3.1.2. Сети Х.25 - хороший выбор при плохих каналах
Технология сетей Х.25 - самая старая из стандартных технологий построения территориальных сетей с коммутацией пакетов. Об этом говорит и ее название "Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования". Стандарт Х.25 был разработан комитетом МККТТ для предоставления терминалам доступа к многочисленным удаленным мейнфреймам через сеть коммутации пакетов.
92
Основная особенность технологии Х.25 - ее ориентация на каналы низкого качества. При использовании каналов с вероятностью искажения бита даже в 10-3 сети Х.25 хорошо справляются со своей задачей. Достигается это за счет того, что стек протоколов Х.25 - трехуровневый, и на двух уровнях - канальном и сетевом - работают протоколы с установлением соединения и исправлением ошибок.
Канальный уровень, образованный протоколом LAP-B, устанавливает соединения между соседними коммутаторами сети или между конечным узлом и коммутатором сети. Сетевой уровень, носящий название Х.25 как и вся технология, также устанавливает соединение, но только через всю сеть между конечными абонентами. Каждый из этих протоколов нумерует кадры, следит за их своевременной доставкой и организует повторную доставку в случае потерь кадров или искажения в них данных.
Для действительно зашумленных каналов такой подход дает свои положительные результаты - сервисы верхних уровней корпоративных сетей получают надежный канал, связывающий локальные сети или отдельные компьютеры на больших территориях. Однако, как правило скорость доступа к сетям Х.25 невелика - наиболее типичной являются скорости от 2.4 Кб/с до 19 Кб/с, обеспечиваемые асинхронными и синхронными модемами. Гораздо более редко встречаются сети Х.25, предоставляющие доступ со скоростями до 384 Кб/с (имеется упоминание о европейских сетях Х.25 со скоростью доступа 2 Мб/с).
Медлительность сетей Х.25 во многом определяется как раз наличием в стеке двух медленных протоколов. Протоколы с установлением соединения и восстановлением кадров всегда работают медленнее, чем протоколы дейтаграммного типа, которые на потери кадров вообще не обращают внимание, а с искаженными кадрами поступают просто - уничтожают в приемном буфере. Поэтому коммутатор Х.25 не может быстро передать пришедший кадр канального уровня на выходной порт, хотя сама техника коммутации у него такая же, как у коммутаторов АТМ или framerelay - техника коммутации на основе номера виртуального канала, рассмотренная вкратце в разделе 2.4. Пришедший кадр нужно освободить от данных в заголовке LAP-B, сформировать новый заголовок и заново пересчитать контрольную сумму, так как кадр передается следующему коммутатору в рамках другого соединения LAP-B, со своими текущими параметрами.
В результате, при использовании технологии Х.25 даже на высокоскоростных и незашумленных оптоволоконных каналах сеть Х.25 будет работать принципиально медленнее, чем, например, сеть framerelay, в которой работает только протокол канального уровня, к тому же не занимающийся восстановлением кадров.
Трехуровневый стек Х.25 оказывается ненужным на незашумленных каналах связи, так как в этом случае канальный протокол LAP-B выполняет свою работу практически вхолостую - канал и так имеет показатель искажения бита в районе 10-8 - 10-9, результат, который добивается протокол LAP-B за счет реализации сложных процедур восстановления кадров.
Поэтому область применения технологии Х.25 достаточно хорошо очерчена кругом первичных каналов низкого качества, которых к сожалению еще так много работает в нашей стране - практически на большей части территории России за исключением столичного региона, нескольких крупных городов и территорий, через которые проходят магистральные каналы типа Москва - Владивосток.
93
Распространенность сетей Х.25 у нас достаточно хорошая. Наиболее крупным провайдеров услуг этих сетей во всероссийском масштабе являются компании "Глобал Один" (Sprint + DeutscheTelekom), РОСПАК. РОСНЕТ.
Сети Х.25 предоставляют сервис как постоянных виртуальных каналов, так и коммутируемых. Кроме того, сети Х.25 могут быть полезны для организации удаленного доступа низкоскоростных абонентов, так как в них стандартизована схема подключения таких абонентов через специальный элемент сети - PAD, который собирает асинхронные потоки от разрозненных терминалов и отправляет их затем в пакетах через более скоростные синхронные каналы по сети Х.25 в локальные сети предприятия.
3.1.3. Гарантированная пропускная способность в сетях framerelay
Технология framerelay начинает занимать в территориальных сетях с коммутацией пакетов ту же нишу, которую заняла в локальных сетях технология Ethernet. Их роднит то, что они предоставляют только базовый транспортный сервис, доставляя кадры в узел назначения без гарантий, дейтаграммным способом или как принято говорить в англоязычной среде - методом besteffort, "с максимальным старанием". Однако, если кадры теряются, то сеть framerelay, как и сеть Ethernet, не предпринимает никаких усилий для их восстановления. Отсюда следует простой вывод - полезная пропускная способность сервисов верхнего уровня в сетях framerelay будет зависеть от качества каналов и методов восстановления пакетов на уровнях стека, расположенного над протоколом framerelay. Если каналы качественные, то кадры будут теряться и искажаться редко, так что скорость восстановления пакетов протоколом TCP или NCP будет вполне приемлема. Если же кадры искажаются и теряются часто, то полезная пропускная способность в сети framerelay может упасть в десятки раз, так, как это происходит в сетях Ethernet при плохом состоянии кабельной системы.
Поэтому сети framerelay неразрывно связаны с оптоволоконными кабелями, по крайней мере на магистральных каналах "коммутатор - коммутатор". Каналы доступа могут быть и на витой паре, но используемая на них аппаратура передачи данных должна обеспечить приемлемый уровень искажения данных - не ниже 10-6.
Стек технологии framerelay поддерживает один основной протокол канального уровня, который работает подобно протоколам Х.25 и АТМ на основании технологии коммутации виртуальных каналов. Соединение устанавливается только между конечными абонентами сети, соседние коммутаторы между собой соединения не поддерживают. Простые процедуры обработки кадра в коммутаторе, а также достаточно высокие скорости каналов - до 2 Мб/с - обеспечивают низкий уровень задержек кадров и хорошую реактивность сети при передаче всплесков интенсивности трафика. Из-за этого сети framerelay пользуются популярностью при передаче трафика, чувствительного с задержкам - например, трафика протокола SDLC, имеющего очень небольшие величины тайм-аутов и поэтому плохо работающего на сетях в задержками, или голосового трафика.
Еще одна принципиальная особенность сетей framerelay - гарантии качества обслуживания, которых нет в сетях Х.25 или TCP/IP. Правда, по сравнению с технологией АТМ, здесь поддерживается пока один вид трафика - пульсирующий. Для каждого виртуального соединения абонент сети должен задать два параметра:
1.
CIR (CommittedInformationRate) - средняя скорость, с которой сеть согласна передавать данные пользователя;
94
2.
CBS (CommittedBurstSize) - максимальное количество битов, которое сеть согласна передать от этого пользователя за интервал времени Т, то есть максимальный всплеск. Если эти величины определены, то время Т определяется формулой T = CBS/CIR.
Если сеть согласна с запрашиваемыми параметрами, то она гарантирует их поддержание в течение всего времени существования виртуального канала.
На величины задержек сеть framerelay гарантий не дает, и это основное ограничение, которое сдерживает применение этих сетей для передачи голоса. Передача видеоизображения тормозится и другим отличием сетей framerelay от АТМ - низкой скоростью доступа в 2 Мб/с, что часто недостаточно для передачи видео.
Гарантии средней пропускной способности делают сети framerelay очень заманчивыми для образования в них дешевой замены выделенным цифровым каналам - постоянных виртуальных каналов, но, в отличие от таких же каналов в сетях Х.25, с гарантированной пропускной способностью. Стоимость постоянного виртуального канала в сети framerelay существенно меньше стоимости выделенного канала той же пропускной способности. Примером могут служить данные компании InfoneticsResearch о сравнительной стоимости услуг разных транспортных территориальных сервисов.
Стоимость канала связи между Сан-Хосе и Сан-Франциско - 60 миль (в $ US)
Количество часов в месяц
0
10
20
40
60
80
100
Выделенный канал (56 Кб/с)
435
435
435
435
435
435
435
ISDN (128 Кб/с)
29
160
254
413
533
653
751
Аналоговый коммутируемый канал (традиционная телефонная сеть)
15
85
137
253
326
399
460
FrameRelay (56 Кб/с)
250
250
250
250
250
250
250
Обычно доступ к сети осуществляется каналами с большей пропускной способностью, чем CIR - пропускная способность канала должна быть равна по крайней мере величине CBS/T. Но при этом пользователь платит не за пропускную способность канала, а за заказанные величины CIR и CBS.
Рис.3.6. Пример использования сети framerelay
95
Для управления потоком кадров в сетях framerelay используются механизмы оповещения конечных пользователей о том, что в коммутаторах сети возникли перегрузки (переполнение необработанными кадрами). Бит FECN (ForwardExplicitCongestionBit) кадра извещает об этом принимающую сторону. На основании значения этого бита принимающая сторона должна с помощью протоколов более высоких уровней (TCP/IP, SPX и т.п.) известить передающую сторону о том, что та должна снизить интенсивность отправки пакетов в сеть.
Бит BECN (BackwardExplicitCongestionBit) извещает о переполнении в сети передающую сторону и является рекомендацией немедленно снизить темп передачи. Бит BECN обычно отрабатывается на уровне устройств доступа к сети framerelay - маршрутизаторов, мультиплексоров и устройств CSU/DSU.
В общем случае биты FECN и BECN могут игнорироваться. Но если конечный пользователь нарушает условия, определяемые параметрами его соединения CIR и CBS, то сеть может просто отбрасывать (не передавать) "избыточные кадры" пользователя, выходящие за рамки договоренностей. Для этого в кадре имеется бит DE (DiscardEligible) - "удаление желательно", который устанавливается при превышения конечным узлом максимальной интенсивности трафика. И если в коммутаторе сети возникает перегрузка, то он может отбрасывать кадры с установленным битом DE.
Наиболее распространенный вид сервиса в сетях framerelay - сервис постоянных виртуальных каналов. При этом очень часто пользователи заказывают самый дешевый вид сервиса - канал с нулевой средней скоростью. При этом все кадры пользователя помечаются первым же коммутатором сети как "подлежащие удалению при переполнении", но если сеть провайдера недогружена, то все кадры благополучно доходят до точки назначения.
Сервис динамически коммутируемых каналов также определен в стандарте технологии framerelay, но он предлагается провайдерами этих сетей гораздо реже. Провайдеры объясняют это тем, что спрос пользователей на такие услуги гораздо ниже, чем на постоянные виртуальные каналы.
Сервис framerelay в большинстве стран мира обычно предоставляют те же операторы, которые эксплуатируют сети Х.25. В нашей стране ситуация складывается несколько иная - наряду с традиционным крупным провайдером "Глобал Один" сервис framey предлагают новые компании, которые создали первичную сеть каналов на основе оптоволокна, или же арендуют такие каналы. К таким компаниям относятся уже упомянутые "Макомнет", "Голден Лайн", компания "Совам телепорт". Большая часть производителей выпускает сейчас коммутаторы, которые могут работать как по протоколам Х.25, так и по протоколам framerelay.
В целом в ближайшие 5 лет framerelay будет оставаться наиболее популярной технологией для объединения локальных сетей. Об этом говорит быстрый рост доходов, полученных во всем мире от предоставления услуг сетей framerelay в миллиардах долларов (по данным журнала Datacommunications):
1994
1995
1996
1997 (прогноз)
Framerelay
0.231
0.647
1.280
2.650
X.25
2.5
2.7
2.8
2.9
Выделенные каналы
12.475
13.224
14.020
14.850
96
Результаты опроса более 200 специалистов по корпоративным сетям показывают, что затем ситуация может измениться в пользу АТМ, так как к 1999 году более 25% опрошенных собирается строить корпоративную магистраль на сервисах АТМ, в то время как процент собирающихся строить ее к этому сроку на других технологиях резко падает
3.1.4. Сети АТМ в реальной жизни
По мнению Вице президента компании BayNetworks Питера Джорджа ATM будет если не самой значительной, то одной из самых значительных и важных технологий, которые эта компания продвигает. Большая часть инвестиций будет вкладываться в построение магистралей ATM. Следующей стадией станет внедрение ATM в распределенные сети. Но до рабочего места ATM дойдет еще очень нескоро. И одна из причин, почему это займет больше времени, чем предполагалось, связана с появлением новых технологий, таких, как GigabitEthernet, которая гораздо дешевле. Эти технологии будут сосуществовать с ATM.
Сегодня технология АТМ ликвидировала большую часть своих задолженностей по стандартам - базовое ядро стандартов принято и работает в оборудовании основных производителей. Для территориальных коммутаторов это в первую очередь оборудование таких компаний как Stratacom (ныне подразделение Cisco), Nortel, Newbridge и ряда других.
И, хотя не все стандарты еще приняты, особенно в области взаимодействия АТМ с цифровыми телефонными сетями и цифровыми выделенными каналами, медленное распространение этой технологии в территориальных сетях объясняется другими факторами, в первую очередь гигантским объемом капиталовложений и наличием альтернативных сетей - тех же сетей ISDN для телефонии и сетей framerelay и Х.25 для 97
компьютерного трафика. Однако, бурный рост популярности Internet подстегивает крупных провайдеров к развертыванию сетей АТМ на своих магистралях, так как сети framerelay с их 2-х мегабитными скоростями справляются только с обслуживанием периферии Internet, но никак не ее магистрали, на которой объем трафика удваивается все с меньшими интервалами - 9 месяцев, полгода, 4 месяца. Очевидно из-за обслуживания Internet основной объем передаваемого по сетям АТМ трафика относится к компьютерному типу.
Ежегодный рост рынка на 30% - 40% - это твердый успех продукта или технологии и медленно, но верно технология АТМ завоюет свое место под солнцем.
Сегодня услуги территориальных сетей можно получить и в США, и в Европе, и в России. Правда территориальный охват в перечисленной последовательности районов мира убывает по мере приближения к концу списка, а цены растут. Так, в США услуги сервисов АТМ предоставляют практически все крупные провайдеры: AT&T, Sprint, MCI, MFS, UUNET и ряд других.
Пример ценовой политики одного из лидеров, компании AT&T, опубликован в журнале Network, July, 1997, стр. 44. Объединение 3-х центральных сетей и 4-х отделений гипотетической компании с помощью сервиса АТМ обойдется компании в $20 572 в месяц, причем эта цена складывается из следующих компонент:
•
семь портов T1 для доступа к магистрали провайдера: $15 400;
•
три постоянных виртуальных канала со средней скоростью 768 Кб/с: $4500;
•
80 часов использования коммутируемых виртуальных каналов со средней скоростью 256Кб/с: $672.
Магистраль построена на каналах и коммутаторах скорости OC-12 (аналог STM-4) 622 Мб/с и помогает провайдеру справляться с удваивающимся каждые три месяца объемом передаваемого трафика.
Практически все национальные телеоператоры развитых европейских стран также предоставляют услуги публичных сервисов АТМ. В этот ряд входят British Telecom, Deutsche Telekom, Finnet Group, France Telecom, Swiss Telecom, Telecom Italia, Telefonica de Espana и другие. В основном предоставляется сервис CBR для телефонного трафика и 98
VBR для всех остальных. Часто сервис АТМ оказывается дешевле сервиса framerelay, если посчитать стоимость одного Мб/с в месяц. Так, постоянный виртуальный канал АТМ в Финляндии стоит $300 за Мб/с в месяц, а постоянный виртуальный канал framerelay - $1000.
В России сети АТМ также появились, но пока не в общегосударственном масштабе. Имеются примеры построения всей корпоративной сети АТМ на сравнительно небольшой территории - например, сеть Меткомбанка в г. Череповце, сеть банка "Менатеп" в г. Москве. Такие сети только недавно вступили в строй и находятся на начальном этапе эксплуатации.
Публичные услуги АТМ пока в масштабах города собираются в ближайшее время предоставлять ряд операторов. В Москве это компании "МТУ-Информ" и "ПТТ-Телепорт Москва", в Новгороде - "Новгородтелеком". Ценова политика этих компаний пока неизвестна.
|