Другие протоколы стека TCP/IP

 

В стек протоколов ТСР/IP входит ряд других протоколов. Например, на транспортном уровне это протокол UDP (User Datagram Protocol) — транс­портный протокол без установления соединения, он значительно проще TCP, но его используют чаще всего для сообщений, умещающихся в один пакет. После оформления UDP -пакета он передается с помощью средств IP к адресату, который по заголовку IP-пакета определяет тип протокола и передает пакет не агенту TCP, а агенту UDP. Агент определяет номер порта и ставит пакет в очередь к этому порту.

На базе протокола SNMP разработан ряд мощных средств управления, примерами которых могут служить продукт ManageWISE фирмы Novell или система UnicenterTNG фирмы Computer Associates. С их помощью администратор сети может выполнять сле­дующие действия:

1 — строить 2D-изображение топологии сети, причем на разных иерар­хических уровнях, перемещаясь от региональных масштабов до подсетей ЛВС (при ин­терактивной работе);

2 — разделять сеть на домены управления по функциональным, географическим или другим принципам с установлением своей политики управления в каждом домене;

3 —разрабатывать нестандартные агенты с помощью имеющихся инст­рументальных средств.

Сети Х.25 и Frame Relay

 

Сети X.25, работающие по одноименному стеку протоколов, предложенно­му международным телекоммуникационным союзом ITU (International Telecommunication Union), относятся к первому поколению сетей коммутации пакетов. Протоколы X.25 разработаны еще в 1976 г. В свое время они получили широкое распространение, в России их популярность сохраняется, поскольку эти сети хорошо приспособлены к работе на телефонных каналах невысокого качества, составляющих в России значительную долю каналов связи. С помо­щью сетей X.25 удобно соединять локальные сети в территориальную сеть, устанавливая между ними мосты X.25.

Стандарт X.25 относится к трем нижним уровням ЭМВОС, т. е. включает протоколы физического, канального и сетевого уровней. На сетевом уровне ис­пользуется коммутация пакетов.

В сетях пакетной коммутации Frame Relay (FR) в отличие от сетей X.25 обеспечивается большая скорость передачи данных (до 45 Мбит/с) за счет ис­ключения контроля ошибок в промежуточных узлах, так как контроль, адреса­ция, инкапсуляция и восстановление выполняются в оконечных пунктах, т. е. на транспортном уровне. В промежуточных узлах ошибочные пакеты могут только отбрасываться, а запрос на повторную передачу происходит от конечного узла средствами уровня, выше сетевого. Но для реализации FR нужны помехо­устойчивые каналы передачи данных.

 

Сети ATM

 

Технология асинхронной передачи данных, реализованная в сетях ATM (Asynchronous Transfer Mode), относится к перспективным технологиям, обес­печивающим высокие скорости передачи разнородной информации (данных, речевых и видеосигналов) на значительные расстояния. Действительно, пере­дача голосовой и видеоинформации обычно требуется в режиме реального времени, видеоинформация характеризуется большими объемами, и, следователь­но, задержки должны быть только малыми (например, для голосовой связи—не более 6 сек).

Технология ATM представляет собой быструю коммутацию коротких пакетов фиксированной длины (53 байт), называемых ячейками. В силу этой причины и саму технологию ATM иногда называют коммутацией ячеек.

Сети ATM относят к сетям с установлением соединения, но возможны ва­рианты и без установления соединения. Соединения могут быть постоянными и динамическими. Первые устанавливаются и разрываются администратором сети, их действие продолжительно, для каждого нового обмена данными между абонентами постоянного соединения не нужно тратить время на его установ­ление. Вторые устанавливаются и ликвидируются автоматически для каждого нового сеанса связи.

Каждое соединение получает свой идентификатор, который указывается в заголовке ячеек. При установлении соединения каждому коммутатору на выбранном пути следования данных передается таблица соответствия идентификаторов и портов коммутаторов. Коммутатор, распознав идентифи­катор, направляет ячейку в нужный порт. Непосредственное указание в заголовке адресов получателя и отправителя не требуется, заголовок корот­кий — всего 5 байт.

Высокие скорости в ATM обеспечиваются рядом технических решений.

Во-первых, большое число каналов с временным мультиплексированием (ТОМ) можно использовать для параллельной передачи частей одного и того же «объемного» сообщения (статистическое мультиплексирование). При этом цикл синхронизации состоит из отдельных участков, длины участка и ячейки совпадают. Под конкретное сообщение можно выделить N интервалов, сово­купность которых называют виртуальным каналом. Скорость передачи можно регулировать, изменяя N. Если сеть ATM оказывается перегруженной, то во избежание потери информации возможна буферизация данных для выравнива­ния загрузки каналов. Регулирование загрузки (управление потоком) осуществ­ляется периодическим включением (обычно через 32 кадра) служебной ЛМ-ячейки в информационный поток. В эту ячейку промежуточные коммута­торы и конечный узел могут вставлять значения управляющих битов, сигнали­зирующие о перегрузке или недогрузке канала. ЛМ-ячейка от конечного узла передается в обратном направлении источнику сообщения, который может со­ответственно изменить режим передачи. В частности, применяется режим за­нятия всех свободных ресурсов при перегрузке. Таким образом, происходит динамическое перераспределение нагрузки.

Во-вторых, отрицательные квитанции при искажениях собственно сообще­ний (но не заголовков) возможны только от конечного пункта. Это исключает потери времени в промежуточных пунктах на ожидание подтверждений. Такой способ иногда называют коммутацией кадров (в отличие от коммутации паке­тов). Контрольный код (четырехбайтный циклический) для информационной час­ти сообщения имеется только в конце последнего пакета сообщения.

В-третьих, упрощена маршрутизация. Собственно установление соединения выполняется аналогично этой процедуре в TCP/ IP. Однако далее номер рассчи-ганного маршрута помещается в заголовок каждого пакета, и для них не нуж­но заново определять маршрут по таблицам маршрутизаторов при прохожде­нии через сеть. Такую передачу называют маршрутизацией от источника. Другими словами, осуществляется передача с установлением соединения (в этличие, например, от IP). При этом клиент направляет серверу запрос в виде специального управляющего кадра. Кадр проходит через промежуточные маршрутизаторы и (или) коммутаторы, в которых соединению (каналу) присва­ивается номер VPI/VCI (идентификаторы) маршрута. Если передача адресована ^скольким узлам, то соответствующие идентификаторы в коммутаторах при­паиваются нескольким каналам.

Физические среды для АТМ -сетей — каналы SDH или Г1/Г4/L1/Е4), реализуемые на ВОЛС, витой паре или коаксиальном кабеле. При использовании магистральной сети SDH для передачи информации по технологиям АТМ или FR сети ATM и FR называют наложенными вторичными сетями. Доступ к транспортной сети осуществляется через специальные мультиплексоры.

Каналы ATM со скоростями 51, 155, 622 и 2488 Мбит/с называют каналами ОС-1, ОС-3, ОС-12 и ОС-48 соответственно.

 

Промышленные сети

 

В интегрированных системах проектирования и управления на уровнях цеховом и ниже используются специальные вычислительные сети АСУТП, называемые промышленными (или Fieldbus). В число узлов сети входят компьютеры, выполняющие функции числового управления технологическим оборудованием и функции SCADA.

Во встроенных системах использование оборудования разных производи­телей возможно, только если эти системы являются открытыми, что, в свою очередь, диктует необходимость стандартизации промышленных шин. Однако разнообразие условий работы систем и требований к ним, а также исторические причины развития технологий обусловливают использование на практике ряда унифицированных решений.

Различают последовательные и параллельные шины. Примерами после­довательных шин могут служить Fiber Channel, Fire Wire 1394, USB, Ethernet, a параллельных шин — VMEbus, PCI и др.

Шина VMEbus стандартизована в 1987 г. (стандарт IEEE 1014). Конструктив­ное оформление выполняется по стандартам Евромеханики (IEEE 1101.10 и IEEE 1101.11). В крейте может быть до 21 слота, в которых размещаются платы унифицированных размеров. Информационная скорость—до 320 Мбайт/с. Шина эффективно работает в условиях большого числа прерываний от устройств вво­да-вывода, что важно для встроенного оборудования.