Заголовок – для идентификации канала передачи данных 10 бит или 6 бит

Основной принцип у магистральных сетей- лучше уничтожить какое-то количество пакетов чем повиснет данный узел.

Параметры:

1.согласованность передачи

2.согласованность скорости передачи.

3.Согласованность величины трафика.

4.Согласованность предельной величины трафика.

Скорость на канале 64 Кбит/с

Типы каналов:

1.PVC – постоянный виртуальный канал.

2.SVC – коммутируемы виртуальный канал(коммутация по первому пакету)

В сети встроена проверка контрольной суммы, если она не правильна то кадр удаляется.

58 Общая характеристика протоколов QoS.

Деляться на 2 класса :

1.Поддержка твердого QoS. Гарантированное обслуживание потоков на основе резервирования сетевых ресурсов.

2.Поддержка мягкого QoS. Нет количественной гарантии, но распределение сетевых ресурсов идет за счет определенных алгоритмов.

Протоколы твердого QoS предполагают интегрированное взаимодействие на основе IntServ. Сетевые ресурсы распределяются в соответствии с QoS запросами приложений и подчиняються политике управления полосой пропускания. Для небольших сетей/ Используется RSVP/

DiffServ занимаются протоколами мягкого QoS. Они не обеспечивают полноценного уровня в качестве, но зато просты в реализации. Нет резервирования, но есть сигнализирующие потоки. В каждом IP поле есть код, который представляет из себя либо по приоритету либо по взвешенному обслуживанию. Используются в магистральных сетях .

Кроме IntServ и DiffServ используется протокол MPLS, который отправляет пакет по маршруту с заданными параметрами.

67.СЕТИ АТМ. ПРИНЦИПЫ, ИНТЕРФЕЙСЫ И ФОРМАТЫ.

Асинхронная передача данных. Скорость до 2,4 Гбит/с. Среда передачи: оптоволокно или неэкранированная витая пара. Коммутация пакетов. Фиксированный размер кадра 53 байта.

ПРИНЦИПЫ Сеть ATM разбивает все поступающие на вход потоки данных на сег­менты длиной по 48 октетов и добавляет к ним заголовки длиной 5 октетов, со­держащие адресную информацию. Образуемые в результате единицы инфор­мации длиной по 53 октета называются ячейками. Ячейки различных источни­ков поступают в коммутатор ATM, который мультиплексирует их во времени и передает далее в едином потоке. Технология ATM ориентирована на работу с установлением соединений, т. е. она может передавать данные только по предварительно установленному соединению. Внутри одного физического канала выделяется много виртуальных соединений. Данные, принадлежащие разным потокам, различаются по идентификатору виртуального соединения - VCI. При этом, как и в се­ти Frame Relay, возможны два типа соединений PVC и SVC. Для некоторых целей удобно объединить виртуальные соединения в группы, которые называ­ла виртуальными путями и различаются по идентификатору виртуального пути - VPI.

Интерфейсы А ТМ.:

1.UNI (User-Network Interface) - интерфейс «пользователь - сеть», расположенный между сетью ATM и оборудованием пользователя;

2.DXI (Data Exchange Interface) - интерфейс между оконечным оборудованием пользователя DTE, выполняющим ряд функций ATM, и аппаратурой ATM
DSU;

3.FUNI (Frame Based User-to-Network Interface) - интерфейс между DTE и сетью ATM на скоростях DS1 (1,544 Мбит/с) и Е1 (2,048 Мбит/с);

4.NNI (Network Node Interface) - интерфейс между сетями ATM или между узлами в пределах сети ATM;

5.B-ICI (Broadband Inter-Carrier Interface) - интерфейс между ATM-сетями общего доступа.

71.управления качеством обслуживания. МеХАНИЗМЫ управления качеством обслуживания

Гарантируемыми технологией параметрами являются средняя согласованная пропускная способность и максимальная пульсация трафика, кроме этого технология ATM предоставляет трафику реального времени гарантии по задержкам передаваемых ячеек.

MES=(Dph,Eph,Oph,Rph)

Dph-фаза прогнозирования. Используется до начала передачи по QoS, с целью выбора предсказания.

Eph-фаза установки. До начала процесса или в процессе инициализации(Согласование, договора о действиях в случае превышения уровня)

Oph- Рабочая фаза. Соблюдение соглашений и договоров, установленных ранее; мониторинг QoS; Восстановительные функции; уведомление об изменениях в сети.

Rph- фаза соединения. Плановое или экстренное освобождение сетевых ресурсов, log-файлов, освобождение механизмов задействованных в передаче.

Dph=(Str,Pr,Csp,Spr)

Str-запрос информации о достигнутом уровне Qos

Pr- предсказание характеристик качества обслуживания а системе.

Csp- вычисление потенциальных отклонений.

Spr –проверка допустимости с точки зрания собственной политики доступа данного элемента.

Eph=(Md,Mech,Inm)

Md-методы достижения соглашения

Mech-механизм размещения ресурсов

Inm-механизм инициализации

Oph=(MecKn,MecKop,MecSin,MecFil,MecOpr,MecOp)

MecKn- механизм контроля характеристик

MecKop-корректирующие механизмы

MecSin- механизм синхронизации

MecFil- механизм фильтрации

MecOpr- механизм опроса

MecOp- механизм оповещения

Rph=(MecOsr,MecLog,MecSt)

MecOsr – механизм освобождения ресурсов

MecLog – механизм работы с Log-файлами

MecSt- механизм работы со статической информацией

Маршрутизаторы

Маршрутизатор является достаточно сложным устройством, который определя-ется как устройство сетевого уровня, использующее одну или несколько метрик для определения оптимального пути передачи сетевого трафика на основании информации сетевого уровня.

При их создании используются 3 основные архитектуры.

1)Однопроцессорная. Здесь на процессор возлагается весь комплекс задач, включающий: фильтрацию и передачу пакетов; модификацию заголовков пакетов; обновление таблиц маршрутизации; выделение служебных пакетов; формирование управляющих пакетов; работа с протоколом управления сетью SNMP и т.д.

Однако даже мощные RISC-процессоры не справляются с обработкой при большой загрузке.

2)Расширенная однопроцессорная. В функциональной схеме маршрутизатора выделяют модули, ответственные за выполнение ряда задач (например, работа со, служебными пакетами). Каждый такой функциональный модуль снабжается собст-венным процессором (периферийным).

3)Симметричная многопроцессорная архитектура. Здесь происходит рав-номерное распределение нагрузки на все процессорные модули. Каждый из моду-лей выполняет все задачи маршрутизации и имеет свою собственную копию таб-лицы маршрутизации. Это наиболее прогрессивная для маршрутизаторов архитек-тура.

IP-маршрутизаторы

IP (Internet Protocol) является в настоящее время наиболее распространенным (в сети Интернет). Протокол работает на сетевом уровне и именно на этом уровне принимается решение о маршрутизации.

Существует 2 подхода к выбору маршрута:

•одношаговый подход;

•маршрутизация от источника.

При одношаговой маршрутизации каждый маршрутизатор принимает участие в выборе только одного шага передачи дейтаграммы. Поэтому в строке таблицы маршрутизации указывается не весь маршрут (к получателю), а только один IP-адрес следующего маршрутизатора. Для тех адресов, которые отсутствуют в таблице, используется адрес маршрутизатора по умолчанию.

Алгоритмы построения таблиц при одношаговой маршрутизации могут быть следующими:

•фиксированная маршрутизация (таблица составляется «вручную» администратором);

•случайная маршрутизация (пакет передается в любом случайном, направлении кроме исходного);

•лавинная маршрутизация (дейтаграмма передается во все направления, кроме исходного);

•адаптивная маршрутизация (таблица маршрутизации периодически корректируется на основании сведений о сетевой топологии от других маршрутизаторов).

Протоколы адаптивной маршрутизации получили наибольшее распространение в IP-сетях. Это протоколы: RIP, OSPF, IS-IS, EGP, BGP и т.д. При маршрутизации от источника выбор маршрута производится конечным узлом или первым маршрутизатором на пути следования дейтаграммы. В IP-сетях этот метод не нашел распространения, зато широко применяется в АТМ-сетях (например, протокол PNNI).

Автономные системы

В связи с ростом сети Интернет производительность маршрутизаторов значительно снизилась. Неимоверно возрос объем трафика для поддержания маршрути-зации и выросли в объеме маршрутные таблицы. В связи с этим Интернет была разделена на ряд Автономных систем (AC) (Autonomous System). Каждая такая система представляет собой группу сетей и маршрутизаторов, управляемую уполномоченным. Это позволяет маршрутизатору внутри каждой АС использовать различные протоколы маршрутизации. Здесь используются динамические протоколы маршрутизации, определяемые как класс ЮР-протоколов (IGP–Interior Gateway Protocol– внутренний шлюзовой протокол). К этому классу относятся протоколы RIP, IS-IS и т.д.

Для взаимодействия маршрутизаторов, принадлежащих к разным АС, используется дополнительный протокол, называемый EGP–внешний шлюзовой протокол).

60.Организация VPN

Под VPN понимается технология, которая обеспечивает безопасную и качественную связь между контролируемыми группами пользователей по открытой кабельной сети.

Основными задачами технологий VPN являются обеспечение в публичной сети гарантированного качества обслуживания для потоков пользовательских данных, а также защита их от возможного несанкционированного доступа. К тому же, в Internet начинают постепенно внедряться такие технологии управления качеством обслуживания. В одном случае все функции по поддержанию VPN выполняет сеть провайдера, а корпоративные клиенты только пользуются услугами VPN. Провайдер гарантирует конфиденциальность и качество обслуживания клиентского трафика от точки входа в публичную сеть до точки выхода.

В другом случае предприятие организует виртуальную частную сеть собственными силами, за счет применения специальных VPN-продуктов в своей сети. В качестве таких продуктов могут использоваться самые различные средства: маршрутизаторы и брандмауэры с дополнительным программным обеспечением, выполняющим шифрование передаваемых данных, а также специальные программные и аппаратные средства ддя создания защищенных каналов. Однако все имеющиеся на рынке VPN продукты обеспечивают только защиту передаваемых данных, не предоставляя никаких способов поддержания заданного качества транспортого обслуживания.

Гарантии качества обслуживания. Администраторы корпоративных сетей хотят иметь определенные гарантии качества обслуживания и это отражается в соглашении об уровне услуг - Service Level Agreement, SLA. Такое соглашение заключается между предприятием и провайдером публичной сети, услуги которой используются для построения виртуальной частной сети. Предметом соглашения являются характеристики качества транспортного обслуживания: средняя пропускная способность соединения двух точек виртуальной частной сети, максимально допустимый уровень пульсации трафика в этом соединении, средняя и максимальная величина задержек пользовательских пакетов, максимально допустимый процент потерянных кадров, коэффициент готовности транспортных услуг, отражающий долю времени в течение которого транспортные услуги были доступны клиенту, и т. д. Наиболее важными считаются следующие:

•100%-ю доступность сетевой магистрали провайдера;

•высокую доступность сервера RAS для удаленных пользователей;

•гарантированную пропускную способность соединений;

•обеспечение всех характеристик между двумя точками подключения корпоративной сети.

Основным приемом, с помощью которого провайдеры решают эти задачи является постоянный мониторинг собственных сетей для статистического анализа работы сети. Замеры на реальной сети служат отправной точкой для -количественных значений гарантируемых характеристик. Пользователи услуг VPN также должны иметь инструменты для контроля действительных параметров качества услуг.

Методы управления качеством обслуживания

Сегодня существует немало технологий, способных предоставлять дифференцированное качество обслуживания (например, DiffServ, FR и ATM). Гарантируемыми технологией параметрами являются средняя согласованная пропускная способность и максимальная пульсация трафика, кроме этого технология ATM предоставляет трафику реального времени гарантии по задержкам передаваемых ячеек.

Приоритетное обслуживание. В повсеместно используемой сегодня версии протокола IPv4 предусматривается единственный механизм для организации дифференцированного обслуживания, который основан на поле типа сервиса (Type Of Service, TOS) в заголовке IP-пакета. Три бита этого поля позволяют задать 8 уровней приоритета пакета, а значит, и разбить весь трафик на 8 классов. Современные маршрутизаторы позволяют администратору использовать приоритеты поля TOS для организации различных классов обслуживания. Хотя правила обслуживания этих классов могут быть различными, чаще всего на практике используется алгоритм так называемого "взвешенного справедливого обслуживания" (Weighted Fair Queuing, WFQ), когда из очереди каждого приоритета маршрутизатор периодически выбирает определенное число пакетов, соответствующее весу данного приоритета в общем трафике. Основной проблемой при использовании приоритетов пакетов является выработка согласованной политики настройки всех маршрутизаторов сети, которая в результате должна д

авать определенное качество обслуживания каждому классу трафика между конечными точками сети. Проще всего реализовать такую политику одному провайдеру в пределах контролируемой части сети, что и происходит сегодня в частных IP-сетях. Механизм приоритетов поля TOS получил дальнейшее развитие в комплексе спецификаций IETF дифференцированного обслуживания (Differentiated Services, DS). Эти спецификации расширяют поле приоритета в пакетах IPv4 и класса трафика в пакетах IPv6 до одного байта DS, в котором приоритет (класс трафика) задается уже шестью битами.

Резервирование полосы пропускания. Следует подчеркнуть, что в спецификациях DS термин "дифференцированное обслуживание" используется в узком смысле и противопоставляется "интегрированному обслуживанию". При этом под дифференцированным обслуживанием понимается приоритетная обработка пакетов без резервирования полосы пропускания в маршрутизаторах сети, а под интегрированным обслуживанием - с резервированием. Примером технологии интегрированного обслуживания является протокол резервирования ресурсов RSVP (Resource reSerVation Protocol).

В соответствии с протоколом RSVP узел-источник при передач» данных, требующих определенного нестандартного качества обслуживании (например, постоянной полосы пропускания для передачи видеоинформации), посылает по сети узлу назначения специальное RSVP-сообшение, называемое сообщением о пути - path. Это сообщение содержит метку потока - признак, размещаемый в заголовке пакета и указывающий принадлежность данного пакета потоку, для которого требуется обеспечить заданные параметры обслуживания, отличные от принятых по умолчанию. Кроме того, сообщение path содержит требования к пропускной способности для данного потока. При прохождении сообщения path через сеть в нем фиксируется последовательность маршрутизаторов, лежащих на пути от узла-отправителя до узла назначения. На основании полученной информации узел назначения, используя маршрутизацию от источника, отправляет ответное сообшение resv, которым он запрашивает у всех промежуточных маршрутизаторов определенную пропускную способность для данного потока. Маршрутизатор, получивший сообщение resv, проверяет свои ресурсы, чтобы выяснить, может ли он выделить требуемую пропускную способность. Если нет, то маршрутизатор запрос отвергает. Если же да, то маршрутизатор настраивает алгоритм обработки пакетов таким образом, чтобы указанному потоку всегда предоставлялась требуемая пропускная способность.

При использовании протокола RSVP с целью резервирования пропускной способности для потоков VPN возникает одна проблема. Конечному узлу разрешается выполнять весьма опасное с точки зрения провайдера действие: он получает возможность управлять пропускной способностью сети провайдера. Эта проблема может быть решена с помощью другого варианта применения протокола RSVP, когда маршрутизаторы при получении запроса от конечного узла проверяют сначала его допустимость. Для этого они обращаются к специальному серверу правил, находящемуся в сети провайдера. Если правила разрешают, например, данному пользователю в данный день недели и в данное время запрашивать определенный объем пропускной способности для данного приложения, то маршрутизатор принимает запрос, а если нет - то отвергает.

Для организации интегрированного обелуживания используется и сравнительно новый протокол MPLS (Multiprotocol Label Switching), который решает задачу резервирования пропускной способности в связке с протоколом RSVP. Этот протокол, помимо поддержки качества обслуживания, преследует и другую цель - повышение производительности продвиженяя IP-пакетов через маршрутизаторы за счет использования техники коммутации на основе локальных меток (подобный метод применяется в Х.25, frame relay и ATM). С помощью MPLS в IP-сети подерживается виртуальный канал, а резервирование необходимой для него полосы пропускания выполняется с помощью протокола RSVP.

Управление потоками. Еще одним способом поддержания заданного качества обслуживания является управление потоками данных, поступающих от приложений, на основании механизма окна, встроенного в протокол TCP. Изменяя величину окна, можно повлиять на загрузку сети. В стандартном варианте этим механизмом пользуются либо конечный узел, либо маршрутизатор в случае их перегрузки.

Делегирование полномочий

И IP-сеть может использовать механизмы обеспечения качества обслуживания, имеющиеся в транспортных технологиях нижнего уровня, над которыми работает протокол IP. У многих провайдеров IP-сети действуют сегодня поверх сетей ATM и FR, поэтому можно воспользоваться присущими этим сетям возможностями по резервированию полосы пропускания и обеспечению других параметров качества обслуживания. Для этого достаточно иметь механизм отображения параметров качества обслуживания канала пользователя уровня IP на параметры качества обслуживания виртуального канала ATM или FR

Модель АТМ

Рекомендация МСЭ-Т 1.121 определяет модель взаимосвязи протоколов ISDN, состоящей из трех плоскостей: управления, пользователя и администрирования - и четырех уровней: физического, ATM, AAL и верхних уровне, Плоскости следует рассматривать как комплекс соответствующих процедур^ протоколов. Эта модель отличается от эталонной модели ВОС тем, что явля трехмерной.

Плоскость управления (С) несет ответственность за установление, освобож-дение сетевых соединений и управление ими. При использовании PVC эт( плоскость не применяется. Плоскость пользователя (U) обеспечивает передачу информации пользователя, управление потоком и выполнение операций noi восстановлению после ошибок. Плоскость администрирования (М) выполняет две функции: управление другими плоскостями и управление уровнями.

В плоскости С на верхних уровнях действует протокол, отвечающий за установление соединений в сети ATM, стандартизованный в 0-2931 (разновидность Q.931). Плоскость U содержит протоколы, специфичные для • пользователя и прикладной программы, например, TCP/IP и FTP типичные протоколы пользователя. Протоколы плоскости U привлекаются только в том случае, если плоскость С успешно установила соединение или соединение бьшо установлено заранее.

Плоскость М обеспечивает необходимые услуги административного управления и реализуется с интерфейсом локального административного управления - LMI. В плоскости М могут содержаться протоколы SNMP и CMIP.

К плоскости М относится также локальный интерфейс управления -j ILMI, предложенный ATM Forum. Стандарт исходит из того, что каждое устройство ATM поддерживает как минимум один UNI и для каждого UNI -имеет элемент административного управления - UME. Элементы UME обмениваются между собой информацией административного управления.

Для ILMI зарезервирован виртуальный канал с VPI = 0 и VCI = 16. , Информация ILMI содержит данные о состоянии и конфигурации соответст- ] вующих UNI. Эта информация организована в виде информации базы данных \ MIB и содержит данные физического уровня, данные уровня ATM, статистику уровня ATM, данные по VPI и VC1, а также адресную информацию. Объекты этих групп могут относиться как к системе, так и к отдеьным физическим интерфейсам или виртуальным соединениям

Физический уровень содержит два подуровня: сходимости передачи ТС и физической среды-РМ. Подуровень ТС выполняет следующие ф-ии:

•генерацию кадров в соответствии с типом используемой среды передачи

•ормирование кадров в соответствии с требованиями подуровня РМ, а также расформирование кадров и извлечение из них ячеек АТМ

•разграничение кадров, т.е. определение границ ячеек

•генерацию контрольной последовательности кадров, передаваемых по физической среде, а также проверку принятых кадров.При этом по возможости производится коррекция ошибок, а если ошибки не могут быть исправлены, кадр стирается;

•корректировку скоростей передачи ячеек, т. е. вставку и удаление пустых ячеек для обеспеченя соответствия между потоком ячеек АТМ и скоростью передачи физической среды.

Маршрутизация в ATM

Управление процессами маршрутизации является важнейшей функцией сетевого уровня. Проблема маршрутизации в сетях ATM значительно усложнена из-за того, что, хотя ATM является сетью, ориентированной на соединения, она должна поддерживать большое количество служб, обеспечивающих обмен информацией без установления соединений.

К настоящему времени предложено несколько различных технологий маршрутизации для ATM. При решении проблемы многопротокольной перед* чи данных через B-ISDN на технологии ATM (MPOA) определен стандартный подход к поддержке протоколов IP, IPX и др. - передача пакетов должна осу ществляться с помощью коммутаторов ATM, а вычисление маршрута - на <№ дельном сервере. Синхронизация функционирования коммутаторов и сервере маршрутов обеспечивается за счет работы специальных программ. Централи:* ция вычислений маршрутов в МРОА приводит к уменьшению сложности п риферийных устройств.

На рисунке 6.4 приведен пример типичной конфигурации системы, охват вающей устройства пользователя, маршрутизаторы и узлы сети ATM

Приведенная конфигурация сохраняет изолированность оборудования поль.. вателя от операций сети ATM, не требуя встраивания технологии ATM в архитек туру рабочей станции пользователя. Уровень AAL и вышерасположенные уровни в узле ATM не употребляются для передачи данных пользователя (плоскость U)j Протоколы и их заголовки, выдаваемые оборудованием пользователя, принимав ются маршрутизатором. Заголовки уровней звена данных и физического (3 и Ф ui рис. 6.4), используемые на локальном интерфейсе «компьютер - маршрутизатор»! удаляются маршрутизатором. Заголовок сетевого уровня (С) используется маршрутизатором для определения адреса получателя в адресуемом компьютере (этот заголовок, например, может быть заголовком датаграммы IP, а адрес получателя - адресом 1Р).Маршрутная таблица, хранимая в маршрутизаторе, распозна ет по заголовку сетевого уровня, что следующим узлом, который будет обрабаты вать датаграмму, является узел ATM. Маршрутизатор разбивает длинную дата-грамму IP на короткие сегменты по 48 октетов, добавляет к ним 5-октетные заголовки, образуя тем самым 53-октетную единицу информации, называемую в ATM ячейка (операция инкапсуляции), и передает ее узлу ATM.

Ячейки, содержащие датаграмму IP, заголовки верхних уровней и информации пользователя передаются через сеть ATM на удаленный интерфейс «пользователь-сеть» (UNI) к удаленному маршрутизатору. Здесь происходит обратный процесс декапсупяция - ячейки собираются в исходную датаграмму, обрамляются заголовками и концевиками уровня звена данных и передаются оконечному устройству пользователя, а затем через уровни этого устройства до оконечной программы пользователя.