Велихов А.В. , Строчников К.С., Кошкин. Б.Л. Компьютерные сети: Учебное пособие по администрированию локальных и объединенных сетей
Подождите немного. Документ загружается.
производится. При наличии адресного экранирования абонент может ор
ганизовать собственную виртуальную цепь, которая исключает ненужный
трафик. Это обеспечивает абоненту экран для защиты исходных данных
и способствует повышению эффективности, так как устройствам,
подключенным к SMDS, не обязательно тратить ресурсы на обработку не
нужного трафика.
Классы доступа
Чтобы приспособиться к широкому диапазону требований трафика
и возможностей оборудования, SMDS обеспечивает ряд классов доступа.
Различные классы доступа определяют различные максимальные поддер
живаемые скорости передачи информации, а также допустимую степень
разбивки при отправке пакетов в сеть SMDS.
В интерфейсах скоростей DS3 классы доступа реализуются через
алгоритмы управления разрешением на передачу очередного пакета дан
ных. Эти алгоритмы отслеживают равновесие разрешений на передачу
очередного пакета данных для каждого интерфейса заказчика. Разреше
ния даются на основе принципа периодичности, вплоть до определенно
го максимума. Затем баланс разрешений декрементируется по мере от
сылки пакетов в сеть.
Работа схемы управления разрешением на передачу очередного па
кета в значительной степени ограничивает работу оборудования заказчи
ка до некоторой поддерживаемой, или средней скорости передачи инфор
мации. Эта средняя скорость передачи меньше пропускной способности
устройства доступа DS3 при полной информационной загрузке. Для ин
терфейса доступа DS3 обеспечиваются 5 классов доступа, соответствую
щих средним скоростям передачи информации 4, 10, 16, 25 и 34 Mb/сек.
Схема управления разрешением на передачу непригодна для интерфейсов
доступа со скоростями DS1.
Протокол интерфейса SMDS (SIP)
Доступ к сети SMDS осуществляется через SIP. SIP базируется на
протоколе DQDB, определяемом стандартом IEEE 802.6 MAN. Протокол
DQDB определяет схему управления доступом к носителю, которая поз
воляет объединять между собой множество систем через две однонаправ
ленные логические шины.
В соответствии с IEEE 802.6, стандарт DQDB может быть использо
ван для построения частных, базирующихся на волоконнооптических
носителях сетей MAN, поддерживающих различные прикладные задачи,
в том числе передачу данных, голоса и видеосигналов. Этот протокол был
выбран в качестве базиса для SIP по той причине, что это был открытый
стандарт, который мог обеспечить все характеристики обслуживания
SMDS и совместимость со стандартами передачи для коммерческих ли
Лекция 2: Объединенные сети
138
ний связи, а также с новыми стандартами для Broadband ISDN (BISDN).
По мере совершенствования и распространения технологии BISDN, ком
мерческие линии связи собираются обеспечить не только SMDN, но так
же и широкополосное видео и речевое обслуживание.
Для сопряжения с сетями SMDS необходима только часть протоко
ла IEEE 802.6, касающаяся передачи данных без установления соедине
ния. Поэтому SIP не определяет поддержку применений, связанных с пе
редачей голоса или видеосигналов.
Если протокол DQDB используется для получения доступа к сети
SMDS, то результатом его работы является «доступ DQDB» (access
DQDB). Термин «доступ DQDB» отличает работу протокола DQDB в ин
терфейсе SNI от его работы в других окружениях (таких, как внутри сети
SMDS). Один переключатель в сети SMDS воздействует на доступ DQDB
как одна станция, в то время как оборудование заказчика воздействует на
доступ DQDB как одна или более станций.
Так как протокол DQDB предназначался для поддержки информа
ционных и неинформационных систем, а также потому, что это протокол
управления коллективным доступом к среде, он является относительно
сложным протоколом. Он состоит из двух частей:
n Синтаксиса протокола
n Алгоритма распределенного доступа с организацией
очереди, который назначает управление коллективным
доступом к носителю
Конфигурация CPE
Существуют две возможные конфигурации оборудования СРЕ для
получения доступа DQDB к сети SMDS. При конфигурации с одним СРЕ
доступ DQDB просто соединяет переключатель в коммерческой сети и
одну станцию, принадлежащую абоненту (СРЕ). Для конфигурации с
большим числом СРЕ, доступ DQDB состоит из переключателя в сети и
множества объединенных СРЕ в местоположении абонента. Для второй
конфигурации, все СРЕ должны принадлежать одному и тому же абонен
ту.
Для случая с одним СРЕ, доступ DQDB фактически представляет
собой просто подсеть DQDB из двух узлов. Каждый из этих узлов (пере
ключатель и СРЕ) передают данные другому через однонаправленную ло
гическую шину. Конкуренция на получение этой шины отсутствует, так
как других станций нет. Поэтому нет необходимости использовать алго
ритм распределенного доступа с организацией очереди. При отсутствии
той сложности, которую создает применение алгоритма распределенного
Лекция 2: Объединенные сети
139
доступа с организацией очереди, SIP для конфигурации с одним СРЕ на
много проще, чем SIP для конфигурации с большим числом СРЕ.
Уровни SIP
SIP может быть логически разделен на 3 уровня.
Уровень 3
Задачи, выполняемые уровнем 3 SIP, включают в себя формирова
ние пакета «единиц данных обслуживания SMDS» (service data units
(SDU)) в заголовке и концевике уровня 3. Затем «единицы данных прото
кола» (protocol data units (PDU)) разбиваются на PDU уровня 2 таким об
разом, чтобы соответствовать спецификациям уровня 2.
PDU уровня 3 SIP достаточно сложна.
Поля со знаком Х+ не используются средствами SMDS; они при
сутствуют в протоколе для того, чтобы обеспечить выравнивание форма
та SIP с форматом протокола DQDB. Значения, помещенные в этих по
лях оборудованием CPE, должны быть доставлены сетью в неизмененном
виде.
Два резервных поля (reserved) должны быть заполнены нулями. Два
поля BEtag содержат идентичные значения и используются для формиро
вания связи между первым и последним сегментами, или «единицами
данных протокола» (PDU) уровня 2 одной из PDU уровня 3 SIP. Эти по
ля могут быть использованы для определения условия, при котором как
последний сегмент одной PDU уровня 3, так и первый сегмент следую
щей PDU уровня 3 потеряны, что приводит к приему неисправной PDU
уровня 3.
Адреса пункта назначения (destination) и источника (source) состо
ят из двух частей: типа адреса (address type) и адреса (address). Тип адреса
для обоих случаев занимает четыре наиболее значимых бита данного по
ля. Если адрес является адресом пункта назначения, то тип адреса может
представлять собой либо «1100», либо «1110». Первое значение обознача
ет 60битовый индивидуальный адрес, в то время как второе значение
обозначает 60битовый групповой адрес. Если адрес является адресом ис
точника, то поле типа адреса может означать только индивидуальный ад
рес.
Bellcore Technical Advisories (Техническое Консультативное Заклю
чение Bellcore) определяет, каким образом у адресов, формат которых со
гласуется с North American Numbering Plan (NANP), должны быть закоди
рованы адресные поля источника и места назначения. В этом случае
четыре наиболее значащих бита каждого из подполей адреса источника и
пункта назначения содержат значение «0001», которое является междуна
родным кодом страны для Северной Америки. Следующие 40 битов со
Лекция 2: Объединенные сети
140
держат значения 10значных адресов SMDS, закодированных в двоично
десятичных числах (BCD) и выровненных в соответствии с NANP. По
следние 16 битов (наименее значащих) заполнены незначащей информа
цией (единицами).
Поле «идентификатора протокола высшего уровня» (higherlayer
protocol identifier) указывает, какой тип протокола заключен в информа
ционном поле. Это значение является важным для систем, использую
щим сеть SMDS (таких, как роутеры Cisco), но оно не обрабатывается и
не изменяется сетью SMDS.
Поле «длины расширения заголовка» (header extesion length (HEL))
указывает на число 32битовых слов в поле расширения заголовка. В на
стоящее время установлен размер этого поля для SMDS, равный 12 бай
там. Следовательно, значение HEL всегда «0011».
Поле расширения заголовка (header extension (HE)) в настоящее
время определяется как имеющее два назначения. Одно из них — содер
жать номер версии SMDS, который используется для определения версии
протокола. Второе — сообщать о «значении для выбора несущей» (carrier
selection value), которое обеспечивает возможность выбирать конкретную
несущую межобмена для того, чтобы переносить трафик SMDS из одной
локальной коммерческой сети связи в другую. При необходимости в бу
дущем может быть определена другая информация, о которой будет сооб
щаться в поле расширения заголовка.
Уровень 2
PDU уровня 3 сегментируются на PDU уровня 2 с одинаковым раз
мером (53восьмибитовых байта), которые часто называют «слотами»
(slots) или «секциями» (cells).
Поле «управления доступом» (access control) PDU уровня 2 SIP со
держит различные значения, зависящие от направления информацион
ного потока. Если слот отправлен из переключателя в CPE, то важным яв
ляется только указание о том, содержит или нет данное PDU
информацию. Если слот отправлен из СРЕ в переключатель, и при этом
конфигурация представляет собой конфигурацию с несколькими СРЕ, то
это поле может также содержать биты запроса, которые обозначают за
просы шины для этих слотов, соединяющей переключатель и СРЕ. Даль
нейшие подробности об использовании этих битов запроса для реализа
ции управления распределенным доступом к среде с организацией
очереди могут быть получены из стандарта IEEE 802.6.
Поле «информации управления сетью» (network control information)
может содержать только два возможных значения. Одна из двух конкрет
ных структур битов включается в том случае, если PDU содержит инфор
Лекция 2: Объединенные сети
141
мацию; другая используется, когда она отсутствует.
Поле «типа сегмента» (segment type) указывает, является ли данная
PDU уровня 2 начальным, последним или какимнибудь слотом из сере
дины PDU уровня 3.
Поле «идентификатора (ID) сообщения» (message ID) обеспечивает
связь PDU уровня 2 с какимлибо PDU уровня 3. ID сообщения одинако
во для всех сегментов данного PDU уровня 3. Для доступа DQDB с мно
жеством СРЕ, PDU, выходящие из разных СРЕ, должны иметь разные ID
сообщения. Это позволяет сети SMDS, принимающей чередующиеся
слоты от различных PDU уровня 3, ассоциировать каждый PDU уровня 2
с соответствующим PDU уровня 3. Следующие друг за другом PDU уров
ня 3 из одного и того же СРЕ могут иметь идентичные ID сообщения. Это
не вносит никакой неопределенности, так как любой отдельный СРЕ дол
жен отправить все PDU уровня 2, входящие в какой либо PDU уровня 3,
прежде чем он приступит к отправке PDU уровня 2, принадлежащих к
другому PDU уровня 3.
Поле «единицы сегментации» (segmentation unit) является инфор
мационной частью PDU. В том случае, когда PDU уровня 2 не заполнена,
это поле заполняется нулями.
Поле «длины полезной нагрузки» (payload length) указывает, какое
число байтов PDU уровня 3 фактически содержится в поле единицы сег
ментации. Если данная PDU уровня 2 не заполнена, то это поле также за
полняется нулями.
И наконец, поле «CRC полезной нагрузки» (payload CRC) содержит
10битовое значение «проверки при помощи циклического избыточного
кода» (cyclic redundancy check (CRC)), используемое для обнаружения не
исправностей в полях типа сегмента, ID сообщений, единицы сегмента
ции, длины полезной нагрузки и CRC полезной нагрузки. Данная провер
ка CRC не охватывает поля информации управления доступом или
управления сетью.
Уровень 1
Уровень 1 SIP обеспечивает протокол физического канала, который
действует при скоростях DS3 или DS1 между СРЕ и сетью. Уровень 1
SIP разделен на 2 части: подуровень системы передачи (transmission sys
tem) и Протокол конвергенции физического уровня (Physical Layer
Convergence Protocol (PLCP)). Первая часть определяет характеристики и
метод подключения к каналу передачи, т.е. DS3 или DS1. Вторая часть
определяет, каким образом должны быть организованы PDU уровня 2
или слоты в зависимости от блока данных DS3 или DS1, a также часть
информации управления.
Так как SIP базируется на IEEE 802.6, у него есть преимущество —
Лекция 2: Объединенные сети
142
совместимость с будущими интерфейсами BISDN, которые обеспечат
применения, связанные не только с передачей данных, но также и видео
сигналов и голоса. Однако ценой обеспечения этой совместимости стали
некоторые непроизводительные затраты протокола, которые необходимо
учитывать при подсчете общей пропускной способности, которую можно
получить при использовании SIP. Общая полоса пропускания через до
ступ DQDB DS3, доступная для данных пользователя PDU уровня 3,
составляет примерно 34 Mb/сек. Через доступ DS1 может быть перене
сено примерно 1.2 Mb/сек информации пользователя.
Использование протокола «управления доступом к носителю»
(МАС) IEEE 802.6 МАN в качестве базиса для SMDS SIP означает, что
возможна локальная связь между СРЕ, совместно использующих один и
тот же доступ DQDB. Часть этой локальной связи будет видимой для пе
реключателя, обслуживающего SNI, а часть нет. Поэтому переключатель
должен использовать адрес пункта назначения единицы данных, чтобы
дифференцировать информационные единицы, предназначенные для пе
редач SMDS, и информационные единицы, предназначенные для локаль
ной передачи между несколькими СРЕ, совместно использующими один
доступ DQDB.
Реализация сети
Внутри коммерческой сети возможность коммутации пакетов на
большой скорости, которая необходима для SMDS, может быть обеспече
на применением нескольких различных технологий. В настоящее время в
ряд сетей вводятся переключатели, базирующиеся на технологии MAN,
например, на стандарте DQDB. Ряд Technical Advisories (Технических
консультативных заключений), выпущенных Bellcore, определяют требо
вания стандарта на сетевое оборудование для таких функций, как:
n Сетевые операции
n Измерение частоты использования сети для предъявления
счета
n Интерфейс между локальной коммерческой сетью и
отдаленной коммерческой сетью
n Интерфейс между двумя переключателями в пределах одной
и той же коммерческой сети.
n Управление клиентами сети
Как уже отмечалось, протокол IEEE 802.6 и SIP были специально
разработаны так, чтобы соответствовать основному протоколу BISDN,
называемому «Режим асинхронной передачи» (АТМ). АТМ и IEEE 802.6
принадлежат к классу протоколов, часто называемых протоколами «быс
трой коммутации пакетов» или «реле сегментов» (cell relay). Эти протоко
Лекция 2: Объединенные сети
143
лы организуют информацию в небольшие, с фиксированными размерами
сегменты (в соответствии с терминологией SIP, это PDU уровня 2). Сег
менты с фиксированными размерами могут обрабатываться и коммутиро
ваться в аппаратуре на очень высоких скоростях. Это накладывает жест
кие ограничения на характеристики задержки, делая протоколы реле
сегментов пригодными для применений, связанных с голосом и видео
сигналами. После того, как станет доступным коммутирующее оборудо
вание, базирующееся на АТМ, эта технология также будет внедрена в се
ти, обеспечивающие SMDS.
AppleTalk
В начале 1980 гг. Apple Computer готовилась к выпуску компьютера
Macintosh. Инженеры компании знали, что в скором времени сети станут
насущной необходимостью, а не просто интересной новинкой. Они хоте
ли также добиться того, чтобы базирующаяся на компьютерах Macintosh
сеть была бесшовным расширением интерфейса пользователя Macintosh,
совершившим подлинную революцию в этой области. Имея в виду эти два
фактора, Apple решила встроить сетевой интерфейс в каждый Macintosh и
интегрировать этот интерфейс в окружение настольной вычислительной
машины. Новая сетевая архитектура Apple получила название Apple Talk.
Хотя Apple Talk является патентованной сетью, Apple опубликовала
характеристики Apple Talk, пытаясь поощрить разработку при участии
третьей стороны. В настоящее время большое число компаний успешно
сбывают на рынке базирующиеся на Apple Talk изделия; в их числе Novell,
Inc. и Мicrosoft Corparation.
Оригинальную реализацию Apple Talk, разработанную для локаль
ных рабочих групп, в настоящее время обычно называют Apple Talk Phase
I. Однако после установки свыше 1.5 мил. компьютеров Macintosh в тече
ние первых пяти лет существования этого изделия, Apple обнаружила, что
некоторые крупные корпорации превышают встроенные возможности
Apple Talk Phase I, поэтому протокол был модернизирован. Расширенные
протоколы стали известны под названием Apple Talk Phase II. Они расши
рили возможности маршрутизации Apple Talk, обеспечив их успешное
применение в более крупных сетях.
Основы технологии
Apple Talk была разработана как система распределенной сети кли
ентсервер. Другими словами, пользователи совместно пользуются сете
выми ресурсами (такими, как файлы и принтеры). Компьютеры, обеспе
чивающие эти ресурсы, называются служебными устройствами (servers);
компьютеры, использующие сетевые ресурсы служебных устройств, на
Лекция 2: Объединенные сети
144
зываются клиентами (clients). Взаимодействие со служебными устройст
вами в значительной степени является прозрачным для пользователя, так
как сам компьютер определяет местоположение запрашиваемого матери
ала и обращается к нему без получения дальнейшей информации от поль
зователя. В дополнение к простоте использования, распределенные сис
темы также имеют экономические преимущества по сравнению с
системами, где все равны, так какважные материалы могут быть помеще
ны в нескольких, а не во многих местоположениях.
Apple Talk относительно хорошо согласуется с эталонной моделью
OSI.
Доступ к среде
Apple разработала AppleTalk таким образом, чтобы он был незави
симым от канального уровня. Другими словами, теоретически он может
работать в дополнение к любой реализации канального уровня. Apple
обеспечивает различные реализации канального уровня, включая
Ethernet, Token Ring, FDDI и LocalTalk. Apple ссылается на AppleTalk, ра
ботающий в Ethernet, как на EtherTalk, в Token Ring — как на TokenTalk
и в FDDI — как на FDDITalk.
LocalTalk — это запатентованная компанией Apple система доступа
к носителю. Он базируется на конкуренции на получение доступа, топо
логии объединения с помощью шины и передаче сигналов базовой поло
сы (baseband signaling) и работает на носителе, представляющим собой эк
ранированную витую пару, со скоростью 230.4 Kb/сек. Физическим
интерфейсом является RS422; это сбалансированный интерфейс для пе
редачи электрических сигналов, поддерживаемый интерфейсом RS449.
Сегменты LocalTalk могут переноситься на расстояния до 300 метров и
обеспечивать до 32 узлов.
Сетевой уровень
Назначения адреса протокола
Для обеспечения минимальных затрат, связанных с работой адми
нистратора сети, адреса узлов AppleTalk назначаются динамично. Когда
Macintosh, прогоняющий AppleTalk, начинает работать, он выбирает ка
койнибудь адрес протокола (сетевого уровня) и проверяет его, чтобы
убедиться, что этот адрес используется в данный момент. Если это не так,
то этот новый узел успешно присваивает себе какойнибудь адрес. Если
этот адрес используется в данный момент, то узел с конфликтным адре
сом отправляет сообщение, указывающее на наличие проблемы, а новый
узел выбирает другой адрес и повторяет этот процесс.
Фактические механизмы выбора адреса AppleTalk зависят от носи
теля. Для установления связи адресов AppleTalk с конкретными адресами
носителя используется протокол разрешения адреса AppleTalk (AARP).
Лекция 2: Объединенные сети
145
AARP также устанавливает связи между адресами других протоколов и ап
паратными адресами. Если пакет протоколов AppleTalk или любого дру
гой пакет протоколов должен отправить пакет данных в другой сетевой
узел, то адрес протокола передается в AARP. AARP сначала проверяет ад
ресный кэш, чтобы определить, является ли уже установленной связь
между адресом этого протокола и аппаратным адресом. Если это так, то
эта связь передается в запрашивающий пакет протоколов. Если это не так,
то AARP инициирует широковещательное или многопунктовое сообще
ние, запрашивающее об аппаратном адресе данного протокольного адре
са. Если широковещательное сообщение доходит до узла с этим прото
кольным адресом, то этот узел в ответном сообщении указывает свой
аппаратный адрес. Эта информация передается в запрашивающий пакет
протоколов, который использует этот аппаратный адрес для связи с этим
узлом.
Сетевые объекты
AppleTalk идентифицирует несколько сетевых объектов. Самым
простым является узел (node), который является просто любым устройст
вом, соединенным с сетью AppleTalk. Наиболее распространенными уз
лами являются компьютеры Macintosh и лазерные принтеры, однако мно
гие другие компьютеры также способны осуществлять связь AppleTalk, в
том числе компьютеры IBM PC, Digital Equipment Corparation VAX и раз
личные АРМ. Следующим объектом, определяемым AppleTalk, является
сеть. Сеть AppleTalk представляет собой просто отдельный логический ка
бель. Хотя этот логический кабель часто является отдельным физическим
кабелем, некоторые вычислительные центры используют мосты для объ
единения нескольких физических кабелей. И наконец, зона (zone)
AppleTalk является логической группой из нескольких сетей (возможно
находящихся далеко друг от друга).
Протокол доставки дейтаграмм (DDP)
Основным протоколом сетевого уровня AppleTalk является прото
кол DDP. DDP обеспечивает обслуживание без установления соединения
между сетевыми гнездами. Гнезда могут назначаться либо статистически,
либо динамически. Адреса AppleTalk, назначаемые DDP, состоят из 2
компонентов: 16битового номера сети (network number) и 8битового но
мера узла (node number). Эти два компонента обычно записываются в ви
де десятичных номеров, разделенных точкой (например, 10.1 означает
сеть 10, узел 1). Если номер сети и номер узла дополнены 8битовым гнез
дом (socket), обозначающим какойнибудь особый процесс, то это озна
чает, что в сети задан какойнибудь уникальный процесс.
AppleTalk Phase II делает различие между нерасширенными (nonex
tended) и расширенными (extended) сетями. В нерасширенных сетях, та
ких как LocalTalk, номер каждого узла AppleTalk уникален. Нерасширен
ные сети были единственным типом сети, определенным в AppleTalk
Лекция 2: Объединенные сети
146
Phase I. В расширенных сетях, таких как EtherTalk и TokenTalk, уникаль
ной является комбинация номер каждой сети/номер узла.
Зоны определяются управляющим сети AppleTalk в процессе кон
фигурации роутера. Каждый узел AppleTalk принадлежит к отдельной
конкретной зоне. Расширенные сети могут иметь несколько зон, которые
ассоциируются с ними. Узлы в расширенных сетях могут принадлежать к
любой отдельной зоне, которая ассоциируется с этой расширенной сетью.
Протокол поддержки маршрутной таблицы (RTMP)
Протокол, который организует и поддерживает маршрутные табли
цы AppleTalk, называется Протоколом поддержки маршрутной таблицы
(RTMP). Маршрутные таблицы RTMP содержат данные о каждой сети, до
которой может дойти дейтаграмма. В эти данные входит порт роутера, ко
торый ведет к сети пункта назначения, ID узла следующего роутера, ко
торый принимает данный пакет, расстояние до сети назначения, выра
женное числом пересылок, и текущее состояние этих данных (хорошее,
подозрительное или плохое). Периодический обмен маршрутными таб
лицами позволяет роутерам объединенных сетей гарантировать обеспече
ние непротиворечивой текущей информацией.
Протокол привязки по именам AppleTalk (Name Binding Protocol —
NBP) устанавливает связь имен AppleTalk (которые выражаются как объ
екты, видимые для сети — networkvisible entities, или NVE) с адресами.
NVE является адресуемой сетью AppleTalk услугой, такой как гнездо. NVE
ассоциируются с более, чем одним именем объектов и перечнем атрибу
тов. Имена объектов представляют собой последовательность символов,
например такую: printer@net1, в то время как перечень атрибутов опреде
ляет характеристики NVE.
Связь между NVE с присвоенными именами и сетевыми адресами
устанавливается через процесс привязки имени. Привязка имени может
быть произведена в момент запуска узла или динамично, непосредствен
но перед первым использованием. NBP управляет процессом привязки
имени, в который входят регистрация имени, подтверждение имени, сти
рание имени и поиск имени.
Зоны позволяют проводить поиск имени в группе логически свя
занных узлов. Чтобы произвести поиск имен в пределах какойнибудь зо
ны, отправляется запрос о поиске в местный роутер, который рассылает
широковещательный запрос во все сети, которые имеют узлы, принадле
жащие заданной зоне. Протокол информации зоны (Zone Information
Protocol — ZIP) координирует эти действия.
ZIP поддерживает соответствие номер сети/номер зоны в информа
ционных таблицах зоны (zone information tablesZIT). ZIT хранятся в ро
утерах, которые являются основными пользователями ZIP, однако конеч
ные узлы используют ZIP в процессе запуска для выбора своих зон и
Лекция 2: Объединенные сети
147