В основу системы адресации и плана нумерации абонентов в ISDN положены системы адресации и план нумерации, принятые в телефонной связи.
Под номером абонента понимается идентификатор абонентского пункта (АП) пользователя ISDN. Адрес абонента включает в себя номер АП и дополнительную адресную информацию. Структура адреса ISDN состоит из четырех секций (рис. 4)
Рисунок 4. Структура адреса ISDN
Международный номер включает в себя код страны. Международный номер имеет до 15 десятичных цифр. В подадресе ISDN, состоящем из 32-х десятичных цифр, указывается номер одного из имеющихся компонентов АП ISDN. Длина подадреса в 32 десятичных числа определяется требованиями адресации при взаимодействии вычислительных машин в сетях ЭВМ в соответствии с моделью ВОС.
6.2 Интерфейсы и протоколы
Интерфейсы и протоколы.
Эффективная работа современных вычислительных устройств во многом зависит от взаимодействия различных компонентов не только друг с другом, но и со средой ИТ. Важную роль в обеспечении такого рода взаимодействия играют аппаратные интерфейсы, отличающиеся скоростью и расстоянием, на которое передаются данные, а также удобством использования.
По сути, интерфейс есть не что иное, как средство связи двух устройств между собой. Говоря об интерфейсе, как правило, имеют в виду кабели или разъемы, а также параметры напряжения, частоты, сигналов и проч. Иногда под термином «интерфейс» подразумевают не только физические характеристики линии связи, но и набор команд, с помощью которых устройства взаимодействуют друг с другом, что на самом деле является протоколом. На практике возможны различные комбинации протоколов и интерфейсов, благодаря чему удается добиться оптимальных параметров работы вычислительной системы.
Использование в корпоративной инфраструктуре ИТ современных дисковых подсистем хранения информации требует, чтобы интерфейсы могли обеспечить такие характеристики, как высокая скорость передачи данных, надежность, простота обслуживания и применения, передача информации на большие расстояния. Для их создания и совершенствования создаются группы разработчиков, куда входят, как правило, те, кто использует эти интерфейсы для своих задач (производители систем хранения, жестких дисков, наборов интерфейсных микросхем и т. д.). К числу таких групп относятся Storage Networking Industry Association (SNIA), Serial ATA Working Group, SCSI Trade Association и др.
При создании нового интерфейса учитывается возможность его совместимости с существующей периферией, дабы обеспечить плавную миграцию оборудования на новые технологии и защитить инвестиции в уже выпущенные устройства. От разработки интерфейса до его коммерческого применения проходит достаточно большой промежуток времени, в течение которого специалисты производят отладку и занимаются утверждением спецификации. Заключительной стадией процесса является утверждение Американским национальным институтом по стандартизации (ANSI).
Интерфейс SCSI
При всем разнообразии имеющихся интерфейсов наиболее широкое применение в области систем хранения данных (СХД) получили SCSI, Fibre Channel и SATA.
Параллельный интерфейс Small Computer Systems Interface (SCSI) является стандартом для высокопроизводительных и надежных систем хранения уже около 20 лет. Разработанный в середине 80-х гг. прошлого столетия, он совершил настоящую революцию в области технологии подключения и взаимодействия различного оборудования — стал первой интеллектуальной системной шиной, позволяющей обеспечивать совместное функционирование разнообразных периферийных устройств, включая жесткие диски, приводы CD-ROM, принтеры, сканеры, ленточные накопители и т. д. Одновременно с созданием его аппаратной части был разработан одноименный протокол, т. е. набор команд, с помощью которых различное оборудование может взаимодействовать друг с другом.
В настоящее время SCSI позволяет подключать до 16 устройств к аппаратным платформам серверов и рабочих станций, причем работающих под управлением различных операционных систем (ОС). Одна из причин широкого распространения интерфейса SCSI заключается в том, что он не накладывает каких-либо ограничений на связь между контроллером и периферийным устройством. По шине SCSI к серверу могут подключаться как внешние, так и внутренние устройства. Более того, при необходимости одно периферийное устройство способно предоставлять свои ресурсы сразу нескольким серверам, если они подключены к общему интерфейсу SCSI.
Благодаря своим характеристикам интерфейс SCSI широко применяется при проектировании систем хранения и обработки информации. Так, например, высокая пропускная способность шины обеспечивает хорошую скорость передачи данных, а возможность подключения к контроллеру до 15 периферийных устройств позволяет создавать масштабируемые СХД. В то же время протокол SCSI реализует функцию мониторинга состояния подключенного к шине оборудования, что весьма важно для поддержания бесперебойной работы СХД.
Непрерывный рост объемов обрабатываемой информации побуждает производителей выпускать на рынок все более эффективные и надежные системы хранения, а разработчиков интерфейсов — создавать шины для удовлетворения технических требований к этим устройствам. В результате за время своего существования интерфейс SCSI претерпел довольно много изменений и усовершенствований, целью которых было увеличение производительности, масштабируемости и управляемости систем хранения данных (см. Таблицу 1). Тем не менее оборудование на базе последних версий SCSI обладает совместимостью с предыдущими поколениями как интерфейса, так и набора команд SCSI. Современные устройства успешно работают на «устаревших» контроллерах SCSI, что позволяет значительно упростить внедрение нового оборудования и защитить инвестиции в уже существующие системы.
Интерфейс АТА
Спецификация интерфейса IDE/ ATA (AT Attachment) была разработана в качестве недорогой альтернативы SCSI для поддержки функционирования только дисковых накопителей в персональных компьютерах, где нет необходимости в реализации всех возможностей шины SCSI (подключение большого количества устройств разного типа к одной шине и обеспечение их одновременной работы, универсальный набор команд протокола SCSI и т. д.). Первые промышленные устройства на базе IDE/ATA появились в 1986 г., однако сам интерфейс был стандартизован только в 1990 г.
Основной характеристикой интерфейса АТА является реализация большинства функций контроллера непосредственно в самом дисковом накопителе. Такой подход позволяет существенно упростить хост-адаптеры, применяемые для подключения жестких дисков к компьютерам, и обеспечить хороший уровень совместимости оборудования разных производителей.
Правила взаимодействия двух машин могут быть описаны в виде набора процедур для каждого из уровней. Такие формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколами.
Из приведенных определений можно заметить, что понятия "интерфейс" и "протокол", в сущности, обозначают одно и то же, а именно - формализовано заданные процедуры взаимодействия компонент, решающих задачу связи компьютеров в сети. Однако довольно часто в использовании этих терминов имеется некоторый нюанс: понятие "протокол" чаще применяют при описании правил взаимодействия компонент одного уровня, расположенных на разных узлах сети, а "интерфейс" - при описании правил взаимодействия компонентов соседних уровней, расположенных в пределах одного узла.
Согласованный набор протоколов разных уровней, достаточный для организации межсетевого взаимодействия, называется стеком протоколов. Программные средства, реализующие некоторый протокол, также называют протоколом. При этом соотношение между протоколом - формально определенной процедурой взаимодействия, и протоколом - средством, реализующим эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом решения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу.
Протокол iSCSI
Одним из примеров технологий, которые уже в самом ближайшем времени будут востребованы при проектировании систем и сетей хранения данных, является протокол Internet SCSI (iSCSI). iSCSI, в основе которого лежит протокол IP, позволяет значительно упростить обмен информацией через глобальные сети и Intranet и обеспечить удаленное управление устройствами хранения данных. Благодаря широкому распространению сетей IP, iSCSI подходит для передачи информации через Intranet или через локальные и глобальные сети, а также для создания территориально распределенных систем хранения данных.
В организациях, где достаточно развиты сети SAN на базе Fibre Channel, применение iSCSI поможет консолидировать удаленные ресурсы и подключить к централизованной инфраструктуре хранения данных серверы начального уровня. С точки зрения организации совместной работы сетевого хранилища и серверов, iSCSI выполняет ту же функцию, что и Fibre Channel, однако пропускная способность канала передачи оказывается меньше (на сегодняшний день — 1 Гбит/с у iSCSI против 2 Гбит/с у FC). Тем не менее, по сравнению с Fibre Channel, iSCSI имеет одно существенное преимущество — возможность передачи данных между серверами и удаленными вычислительными центрами по стандартным сетям IP.
Устройства, работающие на базе протокола iSCSI, уже появились у Intel, Qlogic, Adaptec, IBM, Cisco и других компаний. В будущем технологии iSCSI помогут воспользоваться преимуществами, предоставляемыми сетями хранения данных SAN предприятиям среднего размера, отделам и удаленным филиалам крупных корпораций. Внедрение iSCSI позволит снизить затраты на эксплуатацию систем хранения данных, упростить управление ими за счет консолидации и сделать процесс резервного копирования таким же простым и быстрым, как в сетях хранения данных.
Список использованной литературы
http://citforum.ru/nets/protocols/1_01_01.shtml
http://www.osp.ru/lan/2005/07/140754/
6.3 Принципы адресации и нумерации
6.4 Системы сигнализации и области их применения
Что такое сигнализация?
На протяжении последних ста лет сигнализация развивалась в рамках традиционной телефонии, причем за последние два десятилетия ее эволюция ускорилась как никогда ранее благодаря сращиванию компьютерных и коммутационных технологий.
В контексте телефонии под сигнализацией понимается передача управляющей информации с целью установления/разъединения двухточечных соединений. Сигнализация бывает трех типов - абонентская, т.е. на участке между абонентским терминалом и коммутационной станцией, внутристанционная и межстанционная. Пример абонентской сигнализации приведен на рис.1, где показаны основные сигналы, передаваемые в процессе нормального установления/разъединения соединения между двумя абонентами, подключенными к одной коммутационной станции.
Рисунок 1
Пример абонентской сигнализации.
Межстанционная сигнализация в свою очередь делится на два основных типа - сигнализация по выделенному каналу CAS (Channel Associated Signalling) и сигнализация по общему каналу CCS (Common Channel Signalling). В первом случае (CAS) сигнальная информация передается либо непосредственно по разговорному каналу (внутриканальная сигнализация) либо по каналу, физически привязанному к нему. Во втором случае (CCS) сигнализация полностью отделена от разговорного тракта, и передача сигнальной информации осуществляется по специально выделенному высокоскоростному каналу, общему для пучка разговорных каналов.
Почему № 7
В процессе развития сетей связи применялся и применяется до сих пор ряд систем сигнализации, причем большинство из них принято в качестве стандарта на международном уровне ITU-T (ранее CCITT). Примеры систем сигнализации CAS:
1VF (One Voice Friequency) - одночастотная сигнализация;
2VF (Two Voice Friequency) - двухчастотная сигнализация (CCITT No. 4);
MVF (Multi Friequency Pulse) - многочастотная сигнализация (CCITT No. 5).
Сами названия этих систем говорят о способе передачи сигнальной информации - тональные и/или импульсные сигналы.
В системах CCS все сигнальные сообщения SM (Signalling Message) передаются по дуплексным каналам - звеньям сигнализации SL (Signalling Link) в составе пакетов данных, называемых сигнальными единицами SE (Signal Unit). Это стало возможным после появления первых коммутационных станций с программным управлением SPC (Stored Programm Control) и цифровых систем передачи с импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse-Code Modulation). Часть функций таких станций вместе с пучками звеньев сигнализации SLS (Signalling Link Set) образуют логически отделенную от базовой сети связи сеть передачи данных с коммутацией пакетов данных (сигнальных единиц), называемую сетью сигнализации (Signalling Network).
На сегодняшний день известны два стандарта систем общеканальной сигнализации:
CCITT Signalling System No. 6
CCITT Signalling System No. 7
Первая из них была разработана в конце 60-х годов и по ряду причин сейчас практически не применяется. Вторая - CCITT No. 7 (SS#7) появилась в конце 70-х годов и предназначена для использования на цифровых сетях с каналами не ниже 64 Кбит/с. Основными преимуществами SS#7 являются:
СКОРОСТЬ - в большинстве случаев время установления соединения не превышает одной секунды;
ВЫСОКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ - один канал сигнализации способен одновременно обслужить несколько тысяч телефонных вызовов;
ЭКОНОМИЧНОСТЬ - по сравнению с системами CAS во много раз сокращается объем оборудования на коммутационной станции;
НАДЕЖНОСТЬ - достигается за счет возможности альтернативной маршрутизации в сети сигнализации.
ГИБКОСТЬ - система передает любые данные, не только данные телефонии.
SS#7 - сигнализация будущего!!!
Будучи разработанной для традиционной телефонии, в SS#7 изначально были заложены большие возможности для управления другими услугами связи. Это объясняется, прежде всего бумом на рынке услуг телекоммуникаций, который продолжается с начала 80-х годов и еще не достиг своего пика. Именно в 80-х годах SS#7 интенсивно разрабатывалась ведущими производителями коммутационного оборудования и параллельно утверждалось в качестве стандарта CCITT. Уже сейчас SS#7 является обязательным элементом следующих цифровых сетей связи:
PSTN - Public Switched Telephone Network
ISDN -Integrated Services Digital Network
PLMN -Public Land Mobile Network
IN - Intelligent Network
Взаимодействие данных систем также осуществляется посредством SS#7 (рис. 2).
Рисунок 2.
Взаимодействие цифровых сетей по SS#7.
В настоящее время практически всеми международными институтами стандартизации телекоммуникаций (ITU-T, ETSI, ANSI, ATM Forum и др.) разрабатываются стандарты SS#7 для широкополосных сетей - Broadband-ISDN, Universal Mobile Telecommunications System, Broadband-IN.
Основные понятия и элементы SS#7
Пункт сигнализации - SP (Signalling Point) - это узел сети сигнализации, в котором реализованы части пользователей SS#7.
Звено сигнализации - SL (Signalling Link) - средство передачи сигнальных единиц между двумя пунктами сигнализации.
Транзитный пункт сигнализации - STP (Signalling Transfer Point) - узел сети сигнализации без функций частей пользователей, осуществляющий только функции части передачи сообщений SS#7.
Режимы сети сигнализации - связанный режим (Associated Mode) и квази-связанный режим (Quasi-Associated Mode) - пояснены на рис 3а и 3в соответственно.
Рисунок 3.
Режимы сети сигнализации.
Часть передачи сообщений - MTP (Message Transfer Part) является транспортной подсистемой SS#7, предназначенной для надежной передачи сигнальных сообщений в правильной последовательности и без ошибок.
Части пользователей - UP (User Parts) функциональные блоки SS#7, где генерируются и обрабатываются сигнальные сообщения. Примерами частей пользователей являются:
TUP- TelephoneUserPart
ISUP- ISDNUserPart
MAP - Mobile Application Part
Базовая функциональная схема SS#7 приведена на рис. 4. На рис. 5 представлен пример обмена сигнальными сообщениями между двумя пунктами сигнализации в процессе установления/разъединения телефонного соединения:
IAM (Initial Address Message) - содержит номерную информацию о вызываемом абоненте;
SAM (Subsequent Address Message) - содержит дополнительную информацию, передается в случае необходимости;
ACM (Address Complete Message) - содержит информацию о статусе вызываемого абонента (например, абонент свободен);
ANC (Answer Charge) - определяет момент начала начисления оплаты;
CLF (Clear Forward) - сообщение в прямом направлении о завершении вызова;
RLG (Release Guard) - подтверждение завершения вызова в обратном направлении, разъединение соединения.
Рисунок 4.
Базовая функциональная схема SS#7.
Рисунок 5.
Временная диаграмма установления/разъединения телефонного соединения по SS#7.
Формат сигнальных сообщений
Сигнальная единица, в составе которой передаются сигнальные сообщения, называется значащей сигнальной единицей MSU (Message Signal Unit) и включает ряд полей, показанных на рис.6.
Рисунок 6.
Формат значащей сигнальной единицы.
Signalling Information Field (SIF) - включает сигнальную информацию части пользователя и метку маршрутизации, которая применяется в части передачи сообщений MTP.
Service Information Octet (SIO) - указывет на принадлежность сигнальной информации конкретной части пользователя.
Length Indicator (LI) - содержит значение числа байт между полями LI и СК.
Check bits (CK) - проверочные биты для обнаружения ошибок передачи.
Error correction - состоит из четырех полей аналогичных используемым в протоколе HDLC и предназначенных для обеспечения повторных передач пакетов при обнаружении ошибок.
Flag (F) - обозначает начало и конец сигнальной единицы.
Структура сети сигнализации
Сеть сигнализации, как и сети пакетной коммутации других типов, строится согласно следующим основным критериям:
1. простота структуры сети;
2. надежность;
3. минимальные временные задержки;
4. оптимальная стоимость.
Этим критериям лучше всего будет соответствовать сеть с достаточно симметричной топологией и функционирующая в квази-связанном режиме. Многие национальные сети SS#7 строятся по региональному принципу с иерархической системой транзитных пунктов сигнализации (рис. 7).
(1х1)
Рисунок 7.
Пример иерархической структуры.
CCITT SS#7 и модель OSI
Первая спецификация SS#7 была опубликована CCITT в 1980 году в рекомендациях серии Q.700 (Желтая книга). Тогда же ISO представила эталонную модель взаимодействия открытых систем (модель OSI). Соответствие архитектуры протоколов модели OSI и современного стека протоколов SS#7 показано на рис. 8.
Рисунок 8.
Протоколы SS#7 и модель OSI.
Архитектура протоколов SS#7 отражает историю ее создания. До 1984 года, когда в Красной книге CCITT была начата спецификация части транзакционных возможностей SS#7, стек протоколов был совместим с моделью OSI только до третьего уровня, и то не полностью. Совместимость была достигнута дополнением системы протоколами SCCP (Signalling Connection Control Part) и TCAP (Transaction Capabilities Application Part), что позволило реализовывать в SS#7 услуги передачи данных по тем же принципам, что и в модели OSI. На базе транзакционной части SS#7 позднее были специфицированы протоколы MAP (Mobile Application Part) и INAP (Intelligent Network Application Protocol), для которых существенным является обмен транзакциями между узлами сети и сетевыми базами данных.
SS#7 и абонентская сигнализация DSSS#1
Практически одновременно с SS#7 и в связи с разработкой стандартов ISDN появились новые стандарты абонентской сигнализации. Эта сигнализация, специфицированная в рекомендациях CCITT серии Q.900, получила название Digital Subscriber Signalling System No. 1 (DSSS#1). Она также известна под названием сигнализация по D-каналу. Этот канал используется в основом методе доступа ISDN по условной формуле 2B+D. В данном методе пользователь ISDN получает два информационных канала 64 Кбит/с и один канал управления (сигнализации) 16 Кбит/с. Протокол D-канала является двухуровневым и известен под названием LAPD.
Как и SS#7, система DSSS#1 была специфицирована и для широкополосных сетей. В рекомендациях серии Q.2900 данная система получила название DSSS#2.
6.5 Система синхронизации цифровых сетей с интеграцией услуг ISDN
