Велихов А.В. , Строчников К.С., Кошкин. Б.Л. Компьютерные сети: Учебное пособие по администрированию локальных и объединенных сетей
Подождите немного. Документ загружается.
Концентратор в UltraNet является центральной точкой связи для
главных вычислительных машин сети UltraNet. Он содержит высокоско
ростную внутреннюю параллельную шину (UltraBus), объединяющую все
процессоры в пределах этого концентратора. UltraBus отвечает за комму
тируемую информацию в сети UltraNet. Концентраторы UltraNet обеспе
чивают быстрое согласование, управление перегрузкой каналов связи и
прямое подключение каналов.
Программное обеспечение главной вычислительной
машины UltraNet
Программное обеспечение главной вычислительной машины
UltraNet состоит из:
n Библиотек программирования, позволяющих пропускать
через UltraNet программы клиентов Transmission Control
Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) (Протокол управления
передачей/ Протокол Internet) и графические прикладные
программы.
n Драйверов устройств сетевых процессоров, которые
обеспечивают интерфейс между процессами пользователя и
сетевым процессором UltraNet через адаптер процессора.
n Поддержки системы программных гнезд, базирующейся на
библиотеках программ, UNIX Berkeley Standard Distribution
(BSD). Эта поддержка обеспечивается в форме совокупности
библиотечных функций языка С, которая заменяет
стандартные обращения к системе программных гнезд,
чтобы обеспечить совместимость с существующими
прикладными задачами, базирующимися на программных
гнездах.
n Обслуживающие конфигурационные программы, которые
дают возможность пользователю определять сетевые
процессоры, имеющиеся в системе UltraNet, маршруты
между концентраторами UltraNet и сетевыми процессорами,
а также адреса UltraNet.
n Диагностические обслуживающие программы, которые
позволяют пользователям проверять систему UltraNet для
обнаружения возможных проблем. Эти обслуживающие
программы могут запускаться компьютером Ultra Network
Manager (Управляющий сети UltraNet), а также главной
вычислительной машиной.
Лекция 2: Объединенные сети
108
Управляющий сети UltraNet
Управляющий сети UltraNet обеспечивает инструментальные сред
ства, которые помогают инициализировать и управлять UltraNet. Физи
ческим выражением управляющего является базирующийся на Intel РС,
работающий в операционных системах DOS и Windows, который подклю
чает к концентратору UltraNet через шину управления сети (NMB). NMB
представляет собой независимую 1 Mg/сек LAN, базирующуюся на спе
цификации StarLAN (1Base5). Управляющий UltraNet заменяет информа
цию управления, пользуясь протоколом SNMP.
Сетевые процессоры
Сетевые процессоры UltraNet обеспечивают связи между концент
раторами UltraNet и главными вычислительными машинами. Имеются
сетевые процессоры, которые поддерживают каналы HighPerfomance
Parallel Interface (HIPPI) (Высокопроизводительный параллельный ин
терфейс), HSX (обеспечивается Cray), ВМС (обеспечивается IBM) и LSC
(обеспечивается Cray), а также шины VMEbus, SBus, HP/EISA bus и IBM
Micro Channel bus. Сетевые процессоры могут находиться либо в главной
вычислительной машине, либо в концентраторе UltraNet.
Сетевой процессор, размещаемый в концентраторе, состоит из пла
ты процессора обработки протоколов, платы персонального модуля и
платы пульта ручного управления. Плата процессора обработки протоко
лов выполняет команды сетевых протоколов; на ней имеются буферы
FIFO для выполнения буферизации пакетов и согласования скоростей.
Плата персонального модуля управляет обменом информации между
процессором обработки протоколов и различными средами сети, канала
ми главной управляющей машины или специализированной аппарату
рой. Плата пульта ручного управления управляет устройством ввода/вы
вода (I/O) информации между сетевым процессором и главной
вычислительной машиной, монитором графического дисплея или другим
концентратором.
UltraNet также обеспечивает систему графического изображения с
высокой разрешающей способностью, которая принимает информацию в
пикселах из главной вычислительной машины UltraNet и отображает ее
на мониторе, подключенном к адаптеру. Это устройство называется сете
вым процессором кадрового буфера.
Большинство задач обработки сетевых протоколов выполняются
сетевыми процессорами UltraNet. Сетевые процессоры могут принимать
реализации TCP/IP и связанных с ним протоколов, а также модифициро
ванные пакеты протоколов OSI, чтобы осуществлять связь между главны
ми вычислительными машинами.
Адаптеры каналов связи
Лекция 2: Объединенные сети
109
Адаптеры каналов связи соединяют и передают информацию меж
ду двумя концентраторами UltraNet или между концентратором UltraNet
и роутерами Cisco Systems AGS+. Имея в своем составе контроллеры ка
налов связи, от одного до четырех мультиплексоров каналов связи и одну
плату пульта ручного управления для каждого мультиплексора каналов
связи, адаптеры каналов связи располагают полностью дублированной
частной шиной, мощность полосы пропускания которой равна 1 Гига
бит/сек.
На основе регулярно действующего принципа адаптеры каналов
связи определяют те адаптеры и концентраторы, к которым они непо
средственно подключаются. Адаптеры каналов связи рассылают ту или
иную маршрутную информацию в другие адаптеры каналов, чтобы осу
ществлять динамичное построение и поддержание базы данных маршру
тизации, содержащей информацию о наилучшем маршруте до всех глав
ных вычислительных машин в пределах сети.
HSSI
Бесспорной тенденцией развития сетей является увеличение скоро
сти связи. С появлением интерфейса Fiber Distributed Data Interface
(FDDI) (Волоконнооптический интерфейс по распределенным данным)
локальные сети переместились в диапазон скоростей до 100 Mb/сек. При
кладные программы для локальных сетей, стимулирующие это увеличе
ние скоростей, включают передачу изображений, видеосигналов и совре
менные прикладные задачи передачи распределенной информации
(клиентустройство обслуживания). Более быстродействующие компью
терные платформы будут продолжать стимулировать увеличение скоро
стей в окружениях локальных сетей по мере того, как они будут делать
возможными новые высокоскоростные прикладные задачи.
Уже разработаны линии глобальных сетей (WAN) с более высокой
пропускной способностью, чтобы соответствовать постоянно растущим
скоростям LAN и сделать возможным увеличение протяженности канала
универсальной вычислительной машины через глобальные сети. Техно
логии WAN, такие как Frame Relay (Реле блока данных), Switched
Multimegabit Data Service (SMDS) (Обслуживание переключаемых муль
тимегабитовых информационных каналов), Synchronous Optical Network
(Sonet) (Синхронная оптическая сеть) и Broadband Integrated Services
Digital Network (Broadband ISDN, или просто BISDN) (Широкополосная
цифровая сеть с интегрированными услугами), использовали преимуще
ства новых цифровых и волоконнооптических технологий для того, что
Лекция 2: Объединенные сети
110
бы обеспечить WAN иную роль, чем роль узкого бутылочного горлышка
в сквозной передаче через большие географические пространства.
С достижением более высоких скоростей в окружениях как локаль
ных, так и глобальных сетей, насущной необходимостью стал интерфейс
data terminal equipment (DTE)/data circuitterminating equipment (DCE)
(Интерфейс «терминальное оборудование/ оборудование завершения ра
боты информационной цепи»), который мог бы соединить эти два раз
личных мира и не стать при этом узким бутылочным горлышком. Стан
дарты классических интерфейсов DTE/DCE, таких как RS232 и V.35,
были не способны обеспечить скорости Т3 или аналогичные им скорости.
Поэтому стало очевидно, что необходим новый протокол DTE/DCE.
HighSpeed Serial Interface (HSSI) (Высокоскоростной последова
тельный интерфейс) является интерфейсом DTE/DCE, разработанным
компаниями Cisco Systems и T3Plus Networking, чтобы удовлетворить пе
речисленные выше потребности. Спецификация HSSI доступна для лю
бой организации, которая хочет реализовать HSSI. HSSI стала настоящим
промышленным стандартом.
Основы технологии
HSSI определяет как электрический, так и и физический интерфей
сы DTE/DCE. Следовательно, он соответствует физическому уровню эта
лонной модели OSI.
Максимальная скорость передачи сигнала HSSI равна 52 Mb/сек.
На этой скорости HSSI может оперировать скоростями Т3 (45 Mb/сек)
большинства современных быстродействующих технологий WAN, скоро
стями Office Channel (OC)1 (52 Mb/сек) иерархии синхронной цифровой
сети (SDN), а также может легко обеспечить высокоскоростное соедине
ние между локальными сетями, такими, как Token Ring и Ethernet.
Применение дифференциальных логических схем с эмиттерным
повторителем (ЕCL) позволяет HSSI добиться высоких скоростей переда
чи информации и низких уровней помех. ECL использовалась в интер
фейсах Cray в течение нескольких лет; эта схема определена стандартом
сообщений HighPerfomance Parallel Interface (HIPPI), разработанным
ANSI, для связей LAN с суперкомпьютерами. ECLэто имеющаяся в го
товом виде технология, которая позволяет превосходно восстанавливать
синхронизацию приемника, результатом чего является достаточный запас
надежности по синхронизации.
Гибкость синхронизации и протокола обмена информацией HSSI
делает возможным выделение полосы пропускания пользователю (или
поставщику). DCE управляет синхронизацией путем изменения ее скоро
сти или путем стирания импульсов синхронизации. Таким образом DCE
Лекция 2: Объединенные сети
111
может распределять полосу пропускания между прикладными задачами.
Например, PВX может потребовать одну величину полосы пропускания,
роутер другую величину, а расширитель каналатретью. Распределение
полосы пропускания является ключом для того, чтобы сделать Т3 и дру
гие услуги широкой полосы (broadband) доступными и популярными.
HSSI использует субминиатюрный, одобренный FCC 50контакт
ный соединитель, размеры которого меньше, чем у его аналога V.35. Что
бы уменьшить потребность в адаптерах для соединения двух вилок или
двух розеток, соединители кабеля HSSI определены как вилки. Кабель
HSSI использует такое же число контактов и проводов, как кабель интер
фейса Small Computer Systems Interface 2 (SCSI2), однако технические
требования HSSI на электрические сигналы более жесткие.
Для любого из высших уровней диагностического ввода, HSSI обес
печивает четыре проверки петлевого контроля. Первый тест обеспечива
ет контроль кабеля локальной сети, так как сигнал закольцовывается, как
только он доходит до порта DTE. Сигнал второго теста доходит до линей
ного порта локального DСE. Сигнал третьего теста доходит до линейного
порта отдаленной DCE. И наконец, четвертый тест представляет собой
инициируемую DCE проверку устройством DTE порта DCE.
HSSI предполагает, что DCE и DТЕ обладают одинаковым интел
лектом. Протокол управления упрощен, так как требуется всего два уп
равляющих сигнала (DTE available — «DTE доступен» и DCE available —
«DCE доступен»). Оба сигнала должны быть утверждены до того, как ин
формационная цепь станет действующей. Ожидается, что DTE и DCE бу
дут в состоянии управлять теми сетями, которые находятся за их интер
фейсами. Уменьшение числа управляющих сигналов улучшает
надежность цепи за счет уменьшения числа цепей, которые могут отка
зать.
PPP
В начале 80х годов Internet (крупная международная сеть, соединя
ющая множество исследовательских организаций, университетов и ком
мерческих концернов) начала испытывать рост числа главных вычисли
тельных машин, обеспечивающих TCP/IP. Преобладающая часть этих
главных вычислительных машин была подсоединена к локальным сетям
(LAN) различных типов, причем наиболее популярной была Ethernet.
Большая часть других главных вычислительных машин соединялись через
глобальные сети (WAN), такие как общедоступные сети передачи данных
(PDN) типа Х.25. Сравнительно небольшое число главных вычислитель
ных машин были подключены к каналам связи с непосредственным
(двухточечным) соединением (т.е. к последовательным каналами связи).
Однако каналы связи с непосредственным соединением принадлежат к
Лекция 2: Объединенные сети
112
числу старейших методов передачи информации, и почти каждая главная
вычислительная машина поддерживает непосредственные соединения.
Например, асинхронные интерфейсы RS232С встречаются фактически
повсюду.
Одной из причин малого числа каналов связи IP с непосредствен
ным соединением было отсутствие стандартного протокола формирова
ния пакета данных Internet. Протокол PointtoPoint Protocol (PPP) (Про
токол канала связи с непосредственным соединением) предназначался
для решения этой проблемы. Помимо решения проблемы формирования
стандартных пакетов данных Internet IP в каналах с непосредственным
соединением, РРР также должен был решить другие проблемы, в том чис
ле присвоение и управление адресами IP, асинхронное (старт/стоп) и
синхронное биториентированное формирование пакета данных, мульти
плексирование протокола сети, конфигурация канала связи, проверка ка
чества канала связи, обнаружение ошибок и согласование варианта для
таких способностей, как согласование адреса сетевого уровня и согласо
вание компрессии информации. РРР решает эти вопросы путем обеспе
чения расширяемого Протокола Управления Каналом (Link Control
Protocol) (LCP) и семейства Протоколов Управления Сетью (Network
Control Protocols) (NCP), которые позволяют согласовывать факультатив
ные параметры конфигурации и различные возможности. Сегодня PPP,
помимо IP, обеспечивает также и другие протоколы, в том числе IPX и
DECnet.
Компоненты PPP
РРР обеспечивает метод передачи дейтаграмм через последователь
ные каналы связи с непосредственным соединением. Он содержит три ос
новных компонента:
n Метод формирования дейтаграмм для передачи по
последовательным каналам. РРР использует протокол High
level Data Link Control (HDLC) (Протокол управления
каналом передачи данных высокого уровня) в качестве
базиса для формирования дейтаграмм при прохождении
через каналы с непосредственным соединением.
n Расширяемый протокол LCP для организации, выбора
конфигурации и проверки соединения канала передачи
данных.
n Семейство протоколов NCP для организации и выбора
конфигурации различных протоколов сетевого уровня. РРР
предназначена для обеспечения одновременного
пользования множеством протоколов сетевого уровня.
Лекция 2: Объединенные сети
113
Основные принципы работы
Для того, чтобы организовать связь через канал связи с непосредст
венным соединением, инициирующий РРР сначала отправляет пакеты
LCР для выбора конфигурации и (факультативно) проверки канала пере
дачи данных. После того, как канал установлен и пакетом LCР проведе
но необходимое согласование факультативных средств, инициирующий
РРР отправляет пакеты NCP, чтобы выбрать и определить конфигурацию
одного или более протоколов сетевого уровня. Как только конфигурация
каждого выбранного протокола определена, дейтаграммы из каждого
протокола сетевого уровня могут быть отправлены через данный канал.
Канал сохраняет свою конфигурацию для связи до тех пор, пока явно вы
раженные пакеты LCP или NCP не закроют этот канал, или пока не про
изойдет какоенибудь внешнее событие (например, истечет срок бездей
ствия таймера или вмешается какойнибудь пользователь).
Требования, определяемые физическим уровнем
РРР может работать через любой интерфейс DTE/DCE. Единствен
ным абсолютным требованием, которое предъявляет РРР, является тре
бование обеспечения дублированных схем (либо специально назначен
ных, либо переключаемых), которые могут работать как в синхронном,
так и в асинхронном последовательном по битам режиме, прозрачном для
блоков данных канального уровня РРР. РРР не предъявляет какихлибо
ограничений, касающихся скорости передачи информации, кроме тех,
которые определяются конкретным примененным интерфейсом
DTE/DCE.
Канальный уровень PPP
РРР использует принципы, терминологию и структуру блока дан
ных процедур HDLC (ISO 33091979) Международной Организации по
Стандартизации (ISO), модифицированных стандартом ISO 3309
1984/PDAD1 «Addendum 1:Start/stop Trasmission» (Приложение 1: Старт
стопная передача»). ISO 33091979 определяет структуру блока данных
HLDC для применения в синхронных окружениях. ISO 3309
1984/PDAD1 определяет предложенные для стандарта ISO 33091979 мо
дификации, которые позволяют его использование в асинхронных окру
жениях. Процедуры управления РРР используют дефиниции и
кодирование управляющих полей, стандартизированных ISO 43351979 и
ISO 43351979/Addendum 11979.
Формат блока данных РРР включает в себя:
flag
Длина последовательности «флаг» равна одному байту; она указы
вает на начало или конец блока данных. Эта последовательность состоит
из бинарной последовательности 01111110.
Лекция 2: Объединенные сети
114
address
Длина поля «адрес» равна 1 байту; оно содержит бинарную после
довательность 11111111, представляющую собой стандартный широкове
щательный адрес. РРР не присваивает индивидуальных адресов станци
ям.
control
Поле «управление» составляет 1 байт и содержит бинарную после
довательность 00000011, которая требует от пользователя передачи ин
формации непоследовательным кадром. Предусмотрены услуги без уста
новления соединения канала связи, аналогичные услугам LLC Type 1.
protocol
Длина поля «протокол» равна 2 байтам; его значение идентифици
рует протокол, заключенный в информационном поле блока данных.
Большинство современных значений поля протокола определены в по
следнем выпуске Assigned Numbers Request for Comments (RFC).
data
Длина поля «данные» — от нуля и больше; оно содержит дейтаграм
му для протокола, заданного в поле протокола. Конец информационного
поля определяется локализацией замыкающей последовательности
«флаг» и предоставлением двух байтов полю FCS. Максимальная длина
умолчания информационного поля равна 1500 байтам. В соответствии с
априорным соглашением, разрешающие реализации РРР могут использо
вать другие значения максимальной длины информационного поля.
frame check sequence
Поле проверочной последовательности блока данных (FCS) обыч
но составляет 16 бит (два байта). В соответствии с априорным соглашени
ем, разрешающие реализации РРР могут использовать 32х битовое (че
тырехбайтовое) поле FCS, чтобы улучшить процесс выявления ошибок.
Link Control Protocol (LCP) может согласовывать модификации
стандартной структуры блока данных РРР. Однако модифицированные
блоки данных всегда будут четко различимы от стандартных блоков дан
ных.
Протокол управления канала связи PPP (LCP)
LCP обеспечивает метод организации, выбора конфигурации, под
держания и окончания работы канала с непосредственным соединением.
Процесс LCD проходит через 4 четко различаемые фазы:
n Организация канала и согласование его конфигурации.
Прежде чем может быть произведен обмен какихлибо
дейтаграмм сетевого уровня (например, IP), LCP сначала
Лекция 2: Объединенные сети
115
должен открыть связь и согласовать параметры
конфигурации. Эта фаза завершается после того, как пакет
подтверждения конфигурации будет отправлен и принят.
n Определение качества канала связи. LCP обеспечивает
факультативную фазу определения качества канала, которая
следует за фазой организации канала и согласования его
конфигурации. В этой фазе проверяется канал, чтобы
определить, является ли качество канала достаточным для
вызова протоколов сетевого уровня. Эта фаза является
полностью факультативной. LСP может задержать передачу
информации протоколов сетевого уровня до завершения
этой фазы.
n Согласование конфигурации протоколов сетевого уровня.
После того, как LСP завершит фазу определения качества
канала связи, конфигурация сетевых протоколов может быть
по отдельности выбрана соответствующими NCP, и они
могут быть в любой момент вызваны и освобождены для
последующего использования. Если LCP закрывает данный
канал, он информирует об этом протоколы сетевого уровня,
чтобы они могли принять соответствующие меры.
n Прекращение действия канала. LCP может в любой момент
закрыть канал. Это обычно делается по запросу
пользователя (человека), но может произойти и изза
какогонибудь физического события, такого, как потеря
носителя или истечение периода бездействия таймера.
Существует три класса пакетов LCP:
n Пакеты для организации канала связи. Используются для
организации и выбора конфигурации канала.
n Пакеты для завершения действия канала. Используются для
завершения действия канала связи.
n Пакеты для поддержания работоспособности канала.
Используются для поддержания и отладки канала.
Эти пакеты используются для достижения работоспособности каж
дой из фаз LCP.
ISDN
Название сети Integrated Services Digital Network (ISDN) (Цифровая
сеть с интегрированными услугами) относится к набору цифровых услуг,
которые становятся доступными для конечных пользователей. ISDN
Лекция 2: Объединенные сети
116
предполагает оцифровывание телефонной сети для того, чтобы голос, ин
формация, текст, графические изображения, музыка, видеосигналы и
другие материальные источники могли быть переданы конечному поль
зователю по имеющимся телефонным проводам и получены им из одно
го терминала конечного пользователя. Сторонники ISDN рисуют карти
ну сети мирового масштаба, во многом похожую на сегодняшнюю
телефонную сеть, за тем исключением, что в ней используется передача
цифрового сигнала и появляются новые разнообразные услуги.
ISDN является попыткой стандартизировать абонентские услуги,
интерфейсы пользователь/сеть и сетевые и межсетевые возможности.
Стандартизация абонентских услуг является попыткой гарантировать
уровень совместимости в международном масштабе. Стандартизация ин
терфейса пользователь/сеть стимулирует разработку и сбыт на рынке этих
интерфейсов изготовителями, являющимися третьей участвующей сторо
ной. Стандартизация сетевых и межсетевых возможностей помогает в до
стижении цели возможного объединения в мировом масштабе путем
обеспечения легкости связи сетей ISDN друг с другом.
Применения ISDN включают быстродействующие системы обра
ботки изображений (такие, как факсимиле Group 1V), дополнительные
телефонные линии в домах для обслуживания индустрии дистанционно
го доступа, высокоскоростную передачу файлов и проведение видео кон
ференций. Передача голоса несомненно станет популярной прикладной
программой для ISDN.
Многие коммерческие сети связи начинают предлагать ISDN по це
нам ниже тарифных. В Северной Америке коммерческие сети связи с
коммутатором локальных сетей (Localexchange carrier) (LEC) начинают
обеспечивать услуги ISDN в качестве альтернативы соединениям Т1, ко
торые в настоящее время выполняют большую часть услуг «глобальной
телефонной службы» (WATS) (widearea telephone service).
Компоненты ISDN
В число компонентов ISDN входят терминалы, терминальные адап
теры (ТА), устройства завершения работы сети, оборудование завершения
работы линии и оборудование завершения коммутации. Имеется два ти
па терминалов ISDN. Специализированные терминалы ISDN называют
ся «терминальным оборудованием типа 1» (terminal equipment type 1)
(TE1). Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN, такие, как DTE, ко
торые появились раньше стандартов ISDN, называются «терминальным
оборудованием типа 2» (terminal equipment type 2) (TE2). Терминалы ТЕ1
подключают к сети ISDN через цифровую линию связи из четырех скру
ченных пар проводов. Терминалы ТЕ2 подключают к сети ISDN через
терминальный адаптер. Терминальный адаптер (ТА) ISDN может быть
либо автономным устройством, либо платой внутри ТЕ2. Если ТЕ2 ре
Лекция 2: Объединенные сети
117