Часть III. Как устроены коммутируемые пакеты?

Продолжение Начало в CW-R ##20,26

Александр Крейнес

В прошлый раз рассуждая о сетях с коммутацией пакетов, мы не слишком утруждали себя вопросом о том, каким именно образом упаковывается в пакеты пересылаемая от точки к точке информация. Между тем этот вопрос достоин специального рассмотрения, поскольку выбор конкретного способа формирования пакетов, или, по-другому, протокола информационного обмена, может оказать существенное влияние на скорость и надежность работы сети.

Итак, рассмотрим протоколы, которые могут применяться для обеспечения информационного обмена в международных сетях. Еще раз отметим (в предыдущей заметке об этом уже говорилось), что коммутация пакетов применяется в основном при пересылке данных; для голосового обмена чаще всего используется коммутация цепей, когда между начальной и конечной точкой устанавливается постоянное соединение.

Самым старым среди общепринятых протоколов, но все же довольно часто используемым, является протокол X.25. Помимо почтенного возраста (а, возможно, благодаря ему), этот протокол имеет еще одно несомненное достоинство - весьма широкое распространение. Именно поэтому можно сказать, что любая международная сеть должна обязательно предусматривать работу с X.25. Можно использовать и другие протоколы, однако X.25 должен присутствовать непременно - существуют страны, где из всех протоколов информационного обмена с коммутацией пакетов доступен только X.25. Используя X.25, можно передавать разнородную информацию по одним и тем же линиям, тем самым экономя пропускную способность, что весьма важно для международных сетей. Протокол X.25 отличает высокая надежность: пересылаемые пакеты проверяются на наличие ошибок и тем самым удается использовать для передачи информации дяже самые низкокачественные линии.

Тем не менее надо сказать, что X.25 - все-таки чересчур старый протокол; он не может обеспечить все потребности современных сетей. К настоящему времени появился целый ряд новых протоколов для пакетной коммутации.

Наибольший интерес сейчас, пожалуй, вызывают сети frame relay (буквально: передача кадров). Этот протокол можно использовать поверх любого другого: кадры соответствующих протоколов снабжаются двухбайтным заголовком - адресом узла назначения и двухбайтной контрольной суммой. Длина полезной информации кадра frame relay может составлять до 4000 байт. Такие кадры затем направляются по коммутируемой сети, причем промежуточные узлы не передают подтверждений о приеме/передаче кадра и не проверяют ошибки. Отказавшись от обработки кадров на промежуточных узлах, скорость передачи данных удалось повысить примерно в десять раз; в результате сети frame relay позволяют обеспечить пропускную способность до 2 Мбит/с. Появление идеологии frame relay стало возможным благодаря нескольким обстоятельствам. Во-первых, заметно выросла надежность передачи информации по линиям связи, поэтому теперь необязательно проверять успешность каждого акта передачи. Во-вторых, frame relay в значительной степени используется для передачи данных от одной локальной сети к другой; интеллектуальные протоколы локальных сетей обладают достаточными возможностями для выявления ошибок.

Число компаний, предоставляющих услуги frame relay, быстро растет. Интерес к этой технологии весьма велик, а позволить себе корпоративную сеть frame relay могут только самые крупные компании. Сети frame relay общего пользования часто применяются в качестве магистралей между региональными корпоративными сетями.

Следующим шагом на этом пути будет использование ATM (Asynchronous Mode Transfer). Хотя эта технология пока не нашла широкого применения в международных сетях, тем не менее мы несколько слов скажем и о ней, поскольку работа с ATM позволяет достичь пропускной способности от 50 Мбит/с до 1 Гбит/с. Это главное, но не единственное достоинство ATM. Весьма важно и то, что ATM - это технология, которая главным образом может быть использована в международных сетях, LAN и WAN, - факт, который в перспективе позволяет надеяться на создание единой Среды передачи данных. ATM достигает большой скорости в первую очередь за счет использования коротких пакетов (в этой технологии они называются ячейками) фиксированной длины (53 байт). Первые пять байт ячейки составляют заголовок, где содержится адрес назначения, информации о типе данных и кое-что еще. Остальные 48 байт - полезная информация. Общий поток передаваемых данных разбивается на кадры (независимо от того, какую смысловую нагрузку несут данные конкретного кадра), к кадру добавляется заголовок - и подготовленная таким образом информация передается по сети. На месте назначения кадры собираются воедино, и поток информации передается дальше под тем протоколом, в соответствии с которым он был закодирован. Принципиальное отличие ATM от frame relay состоит в том, что во frame relay кадры передаются целиком, а в ATM - разбиваются на короткие ячейки фиксированной длины.

Почему именно фиксированная длина ячеек помогает обеспечить высокую скорость передачи? Дело в том, что при таком подходе сетевое оборудование освобождается от необходимости определять реальную длину пакета. Кроме того, вся электроника коммутирующего оборудования может быть специально настроена на использование кадров конкретной длины.

Представим себе такую ситуацию. Где-то в джунглях Гурундувайо находится филиал компании "Сникерс, Стикерс энд Скутерс". Сотрудники филиала пользуются телефонной и факсимильной связью, а также сетями X.25 и frame relay для передачи данных. Однако ближайшая точка входа в сети общего доступа имеется только в соседней стране - Лямблии. Как быть? Благодаря современным интегрированным коммутаторам, становится возможной передача разнородных информационных потоков (часть из них может использовать коммутацию линий, а часть - коммутацию пакетов) по одной и той же линии Т1/E1, разделяя суммарную пропускную способность линии между разными потоками. Такой коммутатор устанавливается в филиале компании, а второй конец линии подключается к оборудованию точки входа в сети общего доступа. При этом филиалу компании удается полностью обеспечить свои информационные потребности, используя всего одну линию Т1/E1 (или даже ее часть).