принимается решение, будет ли установлено соединение или будет получен отказ. Решение об установлении соединения принимается на основе требуемой пиковой скорости запрашиваемого соединения и пиковых скоростей существующих соединений, также на основе требований к качеству обслуживания соединений (существующих и запрашиваемого). Соединение устанавливается, если имеется свободная полоса пропускания, необходимая для резервирования под пиковую скорость нового соединения, и если параметры качества обслуживания в уже установленных соединениях не пострадают.
Резервирование полосы пропускания означает, что данная полоса может быть использована только соответствующим соединением независимо от активности источника. Может быть реализовано несколько механизмов контроля за установлением соединения. Например, для трафика CBR, с высоким качеством обслуживания резервируется полоса, равная трем пиковым скоростям. Возможно резервирование полосы, равной двум пиковым скоростям, и выделение еще одной полосы, равной пиковой скорости, для совместного использования с другими типами трафика на приоритетной основе.
Контроль за использованием полосы пропускания реализует проверку соответствия параметров поступающего трафика с параметрами, зафиксированными в контракте. Этот контроль осуществляется на граничном коммутаторе на входе в сеть и использует алгоритм «дырявого ведра». Для ячеек АТМ, которые приводят к превышению оговоренной скорости передачи, бит CLP устанавливается в единицу. Далее ячейки с битом CLP равным единице сбрасываются коммутатором в случае перегрузки. Состояние перегрузки коммутаторов определяет локально по состоянию своих очередей.
Для реализации алгоритма «дырявого ведра» в коммутаторе АТМ поддерживается счетчик для данного соединения, который определяет число поступивших байт данного соединения на контролируемом интервале. Ячейка, которая приводит к переполнению счетчика на контролируемом интервале, отмечается битом CLP=1. Таким образом, в коммутаторе АТМ контролируется пиковая и средняя скорости соединения, поэтому используется алгоритм двойного ведра.
Рассмотрим действие алгоритма «дырявого ведра» более подробно. Определим некоторый интервал времени T, который назовем циклом анализа.
Выделим по оси времени момент tk=kT, соответствующие началу каждого k-го цикла. В начале каждого цикла устанавливаются нулевые показания счетчика. Рассмотрим работу алгоритма на k-м цикле анализа.
Допустим, что в каждый момент времени t на счетчик поступают ячейки с интенсивностью λ(t). Если оговоренная интенсивность поступления ячеек равна μ, то из показаний счетчика постоянно вычитаются единицы, с интенсивностью μ. При нулевых показаниях счетчика дальнейшее вычитание не производится.
Таким образом, показания счетчика на интервале времени от tk до t, будет определяться соотношением
 , | (8.1) |
где
 | (8.2) |
График изменений показания счетчика для k-го цикла приведена на рисунке.
 |
| Рис. 8.3 график изменения показателей счётчика числа ячеек на k-ом цикле |
Ячейки, приводящие к переполнению установленных максимальных значений Qm показаний счетчика отмечаются битом CLP=1.
8.4.1. Формирование трафика
Механизм формирования трафика позволяет сформировать входящий трафик пользователя, заранее согласованный с требованиями в контракте. Для формирования трафика могут использоваться следующие механизмы:
снижение пиковой скорости передачи, т.е. отправитель работает на меньшей пиковой скорости, чем та, которая указана в контракте.
Уменьшение длины пачки. Отправитель ограничивает размер пачки до значения меньшего, чем указанного в контракте. В этом случае снижается и вероятность нарушения контракта.
Буферизация ячейки. Ячейка, нарушавшая контракт устанавливается в дополнительный буфер и ожидает там обработки, до тех пор, пока не разгрузится выходной интерфейс. Ячейки, передаваемые с выходного интерфейса, гарантированно не нарушают контракт.
Механизмы формирования трафика не являются обязательными.
8.4.2. Контроль приоритетов
Механизм контроля приоритетов решает задачу выбора из очереди ячейки, которая должна быть поставлена следующей. В коммутаторах АТМ используется приоритетная схема обслуживания очередей, согласно которой наивысшем приоритетом обладают ячейки CBR трафика, а наименьшим – UBR. Ячейки меньшего приоритета могут обслуживаться только в том случае, если обнулены все ячейки более высоких приоритетов. Очевидным недостатком этой схемы является нехватка ресурсов для низкоприоритетного трафика в случае перезагрузки.
Альтернативной приоритетной схемой является схема с взвешенным распределением полосы пропускания. В этом случае каждому трафику или службе назначается доля пропускной способности выходного интерфейса, которая гарантированно предоставляется трафику в случае перегрузки. Планировщик циклически обнаруживает очереди, и за каждый цикл опроса очередей из каждой очереди считывается количество ячеек, которое соответствует назначенному весу или проценту. Если очередь пустая, то ресурс для нее не выделяется и обслуживается следующая очередь, т.е. при циклическом процессе ресурс выделяется динамически.
8.5. Контроль потока ABR
Чтобы уменьшить потери при передаче трафика данных при перезагрузке, в 1996 г. была введена еще одна служба: служба ABR. Эта служба предусматривает алгоритм управления потоком с обратной связью. С помощью этого алгоритма сеть уведомляет источник о своих свободных ресурсах (о свободной полосе пропускания, т.е. желательной скорости передачи, или о буферном пространстве коммутатора). Источник введет передачу и, наряду с ячейками данных, посылает служебные ячейки. На 32 ячейки данных – 2 служебные. Служебные ячейки прямого направления содержат желательную скорость передачи источника. При прохождении служебных ячеек по сети каждый коммутатор АТМ может изменить желательную скорость передачи, указанную с служебных ячейках, исходя из собственной нагрузки. Приемник также может изменить, т.е. уменьшить эту скорость. Приемник преобразует служебные ячейки прямого направления в служебные ячейки обратного направления и передает их источнику. При обратном следовании каждое устройство также может изменить скорость передачи. Таким образом, источник в служебных ячейках получит ту скорость передачи, с которой сеть может его обслужить. Эта скорость соответствует самому медленному устройству на пути следования ячеек. Рассмотренная схема называется скоростной, она поддерживается всеми коммутаторами АТМ.
Альтернативой скоростной схеме является кредитная схема. В этой схеме устройства сообщают по обратной схеме не скорость, а кредит, т.е. свое свободное буферное пространство. В этом случаи источник передает ровно столько информации, сколько может принять приемник. В этой схеме полностью исключаются потери ячеек. Однако кредитная схема является более сложной, поэтому для ее реализации требуется раздельное введение очередей под каждое соединение.
Фактически в оборудовании АТМ могут использоваться обе схемы на различных участках сети. Например, на магистральном участке – скоростная схема, на граничном участке с пользователем – кредитная схема. Такой подход совместного использования схем имеет следующие преимущества:
• обратная связь становится более короткой, и, следовательно, сеть быстрее реагирует на перезагрузки;
• обеспечивает более гибкое управление потоком.
На границе индивидуальный трафик пользователя является пульсирующим, и поэтому целесообразно использовать кредитную схему. На магистральном участке передается агрегированный трафик многих пользователей, он является более регулярным, и можно использовать скоростную схему.
 |
| Рис. 8.4 Совместное использование различных схем управления потоком |
VS – виртуальный отправитель, передает служебные ячейки.
VD – виртуальный получатель, получает служебные ячейки и преобразует их в служебные ячейки обратного направления.
8.6. Механизмы отбрасывания ячеек
Если службы CBR и VBR обеспечивают доставку трафика с гарантией, то службы ABR и UBR доставляют трафик с максимальным усилием, т.к. трафик обслуживается по остаточному принципу. В этом случае полностью избежать потери ячеек не удается, но можно потери ячеек свести к минимум, используя адаптивное управление буфера в коммутаторе. Существует два алгоритма отбрасывания ячеек: статический и адаптивный.
В статическом алгоритме решение о сбросе ячеек принимается по состоянию очереди данного соединения и не учитывается состояние очередей других соединений. В этом случае буферное пространство используется не эффективно.
При адаптивном методе решение о сбросе ячеек принимается с учетом состояния очереди данного соединения и состояния буферного пространства службы.
 |
| Рис. 8.5 График решения о сбросе ячеек при адаптивном методе управления. |
Если точка принятия решения лежит выше кривой сброса (1), то ячейка не сбрасывается, в противном случае (2) ячейка сбрасывается.
8.7. Методы сброса пакета
При передачи пакетов по сети АТМ, в случае перегрузки, ячейки пакета могут быть сброшены коммутатором АТМ. При потере хотя бы одной ячейки пакета приемник TCP не принимает пакет и осуществляется повторная передача пакета TCP источником. Поэтому, если теряется хотя бы одна ячейка пакета, то нет смысла передавать остальные ячейки пакета, потому что это бесполезная трата ресурсов. В службе UBR предусмотрен механизм сброса остатков пакета, который удаляет остаток пакета при обнаружении потери одной ячейки.
Кроме того, в службе UBR применяется механизм защиты от перезагрузок RED, который также использует сброс ячеек. Решение о сбросе ячейки основывается на средней длине очереди, а не текущей длине очереди. Это позволяет отличить серьезную перегрузку от кратковременного всплеска. Кроме того, в алгоритме RED учитываются два порога. Если вычисленная средняя длина очереди меньше первого порога, то ячейки не сбрасываются. Если средняя длина очереди больше первого, но меньше второго, то ячейки сбрасываются с возрастающей частотой при изменении очереди от первого порога ко второму. И если длина очереди достигает второго порога, то осуществляется 100% сброс ячеек.
Протоколы
9.1. Cетевая модель TCP/IP
Каждый из протокольных блоков (PDU) трафика мультисервисных сетей выполняет одну или несколько функций, предусмотренных семиуровневой моделью ЭМВОС (OSI).
Различные технологии, применяемые при построении мультисервисных сетей, используют множество соответствующих протоколов. Однако, в последние годы, все они все более объединяются в множество протоколов TCP/IP.
Обширная коллекция сетевых протоколов и служб, называемая TCP/IP, включает намного больше, чем просто сочетание двух основных протоколов, давших ей имя. Тем не менее, эти протоколы заслуживают первоначального представления: протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP) обеспечивает надежную доставку сообщений произвольного размера и определяет сложный механизм доставки для всех видов данных в сети; протокол Internet (Internet Protocol, IP) организует маршрутизацию сетевых передач от отправителя к получателю, отвечает за сетевые и компьютерные адреса и выполняет множество других функций. Вместе взятые, эти протоколы передают значительную часть данных, циркулирующих в мультисервисных сетях, хотя представляют собой лишь крошечную долю от всей совокупности протоколов TCP/IP.
Так как архитектура TCP/IP была разработана за долго до становления в 1980 – х годах эталонной модели взаимодействия открытых систем (OSI), неудивительно, что конструктивная модель TCP/IP несколько отличается от эталонной модели OSI. В таблице 10.1. изброжены уровни двух моделей OSI и более простой TCP/IP; так же устанавливается их соответствие уровням. Эти комплекты уровней похожи, но не идентичны. Причиной этого является то, что некоторые функции, связываемые с Сеансовым и Уровнем представления эталонной модели взаимодействия открытых систем, заключены в Прикладном уровне TCP/IP; с другой стороны, некоторые аспекты Сеансового уровня первой модели присутствуют в Транспортном уровне второй.
Таблица 7.
| Уровни согласно модели OSI | Уровни стека TCP/IP | ||||||||
| приклад ной | HTTP | FTP | Telnet | SMTP | SNMP | DNS | TFTP | прикладной | |
| представительный | |||||||||
| сеансовый | |||||||||
| транспортный | TCP | UDP | транспортный | ||||||
| сетевой | IP(ICMP, ARP, RARP, RIP, OSPF) | межсетевой | |||||||
| канальный | Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, MPLS, RPR, SONET/SDH, PPP… | Сетевого доступа интерфейса | |||||||
| физический |
9.2. Уровень доступа к сети
Уровень доступа к сети модели TCP/IP иногда называют сетевым интерфейсом. На этом уровне задействованы технологии локальных сетей (LAN), в частности, Ethernet, технология АТМ, Х.25, беспроводные среды и устройства.
На уровне доступа к сети применяются сетевые стандарты Института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics, Engineers, IEEE ). В их числе – семейство стандартов IEEE 802, включающее, помимо прочих, следующие заслуживающие внимания компоненты:
• 802.1 по межсетевому обмену – общее описание функционирование межсетевого обмена (т.е. обмена данными между различными физическими сетями) для всего семейства стандартов 802;
• 802.2 по управлению логическим соединением LLC (Logical Link Control) – общее описание установки и поддержки логического соединения между двумя устройствами в пределах одной физической сети;
• 802.2 по управлению доступом к среде MAC ( Media Access Control) – общее описание идентификации и получения доступа к интерфейсам сред передачи; включает схему создания уникальных адресов уровней управления доступом к среде (МАС) для всех интерфейсов сред;
• 802.3 по множественному доступу с контролем несущей и обнаружением конфликтов CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). CSMA/CD – это обозначение функционирования и поведения сетевой технологии, более известной как Ethernet. Это семейство также включает Gigabit Ethernet (802.3 z) вместе с двумя разновидностями по скорости – 10 и 100 Мбит/с, хотя стандарт 802.12 называется «Высокоскоростная работа в сети».
Согласно модели IEEE уровень звена данных делится на два подуровня: управление логическим каналом и управлением доступом к среде (УДС).
Верхний подуровень LLC (Logical Link Control) осуществляет управление процессом передачи информации на логическом уровне.
Нижний подуровень MAC (Medium Access Control) алгоритмы доступа к среде и адресацию станций. На этот подуровень возлагается функция совместного использования среды, определяющая особенности доступа к среде.
Физический уровень, как обычно, обеспечивает сопряжение станций со средой, кодирование и декодирование сигналов, побитовую синхронизацию. Этот уровень делится на три подуровня: - передача физических сигналов (ПФС), интерфейс с устройством доступа (с модулем сопряжения, ИМС) и соединитель модуль доступа (модуль сопряжения со средой, МСС).
9.2.1. Управление логическим каналом
на подуровне LLC (УЛК)
В специфику протоколов на подуровне LLC следующие особенности:
1. низкая вероятность искажения данных физической средой позволяет применить простейшие протоколы обмена.
2. функция обеспечения достоверности передаваемой информации снята с подуровняLLC и передана подуровню МАС.
3. в отличие от HDLC глобальных сетей в ЛВС используются двух адресные протоколы (отправителя и получателя).
4. в LLC передача данных на уровень МАС еще не означает его реальную отправку на другую станцию ЛВС, так как протокольный блок данных (ПДФ) буферизируется перед получением доступа к физической среде.
Формат протокольного блока (кадра) на уровне УЛК (LLC) представлен на рис. 9.1.
 |
| Рис. 9.1 формат кадра на уровне УЛК. |
Каждый протокольный блок данных (ПБД) содержит два адреса к ТДУ: адрес получателя (ТДУП) и адрес отправителя (ТДУО) (обычно это объекты внутри станции). Адреса этих станций распознаются в подуровне УДС (МАС) (рис. 9.2).
 |
| Рис. 9.2 |
Рис. 9.2 форматы полей ТДУП и ТДУО.
Здесь: И/Г – бит «индивидуальный/групповой адрес»,
К/О – бит, означающий, что кадр является командой или ответом.
Поля адресов в ТДУП и ТДУО имеют по 8 бит. Индивидуальному адресу получателя соответствует И/Г=0; групповому - И/Г=1.
Код адреса ТДУП – 11111111 – означает адресацию всем ТДУ станции. Адрес ТДУО всегда индивидуален. Разряд К/О служит для распознания команд (К/О=0) и ответов (К/О=1).
Все кадры по характеру передаваемых данных и своему назначению подразделяются на:
- ПБДИ – информационные;
- ПБДУ – управляющие;
- ПБДН – ненумерованные.
Форматы полей управления кадров подуровня УЛК представлены на рис. 9.3.
 |
| Рис. 9.3 Форматы полей управления кадров УЛК. |
ПБДИ обязательно содержит поле информации. Формат поля управления обязательно имеет первый разряд – 0 и содержит два адреса N(s) и N(r).
ПБДУ и ПБДН содержат первый разряд, равный 1. второй разряд для ПБДУ – 0; для ПБДН – 1.
Y – разряды, модифицирующие ПБДУ;
00 – готов к приему - RR;
01 – неприем – RRJ;
10 – не готов к приему – NR;
Х – резервные (всегда равны нулю).
Значения N(s) и N(r) устанавливаются по модулю 128 (от 0 до 127).
N(r) – подтверждает получение всех кадров с номерами N(r) – 1 и всех предшествующих этому номеру. Число N(r) показывает, что получатель ожидает кадр с номером N(r).
Получатель регистрирует в накопителе все кадры, на которые не получено положительное подтверждение.
При положительном подтверждении кадр стирается, а его порядковый номер циклически используется.
Бит З/П (запрос передачи/последний кадр) в ПБД, содержащих команды (К/О=0), трактируется как «Запрос передачи», а в ПБД содержащих ответы (К/О=1), трактируется как последний кадр в цепочке ответов.
Биты М в ПБДН модифицируют ПБДН (различные команды и ответы).
9.2.2. Управление на подуровне доступа к среде УДС (МАС)
Формат кадра подуровня УДС предусматривает 8 полей, показанных на рис. 9.4.
 |
| Рис. 9.4 Поля кадра подуровня УДС |
ПМБ – преамбула
НО – начальный ограничитель
АП, АО – адрес получателя и отправителя
ДК – указатель длины кадра данных (УЛК)
ЗАП – заполнитель
КПК – контрольная последовательность кадра
• поле преамбулы имеет вид 10101010
• поле НО имеет вид 10101011 и означает начало кадра
• адрес получателя:
- 1-й бит=0 – индивидуальный
- 1-й бит=1 – групповой (группа станций, все станции, ни одной станции)
- 2-й бит=0 – локальный адрес (2 байт)
- 2-й бит=1 – глобальный адрес (6 байт)
При широковещательной адресации – все биты устанавливаются в единицу.
• Адрес отправителя всегда индивидуален, поэтому первый бит всегда =0
Поле ДК указывает число октет, содержащихся в поле УЛК.
Поле ЗАП – дополняет поле УЛК до минимального значения.
Поле КПК – дает циклическую проверку всех полей посредством полинома 9.1:
 | (9.1) |
Непосредственная связь подуровня УДС с физическим уровнем доступа осуществляется кадрами, передаваемыми через интерфейс ИМС, показанными на рис. 9.5.
 |
| Рис. 9.5 Кадры на уровне интерфейса ИНС. |
МОЛЧ – молчание
ПМБ – преамбула
НО – начальный ограничитель
КО – конечный ограничитель
ПМБ – 101010…10 – не менее 56 битовых интервалов
НО – 10101011
КО – передаются сигналом «пусто»
Наличие несущей обнаруживается по переходам сигнала. Если переходы не обнаруживаются в течение 0.75 …. 1.25 битовых интервала, отсчитываемого от центра последнего интервала, то несущая считается отсутствующей.
В последнее время получают распространение стандарты, предусматривающие передачу со скоростями, превышающими 10 Гбит/с.
Наиболее важные протоколы Уровня доступа к сети модели TCP/IP – протоколы SLIP и PPP. SLIP – это более старый протокол, не содержащий встроенных возможностей по безопасности.
PPP- это более современный протокол для последовательного канала, широко применяемый для соединений в сети Internet и в частных сетях TCP/IP. Он нейтрален по отношению к другим протоколам и может задействовать протоколы несколько типов одновременно в течении одного соединения по последовательному каналу. Реализация протокола PPP в системах Windows обеспечивает в пределах одного соединения поддержку всех основных Windows – протоколов.
PPP как протокол для последовательного канала предпочтителен. Основная причина кроется в том, что он поддерживает множество возможностей, касающихся обеспечения безопасности, в том числе шифрование регистрационной информации или всего трафика, проходящего по последовательному каналу, а также намного больший, чем SLIP, набор протоколов. Описание протокола PPP содержится в спецификации RFC 1661.
Особое место в мультисервисных сетях принадлежит трафику, относящемуся к технологиям АТМ и MPLS. обе технологии используют принцип коммутации по меткам. Технология АТМ предусматривает дробление пакетов любого вида на небольшие ячейки, размером 53 байта с последующей коммутацией ячеек, в соответствии с имеющимися в их заголовках метками. В последние годы особое развитие получила технология MPLS. В основе технологии лежит возможность создания виртуальных маршрутов (тоннелей) к пунктам следования информационных потоков. Тоннели создаются программным путем и применяются для переноса агрегированного трафика, имеющего общий пункт назначения. Одной из характеристик, которая в лучшею сторону отличает MPLS от подобных ей технологий коммутации меток, в частности, от АТМ, является возможность MPLS передавать вместе с пакетом не одну метку, а целый стек меток. Это позволяет создать иерархию потоков в сети MPLS и организовать тоннельные передачи. Причем в сети MPLS можно создать тоннели и осуществлять управление трафиком в каком-то сегменте сети, а не от точек входа в сеть и выхода из нее, как того требуют традиционные средства образования тоннелей. Важной областью применения MPLS является строительство виртуальных сетей. Узлы, не имеющие прямых связей, в виртуальной сети могут рассматриваться как связанные тоннелями с заданными скоростями передачи. Если необходимо провести разделение потоков в соответствии с уровнем обслуживания, то можно построить соответствующее число параллельных виртуальных сетей.
9.3. Протоколы межсетевого уровня
Протоколы Межсетевого уровня модели TCP/IP отвечают за маршрутизацию между компьютерами в нескольких сетях, а также координируют сетевые имена и адреса, облегчающие эту деятельность. Чтобы быть точным, на Межсетевом уровне выполняются три важнейших для TCP/IP задачи.
• Фрагментация MTU(максимальных единиц передачи). Когда по определенному маршруту данные передаются из сети одного типа в сеть другого типа, их максимальные единицы передачи (MTU) – наибольшие объемы информации , доставку которых выдерживает сеть ,-могут различаться. При переходе из среды, поддерживающей большую максимальную единицу передачи, в среду, в которой эта единица меньше, данные должны быть разбиты на меньшие блоки, соответствующие меньшей из единиц . Требуется, чтобы это преобразование было хотя бы однонаправленным ( поскольку меньшие пакеты необязательно должны объединяться для прохождения по сети с большей максимальной единицей передачи ), но оно должно быть выполнено в процессе передачи данных)
• Адресация (Addressing).Здесь определяется механизм, посредством которого все сетевые интерфейсы в сети TCP/IP должны быть поставлены в соответствие с конкретными уникальными битовыми комбинациями, идентифицирующими каждый интерфейс в отдельности, а также сети ( или даже культурные и языковые окружения сетей ) ,к которым эти интерфейсы принадлежат .
• Маршрутизация (Routing).Здесь определяется механизм пересылки пакетов от отправителя к получателю, в который могут быть вовлечены многочисленные промежуточные ретрансляторы. Эта функция объединяет не только процессы , делающие возможной успешную доставку , но также методы отслеживания ее эффективности и сообщения об ошибках при неудачной доставке или в случае появления других препятствующих факторов.
Таким образом, Межсетевой уровень осуществляет доставку данных от отправителя к получателю. Кроме того, при необходимости он переупаковывает данные в контейнеры меньшего размера, разрешает вопросы идентификации местоположения отправителя и получателя и способов доставки информации по сети из первого пункта во второй.
Среди важнейших протоколов, функционирующих на Межсетевом уровне модели TCP/IP , есть следующие:
• IP (Internet Protocol, протокол Internet) направляет пакеты от отправителя к получателю;
• ICMP (Internet Control, Message Protocol, протокол контроля сообщений в сети Internet) контролирует маршрутизацию на основе протокола IP и поведение сети;
• PING (Packet Internetwork Grouper, отправитель пакетов Internet ) проверяет доступность и период кругового обращения между IP-адресами отправители и получателя;
• ARP(Address Resolution Protocol,протокол разрешения адресов ) осуществляется преобразование IP-адресов в MAC – адреса (Media Access Control Address, адреса управления доступном к среде) в определённом сегменте кабеля (всегда применяемого для осуществления финального этапа доставки пакета);
• RARP(Reverse Address Resolution Protocol, протокол определения адреса по местоположению ) преобразует MAC-адреса в числовые IP-адреса;
• BOOTP(Bootstrap Protocol , протокол загрузки) –это предшественник
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, протокола динамической конфигурации хоста), управляющего сетевым размещением IP-адресов и другими данными, связанными с IP-конфигурацией. Протокол BOOTP позволяет сетевым устройствам получать загрузочные и конфигурационные данные по сети, а не с локального дисковода ;
• RIP(Routing Information Protocol, протокол маршрутной информации) – это оригинальный базовый протокол маршрутизации для областей маршрутизации локальных или внутренних областей объединенных сетей;
• OSPF(Open Shortest Path First, первоочередное открытие кратчайших маршрутов) –это широко распространенный протокол маршрутизации состояния канала для локальных или внутренних областей маршрутизации локальных объединенных сетей;
• BGP (Border Gateway Protocol, пограничный межсетевой протокол ) – это широко распространенный протокол маршрутизации, осуществляющий соединение с обычными магистралями сети Internet или с другими маршрутными доменами в этой сети, где многочисленные стороны совместно несут ответственность за формирование трафика.
9.3.1. Протокол IP
Протокол IP является самым главным во всей иерархии протоколов семейства TCP/IP. Именно он используется для управления рассылкой TCP/IP пакетов по сети Internet. Среди различных функций, возложенных на IP обычно выделяют следующее:
- определение пакта, который является базовым понятием и единицей передачи данных в сети Internet;