Доступ до Internet з використанням мереж кабельного телебачення

Мережі кабельного телебачення створили з первинною метою роз­повсюджувати телевізійні програми. Найчастіше вони використовують аналогове передавання по мідних коаксіальних кабелях.

Апаратна структура забезпечувала однобічне передавання (від го­ловного вузла до абонента). Зі збільшенням попиту на передавання да­них та на послуги Internet виникла потреба надавати такі послуги або­нентам з високою швидкістю та в обох напрямах. Задовольнити цю потребу, ще й за помірними цінами, дають змогу достатньо розгалуже­ні мережі кабельного телебачення. Водночас сучасні кабельні мережі потребують деякої технічної перебудови для передавання даних.

Мережі кабельного телебачення мають деревоподібну структуру. Від головного вузла фірми-оператора послуг - розходяться коаксіальні кабе­лі. З метою поновлення аналогового сигналу та збільшення відстані пере­давання у мережу вмонтовані підсилювачі, які можуть бути одно- або дво-напрямними. Отже, мережі кабельного телебачення створюють багатопу-нктовий канал (єдине середовище передавання), не допускають комутації. Для передавання даних використовують спеціальні кабельні модеми.

Модернізація мереж кабельного TV полягає, головним чином, у за­міні мідних коаксіальних кабелів волоконно-оптичними та заміни

підсилювачів на двонапрямні. Отже, мережі стають ^гібридними, ^>во-локонно-оптичними та ^коаксіальними.

Смуга пропускання телевізійного кабелю поділяється на частини. Кожному каналу виділяється смуга у 6 МГц. Загалом, кабель може пе­редавати більше сотні каналів одночасно. При організації доступу до Internet по телевізійному кабелю для низхідного потоку виділяють смугу у 6 МГц, яка виглядає для зовнішнього користувача як ще один телеканал. Визхідному сигналу призначено вужчу смугу у 2 МГц, так, як правило, обсяги даних, що приймаються, значно перевищують об­сяги даних що передаються. Крім того, висхідний канал працює в режимі розподілу часу, коли користувачі в змозі передавати короткі команди.

Як правило, кабельна мережа допускає приєднання до 1000 користу­вачів до Internet на один канал. Максимальна швидкість передання в одному каналі - ЗО Мбіт/с. Швидкість передавання суттєво зменшується при збільшенні кількості користувачів. Водночас, кабельна компанія може виділити ще один канал, якщо кількість абонентів різко зросла.

Порівняно з DSL, кабельні мережі об'єднують більші території, і бі­льшу кількість користувачів на один канал, тому вислідна середня шви­дкість передавання для користувача може бути менша. З іншого боку, швидкість передавання в кабельних мережах не залежить від відстані до провайдера, а в DSL сполученнях швидкість суттєво падає при збі­льшені відстані, а також при поганій якості кабелів.

Головні оператори мереж кабельного телебачення об'єдналися в консорціум Multimedia Cable Network System (MCNS) та розробляють набір стандартів DOCSIS (Data Over Cable System Interface Specification). Окремі стандарти цього набору описують різні інтерфейси. Зокрема, інтерфейс СМСІ визначає правила взаємодії апаратури користувача та кабельного модему, CMTS-NSI - правила взаємодії головного вузла магістральної мережі, серверів та центру керування; CMTRI описує ін­терфейс між апаратурою користувача та телефонною мережею, що дасть змогу використовувати мережу кабельного телебачення для надання телефонних послуг.

9.3. Технологія DSL

Технологія DSL реалізує передавання даних "останньої милі" черезіснуючу телефонну проводку. При цьому використовується інший діа­
пазон частот ніж той, що застосовують для передавання мови.ї

Створення технології DSL почалося в 1988 p., коли один з інженерів Bell Labs винайшов спосіб передавати цифровий сигнал по існуючій телефонній проводці з використанням частот, зазвичай не використову­ваних сигналом мовлення. Довший час Bell Labs притримували цю тех­нологію, тому що вигідніше було провести клієнту додаткову лінію, ніж ефективніше використовувати існуючі. Розквіт DSL технологій у світі почався у кінці 90-х pp., коли кампанії кабельного телебачення почали надавати широкосмуговий доступ до Інтернету через мережу кабельно­го телебачення. Власне тоді телефонні кампанії побачили в DSL техно­логію здатну конкурувати з мережами кабельного телебачення.

Пояснити технологію DSL можна, якщо порівняти передавання да­них звичайним "телефонним" модемом та модемом DSL. " Телефонний' модем використовує канал, смуга пропускання якого обмежена шири­ною частотного спектру мовного сигналу (4 КГц). Модем DSL викори­стовує всю наявну смугу пропускання.

Відомо, що на сигнали, які передаються телефонною лінією, вплива­ють сильні завади. Модеми призначені усунути цей вплив за допомо­гою спеціальних алгоритмів кодування, опрацьовуючи сигнал на сиг­нальних процесорах та адаптивне узгоджуючи параметри сигналу і лі­нії. Прилади DSL мають схеми кодування 2B1Q, CAP, DMT. Ці методк кодування дають змогу збільшити ступінь стиснення даних і завдяки цьому збільшити швидкість їхнього передавання. Сигнальні процесо­ри технології DSL застосовують модель мідного дроту, що дає змогу врахувати вплив завад.

Сьогодні відомі декілька технологій DSL:

•^ HDSL (High bit rate DSL) використовує симетричні потоки в обох напрямах, швидкість 1,5-2,0 Мбіт/с;

•Ь A DSL (Asymmetric DSL) використовує асиметричні потоки, один (від сервера до користувача) інтенсивніший; цю технологію застосову­ють в Internet (nop. з технологією DirecPC); швидкість передавання в одному потоці 1,5-6 Мбіт/с, в іншому 64 - 640 Кбіт/с;

•^ RADSL (Rate Adaptive DSL) - адаптивна до швидкості, тобто в ній автоматично обирається оптимальна швидкість щодо якості кана­лу (порівняйте з налагоджуванням швидкості у модемах). Швидкості передавання є в інтервалах 600 Кбіт/с - 7 Мбіт/с для одної лінії та 128 Кбіт/с - 1 Мбіт/с для іншої•Ь SDSL (Single line Symmetric DSL) використовує симетричні п токи в обох напрямах. Швидкість передавання всюди 384 Кбіт/с;

•> VDSL (Very High bit rate DSL) має дуже високі швидкості перес вання: для низхідного потоку -51 Мбіт/с, висхідного - від 1,6 до 2,3 Мбіт Відстань передавання обмежена 100- 300м.

Технології xDSL потребують тонкого налагодження до наявних \ дних дротів проводки з участю спеціаліста. З метою спрощення та зді шевлення технології створено групу Universal ADSL Working Grou яка з грудня 1997 p. почала розробляти стандарт для UADSL. Голов риси стандарту: можливість роботи в ПК, підтримка plug and play, в ртість до 300 $, швидкість не більше 1,5 Мбіт/с. У жовтні 1998 p. UT1 Т схвалив стандарт G.Lite ADSL як варіант UADSL.

9.4. Мережі на лініях живлення

Для мереж живлення суттєвою перевагою перед іншими типами v реж є їх широке поширення, що дає змогу уникнути додаткових витр на прокладання. Як звичайно, всі вузли мережі приєднані до однієї фа знижувального трансформатора, тобто мережа побудована в межах, однієї трансформаторної підстанції.

Однак лінії живлення не були призначені для передавання даних; властивий високий рівень завад, швидке згасання високочастотне сигналу, зміна параметрів середовища передавання залежно від нава таження тощо.

Домашні мережі на лініях живлення мають такі сфери застосував

> телефонія;

> приєднання та керування побутовими пристроями, малі локалі
мережі;

> приєднання до Internet;

> пожежна та охоронна сигналізація.

Кожна з цих сфер застосування відрізняється вимогами до парами рів мережі.

Мережі на лініях живлення можна розглянути з використанням мод< взаємодії відкритих систем. На фізичному рівні обирають спосіб модуі ції', кодування, частотний діапазон. Найпопулярнішим вважають викор стання SST модуляції. Вона забезпечує розподіл корисного сигналу в ш рокому частотному діапазоні, його ліпшу захищеність від завад.

На канальному рівні для ліпшого захисту від завад використовують ко­роткі кадри, завадостійке кодування, методи керування доступом, орієнто­вані на ненадійні канали зв'язку. Короткі пакети дають змогу виконувати гнучку адаптацію до параметрів електромережі, що постійно змінюються.

Деякі застосування, такі як охоронна сигналізація, потребують наяв­ності центру керування (контролера) та перевірки працездатності при­строїв. Тому як методи доступу вони часто використовують метод з опи-

інформаційний сигнал з напруги живлення, також ізолює комп'ютерну інформаційну мережу від мережі живлення. Додатковий підсилювач дає змогу збільшити відстань.

9.5. Технологія передавання DirecPC

П^^ІІ L^nipj' JVt^JOCinn строїв. Тому як методи том або маркерний.

Функційна схема приєднання до мережі показана на рис. 9.4.нцевий пристрій приєднують через один з інтерфейсів (на­приклад, RS-232 С).

Одною з технологій асиметричного передавання є гібридна техноло­гія DirecPC (рис. 9.5). У цій технології користувач передає запит через звичайний комутований канал зв'язку і модем провайдеру послуг Internet. Зворотний шлях інформації інший: спеціальний центр супутникового зв'язку надсилає дані користувачу через супутник. Комп'ютер користу-

вача обладнаний спеціальним адаптером та супутниковою приймальною антеною. Швидкість одержання даних значно перевищує швидкість над­силання запиту і становить 0,4 - 3,0 Мбіт/с. Подібний асиметричний по­рядок передавання виправданий, оскільки потік від сервера до користу­вача значно перевищує за інтенсивністю зворотний потік.

На комп'ютері користувача розміщений адаптер з відповідним драй­вером, приєднаний до приймальної супутникової антени. Драйвер ада­птера взаємодіє з ОС клієнтського комп'ютера як драйвер локальної мережі. Водночас клієнтський комп'ютер через модем та комутовані телефонні канали приєднаний до Internet. Запит клієнта до будь-якого сервера Internet передається через модем. Драйвер адаптера в кожному IP-пакеті замінює зворотну адресу на адресу Операційного центру. Потім відбувається інкапсуляція цього пакета в інший IP-пакет, адре­сований Операційному центру та зі зворотною адресою комп'ютера-клієнта. Операційний центр одержує з такого подвійного пакета запа­кований первинний пакет, спрямовує його серверу й одержує відповідь, яку пересилає комп'ютеру клієнта супутниковим каналом. Отже, всі

^ """""i'iisl

інформаційні потоки проходять через Операційний центр.

Технологію DirecPC розробила фірма Hughes Network Systems (HNS). Першу таку систему почали експлуатувати навесні 1995 р.

Подальшим удосконаленням DirecPC стала технологія NetSat Direct. На відміну від попередньої технології, тут є змога передавати запит безпосередньо через супутник з використанням мікрохвильового пере­давача (пропускна здатність 19.2 Кбіт/с). При цьому немає потреби у висхідному модемному сполученні.

f?J ТЕСТИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. В технологи DirecPC:

а) супутниковий канал зв 'язку використовується як для висхід­
ного так і низхідного потоку;

б) операційний центр призначено для контролю трафіку від користувача;

в) визхідне та низхідне передавання мають однакові швидкості;

г) відбувається інкапсуляція первинного IP-пакету в інший пакет.

2. Мережі на лініях живлення:

а) відрізняються надійними каналами та високими швидкостя­ми передавання;

б) мають область дії, що відповідає області підключень однієїтрансформаторної підстанції;

в) використовують аналогове передавання;

г) мають необмежену область дії.

3. Технологія DSL:

а) це технологія асиметричного передавання;

б) це технологія симетричного передавання;

в) є різновиди DSL, що мають симетричне і є інші - що маютьасиметричне передавання;

г) швидкість передавання не залежить від відстані до провайдера.

4. Мережі кабельного TV:

а) мають спільне середовище передавання для всіх користувачів;

б) кожен користувач має свою смугу пропускання;

в) як правило вимагають модернізації;

г) утворюють єдиний домен колізій для всіх користувачів

ТЕМА 10 ГЛОБАЛЬНІ МЕРЕЖІ

10.1. Мережі X. 25 та Frame Relay

І

ИХ.25 - це ITU-T стандарт для стеку протоколів, які використо­вуються для побудови глобальної мережі на базі існуючих телефон­них мереж:.

Стандарт визначає фізичний, канальний та мережевий рівні прото­колу. Мережа побудована з дотриманням стандарту Х.25 отримала назву "мережі комутації пакетів".

Стандарт Х.25 було розроблено ITU Study Group VII в результаті узагальнення групи мережевих проектів. В кінці 60-х pp. було запуще­но тестову мережу, на базі якої у 1974 р. була побудована мережа SERCnet, яка в свою чергу була реорганізована у мережу JANET у 1984 p., яка працює і сьогодні (вже як TCP-IP мережа).

На сьогоднішній день в зв'язку з покращенням якості та пропускної здатності каналів зв'язку, технологія мереж Х.25 застаріла та більшою частиною витіснена мережами Frame Relay та ATM.

Ф Топологічна структура мережі X. 25 - це багатовузлова мережа \ з юзлами KOMvmaui'i ҐВК) пакетів і терміналами (рис. 10.1).

Мережі Х.25 розробляли у період дуже ненадійних каналів зв'язку. Тому складовою таких мереж є суворі процедури виправлення поми­лок. Зокрема, кожен вузол мережі перевіряє коректність передавання та виконує коректувальні дії, проте внаслідок виконання таких дій зме­ншується вислідна швидкість передавання.

Мережа Х.25 - це глобальна мережа з віртуальними каналами. Вір­туальний канал налагоджується між двома терміналами. Пакети одно­го каналу завжди йдуть одним і тим же маршрутом, в однаковій послі­довності. Під час налагодження сполучення термінал, що викликає, вибирає з множини вільних номерів один та присвоює його віртуаль­ному каналу. Термінал, що одержує, також вибирає один з вільних но­мерів логічного каналу. Мережа перетворює ці два номери в один уні­кальний для мережі, який ідентифікує віртуальний канал.

Ф Топологічна cmpj \ з вузлами комутац, Такими терміналами можуть бути як алфаві­тно-цифрові та графіч­ні термінали, так і ком­п'ютери. У термінології мереж Х.25 термінали називають DTE (Data Terminal Equipment), a вузли комутації - DCE (Data Communication Equipment).

Технологія ретрансляції кадрів Frame Relay (FR) виникла у відповідь на потребу сполучення локальних мереж каналами глобальних мереж, поєднання територіальне розрізнених локальних мереж корпорації в єдину швидкісну корпоративну мережу. Frame Relay можна розгляда­ти і як спрощений варіант Х.25 для надійних мереж та високих швидко­стей передавання даних. Головна відмінність цієї мережі від Х.25 - цс те, що корекцію помилок виконують не проміжні, а кінцеві вузли. Ву­зол мережі Frame Relay виконує такі дві головні функції:

"Ь перевіряє цілісність кадру; якщо кадр спотворений, його відкидають;

Ч> перевіряє правильність адреси; якщо адреса не відома, кадр відкидають

Завдяки зменшенню часу на опрацювання у проміжних вузлах за­тримка у вузлі FR становить близько 3 мс, тоді як аналогічне значення для Х.25 - 50 мс. Швидкість передавання FR набуває різних значень -від 56 Кб/с до 1,544 Мб/с залежно від пропускної здатності та кількості задіяних каналів. Технологія FR не накладає обмежень на максималь­ну швидкість передавання.

Аналогічно до Х.25, технологія FR визначає тільки Інтерфейс між DTE та DCE (User to Network Interface (UNI)), не обмежуючи прото­колів та архітектури магістральної мережі (вона може, наприклад, бути мережею ATM або SDH). Для сполучення двох мереж FR визначено інтерфейс NNI (Network to Network Interfa.ce).

На відміну від Х.25, FR оперує тільки двома рівнями Протоколів. Фізичний рівень подібний до такого ж рівня технології Х.25 та

відображає аспекти приєднання DTE до DCE. До ОСЕ приєднують різні мости, маршрутизатори, комутатори. Для керування передаванням даних використовують протокол LAPD (Link Access Protocol D - про­токол доступу до каналу D). Кадр, що передається за допомогою LAPD, відповідає стандарту ITU Q.922. Базова версія FR не виконує багатьох функцій канального та мережевого рівнів (виявлення та корекція по­милок, керування потоком), однак підтримує такі функції мережевого рівня, як маршрутизація та керування логічними каналами.

FR допускає змінну довжину кадру - від кількох до 2000 байт. Гнуч­ка зміна довжини кадру дає змогу налаштовуватися на зміну наванта­ження. З іншого боку, вона призводить до змінної затримки у переда­ванні інформації та неможливості роботи з ізохронними потоками (відео- та аудіоінформація).

На відміну від Х.25, FR використовує, головним чином сталі віртуальні канали (Permanent Virtual Channel (PVC)). У випадку розі­рвання зв'язку FR автоматично перемаршрутизовує сполучення. PVC автоматично виділяються під час приєднання до мережі. Перед почат­ком сполучення користувачу забезпечують гарантовану швидкість пе­редавання інформації (Commited Information Rate(CIR)). CIR можна розуміти як дозволену середню швидкість передавання інформації. Крім CIR, для кожного вузла визначена максимальна швидкість передаван­ня (Maximum Information Rate (MIR)). Кадри, одержані у діапазоні швидкостей до CIR, будуть передані, у діапазоні від CIR до MIR - мо­жуть бути передані, а в діапазоні понад MIR - будуть відкинуті.

Альтернативою до використання PVC є застосування комутованих віртуальних каналів SVC (Switched Virtual Cirquit). На відміну від при­значених, комутовані канали формуються (і переформовуються) під час передавання. Користувач PVC повинен перед початком передавання "купити" певний PVC з визначеним CIR, він оплачує його незалежно від ступеня реального використання каналу. Користувач SVC оплачує реальні параметри трафіка. На початку передавання структура каналу PVC відома. Рішення про конфігурацію каналу PVC ухвалює адмініст­ратор, а рішення про структуру каналу SVC - інтелектуальні вузли-ко-мутатори.

ATM

І

& Мережі технології ATM (Asynchronous Transfer Mode — режим асинхронного передавання*) - це пакетні мережі з інтеграцією по­слуг і великою швидкістю передавання інформації.

11 Головні властивості мереж технології ATM ]l

-Ь по-перше, це пакетна мережа з віртуальними каналами. Для передавання даних використовують пакет з фіксованим розміром 53 байти, який на­звали коміркою (cell). Це дає змогу апаратно реалізувати багато функ­цій опрацювання та маршрутизації, отже, різко зменшити тривалість опрацювання комірки, а також; нормувати його. Стала тривалість за­тримки комірки має важливе значення для ізохронного передавання ау-діо- та відеоінформації;

•^ по-друге, це мережа з інтеграцією послуг, тобто у ній єдиним потоком передається інформація зрізними вимогами до затримок передавання та достовірності (аудіо-, відеоінформація, дані, інформація електронних систем сигналізації тощо). Д.чя передавання відеоінформації, як звичай­но, необхідна велика пропускна здатність, а для передавання телефон­них розмов - мала. Під час передавання аудіо- або відеоінформації неве­лике спотворення даних цілком допустиме і не впливає суттєво на якість сигналу, а під час передавання даних спотворення навіть одного біта не­допустиме. Водночас під час передавання аудіо- і відеоінформації потрі­бна стала швидкість передавання, а в разі передавання даних швидкість може бути змінною;

•Ь по-третє, швидкість та якість передавання інформації в мережі А ТМ задають за запитом користувача. Ця мережа працює як з вузько- (шви­дкість 9600 біт/с - 2 Мбіт/с), так і з широкосмуговими каналами (2 -622 Мбіт/с і більше);

•> по-четверте, мережа А ТМ описує тільки інтерфейсні характеристики і для передавання даних може використовувати широкий спектр реаль­них каналів та комунікаційних мереж. З іншого боку, для зовнішнього користувача вона може надавати сервіс багатьох мереж та протоко­лів (Frame Relay, Х.25, TCP/IP, SPX/IPXтаін.);

•^ по-п 'яте, ця мережа гнучка в експлуатації. Якщо трапляється збій або потрібно збільшити пропускну здатність, автоматично вибираються нові шляхи передавання з урахуванням вимог коленої комірки.

' У мережі ATM. незважаючи на її назву, передавання інформації синхронне.

Мережа ATM складається з комутаторів ATM, магістральних кана­лів зв'язку та робочих станцій з адаптерами ATM (рис. 10.2). Вона має зіркоподібну топологію.

Адаптери ATM розміщені безпосередньо на робочих станціях, ма­ють потужний RISC процесор та виконують функції з опрацювання комірок відповідно до вимог стандарту UNI. Вартість адаптерів ATM сьогодні значно перевищує вартість мережевих адаптерів ЛМ.

Адаптер з комутатором ATM сполучений скрученою парою. Про­цедури зв'язку описує специфікація UNI (User to Network Interface).

Комутатор ATM виконує функції маршрутизації комірок, адреса­ції, мультигшексування та демультиплексування потоків інформації. Це головний і найдорожчий елемент мережі ATM. Комутатори ATM за функційними можливостями поділяють на такі:

^> комутатори для невеликих робочих груп;

^ комутатори для середніх та великих підприємств;

*5> граничні комутатори.

Магістральними для передавання даних між комутаторами ATM можуть бути канали ТІ, Е1, ТЗ, ЕЗ, SDH. Найбільшу швидкість пере­давання даних сьогодні мають канали специфікації SDH. Передавання даних магістральними каналами між комутаторами регламентує специфікація NNI (Network to Network Interface).

У мережі ATM, подібно до Frame Relay, функцію коригування поми­лок виконують протоколи верхніх рівнів у відправника та одержувача інформації. Комутація комірок відбувається незалежно від їхнього зміс­ту. Формати комірок протоколів UNI та NNI незначно відрізняються (рис. 10.3). Кожен комутатор працює тільки із заголовком комірки. За інформацією із заголовка визначають адресу призначення комірки, її тип та пріоритет. Від типу комірки (дані, відеоінформація) залежить її пріо­ритет. Передавання відбувається з використанням віртуальних сполучень. Комірки передаються в послідовності їх номерів.

В ATM можна використовувати один з двох типів віртуальних спо­лучень:

> комутоване (Switched Virtual Circuit (SVC));

> постійне (Permanent Virtual Circuit (PVC)).

SVC створює тимчасові віртуальні сполучення, a PVC подібні до призначених ліній та формуються на постійній основі.

Віртуальні сполучення ATM можуть працювати зі сталою швидкіс­тю передавання (Constant Bit Rate (CBR)) дпя передавання мовного або відеотрафіку, або зі змінною бітовою швидкістю (Variable Bit Rate

(VBR)) для передавання даних. Кожне віртуальне сполучення має влас­ний набір параметрів (Minimum Cell Rate (MCR)), Sustained Cell Rate (SCR), Peak Cell Rate (PCR)), які визначають ^мінімальну, ^середню та ^пікову допустимі швидкості передавання комірок.

Адреса в АТМ-комірці має дві частини: ^ідентифікатор віртуаль­ного шляху (Virtual Path Identifier (УPI)) та > ідентифікатор віртуаль­ного каналу (Virtual Circuit Identifier (УСІ)). Шлях передавання комір­ки мережею складається з одного або більше віртуальних шляхів, які, відповідно, можуть мати кілька віртуальних каналів. VPI та VCI відпо­відають тільки конкретному сполученню на визначеному шляху пере­давання і мають локальне значення для кожного комутатора. Комута­тор ATM транслює вхідні значення VPI та VCI у вихідні. Вибір віртуа­льного каналу в межах шляху залежить від типу трафіку (дані, аудіо, відео) та його пріоритету.

Стандарти ATM розробляють кілька організацій: ATM Forum, Frame Relay Forum, Internet Engeneering Task Force (IETF), ISO. ATM за міжнародними стандартами -це технологія передавання інформації широкосмугових цифрових мереж з інтеграцією служб (B-ISDN).

Рівні опрацювання комірок А ТМ

В ISDN описує функції ATM за допомогою багаторівневої моделі,

о isuin описує функ подібної до еталонної моделі взаємодії від­критих систем. Модель протоколу B-ISDN пе-ревизначає три нижні рівні як >фізичний, >рі-вень А ТМ, врівень ада­птації А ТМ. Нижні рі­вні, як звичайно, реалі­зуються апаратно, а верхні -- програмно (рис. 10.4).

Фізичний рівень ви-чнЯЧЯР інтепЛейг іч rfvn

значає інтерфейс із середовищем передавання (фізичний інтерфейс, швидкості передавання та спосіб перетворення ATM-комірок у сигнал на лінії зв'язку). ATM не залежить від типу фізичного середовища. Пе-

редавання даних може відбуватися через різні інтерфейси: SDH, T1/E1, ТЗ/ЕЗ. Головними факторами для вибору фізичного носія є швидкість та пропускна здатність.

На фізичному рівні визначено два підрівні:

^ підрівень, який залежить від фізичного середовища (Physical Media Dependent (PMD));

> підрівень конвергенції трансмісії (Transmission Convergence (TC)).

Підрівень PMD пов'язаний з такими характеристиками фізичного рівня, як тип фізичного сполучення, швидкість передавання в ньому. Підрівень ТС реалізує одержання інформації з фізичного рівня. На ньо­му відбуваються генерація та перевіряння кодів корекції помилок у заго­ловку (Header Error Correction (HEC)), виділення комірок з потоку бі­тів та опрацювання порожніх комірок.

Рівень ATM працює з ATM-комірками. Кожна комірка складається із заголовка (5 байт) та поля даних (48 байт). Розмір поля даних - ком­проміс між короткими та довгими комірками. Довгі комірки ефективні під час передавання даних. У них питома вага інформації керування зменшується. Однак для довгих комірок тривалість передавання нерів­номірна. Короткі ж забезпечують рівномірніший розподіл часу й ефек­тивні для передавання аудіо- та відеоінформації.

Рівень адаптації'ATM

І

^Головне призначення рівня адаптації А ТМ (А ТМ adaptation layer (AAL)) -цеоб 'єднання даних від джерел зрізними характеристи­ками та типами інформаційних потоків.

Рівень AAL приймає дані від протоколів вищого рівня і перетворює їх у 48-байтові сегменти, які розміщуються в полі даних комірки. Залеж­но від типу даних AAL визначає параметри класу сервісу. Параметри класу сервісу неоднозначно визначені ITU та ATM Forum. Є такі класи:

•^ А (1, AAL1) - орієнтований на сполучення зі сталою бітовою шви­дкістю для ізохронного передавання синхронної інформації;

т> В (2, AAL2) - орієнтований на сполучення, зі змінною швидкістю передавання синхронних даних (наприклад, для передавання стиснутої аудіо- та відеоінформації);

•^ С (З, AAL3) — орієнтований на сполучення зі сталою швидкістю в асинхронному режимі роботи для передавання інформації локальних мереж:;

•> D - не орієнтований на сполучення, підтримує асинхронний режим роботи;

•> X - з налагодженням сполучення, для якого адміністратор визна­чає параметри трафіку та якість обслуговування;

•Ь Y- з максимальною якістю (best-effort), яку можна досягти в кон­кретних умовах;

Н> AAL5 — орієнтований на сполучення зі змінною швидкістю переда­вання. Не потребує синхронізації (наприклад, для передавання даних Х.25 або Frame Relay).

Рівень адаптації ATM складається з двох підрівнів: конвергенції (Convergence Sublayer (CS)) та сегментації і реагрегування (Segmentation and Reassembly Sublayer (SAR)). Підрівень конвергенції визначає по­трібний клас обслуговування та параметри передавання, а сегментації та реагрегування виконує збирання та розбирання комірок.

Класифікація мереж ATM

Сьогодні можна виділити такі три галузі використання ATM з різ­ними вимогами:

^ локальні мережі A TM-LAN;

^> територіальні, глобальні мережі А ТМ- WAN;

Ч> мережі А ТМ для центральних офісів CO-A TM.

10.3. Мережі SDH

+ Технологія SDH - це результат еволюції технологій передавання, | що застосовуються у магістральних каналах телефонних мереж:.

Постійно зростаючі потреби у швидкості та ширині смуги переда­вання у телефонних мережах, викликали появу систем з розподілом частот (FDM) та систем з імпульсно-кодовою модуляцією (ІКМ). Ма­гістральні канали з ІКМ утворюють плезіохронну ієрархію. В її основі є базовий канал на 64 Кбіт/с (Digital Signal level 0- DSO). Власне така перепускна здатність потрібна для передавання одного телефонного ІКМ-модульованого мовного сигналу. Наступний канал DS1 в амери­канському варіанті ієрархії утворений 24-ма каналами DSO. Пропуск­на здатність каналу DS1 - 1,544 Мбіт/с (ТІ). Послідовність швидкостей ієрархії: 1.5, 6.0, 45.0, 150.0 Мбіт/с). У європейському варіанті ієрархії швидкостей канал Е1 формують групуваннями 32-х каналів DSO, і по-

слідовність швидкостей така: 2, 8, 34, 150,... (El, E2, ЕЗ,...) Мбіт/с.

Через наявність різних плезіохронних ієрархій у СІЛА та Європі було технічно складно будувати перехідні шлюзи між мережами цих ієрар­хій. Мережі плезіохронної ієрахії (PDH) мали і інші недоліки, напри­клад, для додавання нового потоку на мультиплексері, доводилося по­вністю демультиплексувати наявний потік.

Технологія SDH (Synchronous Digital Hierarchy) передбачена в ре­комендаціях G.707, G.708, G.709 ITU - це комплекс стандартів, який визначає синхронне мультиплексування та передавання даних, а саме:

> G. 707 — бітові швидкості передавання даних;

> G. 708 - інтерфейси вузлів мережі SDH;

> G. 709 - структура синхронного мультиплексування.

Технологія SDH визначає порядок та параметри передавання на фі­зичному рівні протоколу. Кадри інших типів мереж (ATM, FR,...) мо­жна інкапсулювати в кадри SDH.

11 *• Головна відмінність між SDH та PDH - це прозорість мульти-\ плексування в SDH.

Наприклад, якщо є PDH потік у 150 мбіт/с і з нього треба виділити певний потік у 64 Кбіт/с, то доведеться виконувати повне демультипле-ксування потоку, виділити потрібний потік, а потім решту мультиплек-сувати наново. Отже технологія PDH передбачає додаткові операції з мультиплексування/демультиплексування. В технології SDH потік ви­діляється напряму, тобто без цих операцій.

діляється напряму, тобто без цих Крім того, SDH має сучасні­ші вирішення щодо керування мережею, моніторингу її стану, автоматичної перекомутації ка­налів, щоб обійти дефект.

Стек протоколів SDH

Функціонально мережі SDH можна розглядати користуючись багаторівневою моделлю. Рівні мережі SDH безпосередньо визначаються топологією мережі (рис. 10.5, рис. 10.6)

На найнижчому рівні є фізичний рівень, який визначає канал пере­давання даних. В якості середовища передавання використовують оп-товолоконні кабелі, радіо- та супутникові канали зв'язку.

Рівень регенерації охоплює шлях між регенераторами сигналу. На цьому рівні до кадру SDH додається заголовок регенерації (RSOH -regenerator section overhead).

На рівні мультиплексування вирішуються задачі мультиплексуван-ня /демультиплексування сигналів. На цьому рівні до кадру додається заголовок мультиплексування (MSOH - Multiplex section overhead).

На виході рівня мультиплексування користувачам для передавання даних надаються "віртуальні контейнери". Два рівні VC (Virtual Container) призначені для розміщення користувацьких потоків. Рівень VC-4 призначено для використання сигналами швидкості 140 Мбіт/с або ATM. Рівень VC-12 призначено для сигналів швидкості 2 Мбіт/с.

На найвищому рівні знаходяться застосування, що використовують транспорт SDH.

Топології SDH

Головною структурною одиницею у мережі є мультиплексер SDH. Він має користувацькі та агрегатні інтерфейси. Користувацькі призна­чені для приєднання користувачів, агрегатні - для приєднання до магі­стральних каналів. Інтерфейси дають змогу створювати мережі таких топологій: ^кільце, ^ланцюжок, ^двопунктовібагатозв'язні. Загалом, мережа має ієрархічну структуру. На першому рівні до мультиплексо­рів STM-1 (155,52 Мбіт/с) приєднують модеми користувачів. На друго­му рівні використовують потужніші мультиплексери STM-4. на третьо­му - STM-16 (2,488 Гбіт/с) (рис. 10.7).

Структура кадру

Тривалість передавання кадру STM-1 фіксована і дорівнює 125 мс. Як видно з рис. 10.8, кадр має загальну довжину 2430 байт і складаєть­ся з дев'яти рядків. У кожному рядку є службова інформація (Section Overhead (SOH)) та інформація користувача.

Вища одиниця групування інформації - контейнери, їхній розмір (9260 байт) не кратний розміру кадру, тому один кадр може бути у двох суміжних контейнерах. Для каналів більшої пропускної здатності (STM-4-16) контейнери STM-1 зчіпляють.

10А. Технологія MPLS

+MPLS (Multiprotocol Label Switching) - це технологія переда­вання та набір протоколів, Що функціонують у глобальних комп 'ю-терних мережах на рівні між: протоколом IP та технологіями ка­нального рівня, такими як SDH, DWDM. Ця технологія покликана надавати уніфіковані послуги передавання як пакетним (данограм-

 

І

ним) мережам, так і мережам віртуальних каналів, утворюючи мережу з інтегрованими послугами.

Технологія MPLS була уперше розроблена інженерами фірми Cisco. У початковому варіанті вона називалася "Tag Switching". Пізніше ця техно­логія була передана для стандартизації вже під назвою "Label Switching".

Технологію MPLS визначено у стандарті RFC 3031.

Традиційний підхід до маршрутизації з використанням заголовків IP - пакетів вимагає аналізу та опрацювання інформації заголовків на кожному маршрутизаторі. Як наслідок, затримка пакету на маршрути-заторі значна, що знижує вислідну швидкість передавання. Метою роз­робки MPLS було запровадження швидкої комутації пакетів у магіст­ральних комутаторах, спираючись на інформацію у простих мітках, які додаються до пакету.

Порядок роботи

До IP- пакету додається один або більше додаткових заголовків, які називають мітками (labels) (рис. 10.9). Разом вони утворюють стек міток.

І* Мережа з MPLS - це набір комутаторів, сполучених каналами зв 'язку в яких комутація пакетів відбувається виключно на підста­ві міток.

При цьому аналізують відповідні таблиці комутації. Через просто­ту структури мітки алгоритм аналізу, як правило, реалізують апаратно. Розрізняють > граничні комутатори та ^-внутрішні комутатори. Вну­трішні - значно простіші за функціями. Коли пакет надходить на вхід­ний граничний комутатор домену MPLS, його параметри аналізують та присвоюють йому клас еквівалентності комутації (forwarding equivalence class). Такий клас дозволяє згрупувати пакети, що рухають­ся одним маршрутом, або ж мають той самий клас якості обслугову­вання. Після цього пакету присвоюється мітка і він готовий до переда­вання наступному комутатору.

Якщо пакет надходить на комутатор, то він може виконати з ним одну з таких операцій: >swap, >push, >pop. При цьому операція відбувається тільки з першою міткою стеку. Swap - це заміна існуючої мітки на іншу, push - це додавання нової мітки у стек,pop - це використання та вилучен­ня існуючої мітки стеку. Останній на шляху руху пакету комутатор доме­ну MPLS забирає останню мітку, так що залишається IP- пакет.

Порівнянна з іншими протоколами

MPLS створювався для вирішення подібних задач, що й старіші тех­нологій Frame Relay та ATM. Водночас, він краще відповідає існуючо­му рівню розвитку технологій. Наприклад, він не використовує підхід ATM по використанню невеликих пакетів-комірок, так як в існуючих оптоволоконних мережах навіть повнорозмірні пакети довжиною 1500 байт передаються без суттєвих затримок (запобігання таким за­тримкам, особливо для ізохронних, мультимедійних потоків було одні­єю з головних цілей ATM).

Порівняно з IP, MPLS не може використовуватися безпосередньо кінцевим користувачем. В цьому він подібний до інших протоколів ін­капсуляції, таких як РРР.

GMPLS - розширення MPLS

В сучасних мережах IP - трафік інкапсулюють в пакети мереж SDH або DWDM, що реалізують функції передавання на канальному та фі­зичному рівнях. Процедури керування в кожній з цих технологій відрі­зняються, так що вислідна ефективність передавання залежить від ефе­ктивного передавання на канальному та фізичному рівнях. Метою но­вої технології GMPLS (Generalized MPLS) стало розширення MPLS та уніфікація функцій маршрутизації та сигналізації для довільних техно­логій передавання канального та фізичного рівнів.

GMPLS визначають як набір протоколів, які розширюють MPLS у напрямі підтримки таких технологій канального та фізичного рівнів як L2SC (Layer 2 Switching Capable), TDM (Time Division Multiplex), DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), FSC(Fiber Switching Capable).

DWDM

I

# Мультиплексувоння з розподілом по довжині хвилі (Wawelength Division Multiplexing (WDM), Dense WDM (DWDM)) - це новіт-

 

І

ня технологія передавання даних по волоконно-оптичних кабелях, яка вже сьогодні дає змогу досягти по сучасних кабелях швидкості передавання в десятки терабітів за секунду.

Умовно термін WDM використовують коли по одному волокну пе­редають сигнали до десяти каналів, a DWDM - якщо більше.

Різке зростання потреб у розширенні смуги пропускання та великі капітальні витрати на прокладання нових кабельних ліній спонукатиме до розробки нових технологій, які б давали змогу передавати більше да­них по наявних кабелях. Вихід було знайдено в застосуваннях у багато-модових кабелях мультиплексування з розподілом по довжині хвилі.

Головна ідея WDM доволі проста. Вона полягає у передаванні од­ним волокном одночасно променів різних частот (кольорів). Декілька сигналів-носіїв різної частоти модулюють різними інформаційними сигналами, а потім мультиплексують у єдиний багаточастотний сиг­нал (подібний підхід давно застосовують для передавання мідними дро­тами (FDM).

Технологію WDM запропонував ще 1980 р.Дж.Л. Лауое (J.P. Laude). Перші розробки давали змогу передавати одним волокном два сигна­ли, згодом стало можливим передавати чотири, і лише на сучасному етапі завдяки технологічним напрацюванням є змога передавати од­ним волокном 40 сигналів і більше.

Практична реалізація WDM стала можливою тільки завдяки розро­бці широкосмугових оптичних підсилювачів, використанню оптоволо-кна легованого ербієм, та нових високоточних засобів демультиплек-сування. Розроблено також оптичні мультиплексери введення-виведення (Optical Add-Drop Multiplexer (OADM)). Вони дають змогу без повно­го демультиплексування сигналу виділяти з нього сигнали низькошви-дкісних каналів.

У традиційних мережах SDH пакети транспортних систем верхніх рі­внів інкапсулювали у пакети SDH і далі передавали мережею (рис. 10.10). Технологія DWDM дає унікальну змогу прямо переносити IP-трафік, що значно зменшує накладні витрати, пов'язані з перетворюванням форма­тів протоколів (рис. 10.11).

AON

Повністю оптичні мережі (All-Optical Networks (AON)) відрізняють­ся від сучасних волоконно-оптичних мереж тим, що наскрізне переда­вання в них виконується із застосуванням тільки оптичних технологій без проміжних перетворень в електричні сигнали. Це дає змогу значно збільшити швидкість та надійність передавання, зменшити вартість.

Оптичний сигнал підсилювали винятково з використанням електро­ніки аж до появи легованого ербієм волоконно-оптичного підсилюва­ча EDFA (Erbium doped fiber amplifier) наприкінці 80-x pp.

Ербій, подібно до інших рідкісноземельних елементів, має складну систему електронних оболонок, у тому числі напівстабільну оболонку з енергетичним рівнем, що відрізняється від базового на значення бли­зьке до енергії фотона довжини хвилі 1550 нм. Це збігається з одним із вікон прозорості волоконно-оптичного кабелю.

Спочатку матеріал підсилювача підпадає під освітлення та погли­нає світло, й йони ербію поглинають фотони з переходом деяких елек­тронів на напівстабільні орбіти. Надходження сигнального фотона при­водить до випромінювання потоку фотонів тієї ж частоти, Ідо й сигна­льний. Оптичні підсилювачі працюють на більших швидкостях, ніж електронні. У цьому випадку EDFA не просто повторює, а підсилює вхідний сигнал і добре працює з WDM, підсилюючи сигнал кожної до­вжини хвилі, яка надходить.

Спосіб передавання та типи компонент AON

Використовують передавання з двома рівнями інтенсивності світла: 1 - висока інтенсивність, 0 - низька. Підсилювачі EDFA спричинюють значний шум у корисний сигнал, тому виникає потреба в значному роз­несенні за інтенсивністю двох логічних сигналів.

Лазери та світодіоди

Застосовують інжекційні лазери на резонаторі Фабрі-Перо або ла­зери з розподіленим зворотним зв'язком. Другий тип лазерів прості­ший конструктивно та дешевший.

Волоконно-оптичні кабелі

Використовують одномодове скловолокно зі ступінчастим профілем (Standard fiber(SF)), волокно зі зміщеною дисперсією (Dispersion Shifted Fiber (DSF)), волокно з ненульовою зміщеною дисперсією. У довгих магістралях застосовують винятково одномодове волокно.

Пасивні оптичні мультиплексори/ демультиплексери

Мультиплексер збирає декілька сигналів різних довжин хвиль в один мультиплексний сигнал, що передається по одному волокну. Демуль-типлексер виконує зворотну функцію. Ці пристрої широко застосову­ють для реалізації WDM та DWDM.

Оптичні підсилювачі

Найбільше поширені EDFA, які використовують лазер накачування довжини хвилі 980 або 1480 нм. Працюють у діапазоні 1535 - 1560 нм та підсилюють сигнал на ЗО - 38 дБ. Підсилювачі генерують шум у межах 10-55 дБ. Вони можуть одночасно підсилювати багатоканальний WDM-сигнал.

Оптичні комутатори

Комутують канали або пакети. Оптична комутація на декілька по­рядків швидша, ніж електронна, її швидкість сьогодні обмежує швид­кість перехідних процесів в електронних схемах керування комутацією. Є різні типи оптичних комутаторів: Скеровані розгалужувані, ^мосто­ві балансові інтерферометри, > комутатор на схрещених хвилях.

Фільтри

Виділяють з мультиплексного сигналу сигнал однієї довжини хвилі. Найчастіше фільтр просто послаблює всі інші сигнали.

Хвильові конвертери

Призначені для перетворення сигналів різних довжин хвиль. Вони потрібні в комутаторах. Наприклад, якщо зайнято канал з потрібною довжиною хвилі, то можна перетворити сигнал до довжини хвилі віль­ного каналу.

Компенсатори дисперсії

Компенсують хроматичну дисперсію в стандартному волоконно-оп­тичному кабелі, що працює в діапазоні 1550 нм. Для компенсації вико­ристовують або волокно DSF, або спеціальні волоконні брегівські ґрат­ки (fiber Bragg grating (FBG)). DCF конструктивно виконані такі профілі заломлення, які створюють від'ємну дисперсію щодо дисперсії стандарт­ного волокна. Компенсатори дисперсії використовують у комплексі з оптичними підсилювачами для виправлення оптичного сигналу.

Структури AON мереж

Залежно від розміру та сфери застосування розрізняють три типи

AON мереж:

•Ь пасивна мережа з ретрансляцією (Passive Optical Network (PON)) подібна до мережі кабельного телебачення. Єдине середовище передаван­ня для всіх абонентів. Використовують тільки пасивні компоненти, по­рівняно дешеві. Можуть бути застосовані на останній милі. Є багато джерел, кожне з яких працює в визначеною довжиною хвилі. Потоки від джерел мультиплексують в один потік. В отримувача відбувається де-мультиплексування. Мережа має деревоподібну структуру. У вузлах Містяться джерела сигналу або пасивні розгалужувачі, у листях - спо­живачі сигналу;

•Ф мережа з пасивною хвильовою маршрутизацією. Використовує тіль­ки пасивне обладнання. Сигнал проходить через ланцюжок пасивних вуз­лів. Вузли виконані на базі WDM-мультиплексерів. Однак розмір таких мереж: обмежений;

•Ь мережі з динамічною маршрутизацією. Це активні мережі. Для реалізації таких мереж: у вузлах повинні бути хвильові конвертери.

Г?1 ТЕСТИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Мережа А ТМ - це:

а) дейтаграмна мережа;

б) мережа віртуальних каналів;

в) комп 'ютерна мережа;

г) мережа з інтеграцією послуг;

д) мережа з комутацією пакетів.

2. Мережа Х.25 - це:

а) дейтаграмна мережа;

б) мережа віртуальних каналів;

в) комп 'ютерна мережа;

г) мережа з інтеграцією послуг;

д) мережа з комутацією пакетів.

3. Комутований віртуальний канал (SVC) мережі Frame Relay:

а) визначає фіксований маршрут передавання;

б) маршрут передавання визначається на початку, а потім за­лишається незмінним;

в) визначає змінний маршрут передавання.

4. MPLS технологія передавання:

а) використовується для передавання тільки пакетів IP;

б) може бути використана і для передавання пакетів інших протоколів мережевого рівня;

в) реалізує передавання на канальному та фізичному рівнях;

г) реалізує тунель передавання між: кінцевими станціями корис-

тувачів.

 

 

Частина III

ПРОТОКОЛЬНИЙ СТЕК TCP/IP

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА, БУДОВА ТА ФУНКЦІОНУВАННЯ МЕРЕЖІ TCP/IP

БАЗОВІ ПРОТОКОЛИ СТЕКУ TCP/IP

СЛУЖБА DNS

ІНШІ ПРОТОКОЛИ МЕРЕЖІ TCP/IP

 

_______________________________________ ТЕМА 11

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА, БУДОВА ТА ФУНКЦІОНУВАННЯ МЕРЕЖІ TCP/IP

У попередніх розділах було розглянуто функції та призначення про­токолів усіх рівнів згідно з еталонною моделлю взаємодії відкритих систем. У реальних мережах реалізують цілі набори протоколів, які під­тримують усі рівні взаємодії. Конкретну реалізацію набору протоколів називають протокольним стеком. Найбільшого поширення сьогодні набув протокольний стек TCP/IP, який уперше розроблений для мереж ОС UNIX та Internet.

Третя частина підручника присвячена принципам функціонування internet та intranet мереж, протоколам стеку TCP/IP.

11.1. Стандартизація

Розробку та супровід протоколів стеку TCP/IP виконує 1АВ (Internet Activities Board) з двома підкомітетами: дослідницьким (Internet Research Task Force (IRTF) та інженерним (Internet Engineering Task Force (IETF). Інженерний підкомітет також розробляє стандарти мережі TCP/IP -RFC (Request For Comments). Крім того, Internet має структуру, що відпові­дає за розподіл адрес - ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Ця організація координує роботу регіональних органі­зацій з аналогічними функціями - ARIN - Америка, RIPE - Свропа, APNIC - Азія.

11.2. Структура мережі TCP/IP

І

* Структура мережі TCP/IP - це об'єднання локальних мереж* (звідси назва Internet, що дослівно означає мережу мереж) (рис. 11.1).

* Поняття локальної мережі тут відображає ступінь пов'язуваності станцій мережі, їхню функційну єдність. В локальній мережі для передавання даних достатньо протоколів канального та фізичного рівнів.

Окремі локальні мережі сполучені через маршрутизатори. Кожна мережа має унікальну адресу. Комп'ютери в локальній мережі назива­ють гостами (host). Вони також мають унікальні адреси.

11.3. Адресація

У кожній мережі на кожному рівні протоколу є свій механізм адре­сації. Наприклад, у мережі Ethernet на канальному рівні адресу зада­ють унікальним шестибайтовим числовим значенням (наприклад, 08-00014-57-69-69).

IP-адреса (тобто адреса IP-протоколу Мережевого рівня) вузла та­кож є унікальною логічною адресою і не залежить від апаратури та кон­фігурації мережі, її довжина становить 4 байти*. Для зручності та на­очності цю адресу розбивають на чотири частини, розділені крапками, наприклад, 102.54.94.97

Адресою транспортного рівня є номер порту, що відповідає засто­суванню, якому адресовано IP-пакет. Номер порту задається цілим чи­слом. Інколи IP- адресу поєднують з номером порту. Таку адресу, на­приклад, 102.54.94.97:8080 називають сокетом (socket).

Кожна IP-адреса складається з двох частин: адреси локальної мере­жі та адреси хоста. Межа між адресами локальної мережі та хоста рухо­ма. Адреса мережі може займати 3, 6, 9 розрядів. Решта - це адреса хоста в мережі. Отже, адреси всіх хостів в одній локальній мережі відрі­зняються тільки в частині "адреса хоста".

Для зручності адресації мереж різних розмірів їх розділено на кла-

ги* Лгяйтт 1 1 П

Адреси з номером мережі 127 зарезервовані для тестової перевірки наявності зв'язку з собою (loopback) та перевірки функції міжпроцес-них зв'язків. Адреси мереж з номерами 224 і більше призначені для спеціальних протоколів, їх не можна використовувати для адрес стан­цій. Адреси з усіма нулями часто інтерпретовані як адреси мережі та хоста на консолі якого виводяться ці адреси, або ж "невизначені" адре­си. Адреси ж з усіма одиницями адресують всі хости мережі одночасно

Схемою адресації ТСРЯР передбачено передавання групових та цир­кулярних повідомлень. Групові повідомлення (Multicast messages) пере­дають згідно з адресою класу D всім хостам певної групи за допомогою протоколу IGMP (Internet Group Management Protocol). Інформація про станції-члени груп є в таблицях маршрутизаторів. Циркулярні повідом­лення (Broadcast Messages) надходять до всіх станцій локальної мережі

* На сьогодні поняття "клас мережі" є застарілим. Замість нього для фрагментації та агрегування мереж використовують безкласову міждоменну маршрутизацію CIDR. ГТ-7/Л —^—^—•^ —^— —•—і^—•—^—^—-^—————-—

Для зручності користувачів кожна станція мережі, крім IP-адреси, має і своє унікальне в межах конкретної мережі символьне ім'я (DNS-ім'я), яке складається з імен комп'ютера та домену (ширшої зони, яка відповідає організації, країні або типу організації, до якої належить мережа). Наприклад, ім'я x.acme.com визначає комп'ютер з назвою х у локальній мережі фірми acme, що є комерційною організацією.

Для взаємно однозначного відображення між числовим форматом IP-адреси та його символьним зображенням у мережі TCP/IP може діяти служба імен DNS (Domain Name System).

Маска мережі

Для зручності визначення адреси локальної мережі за IP-адресою ввели поняття "маски мережі". Маска мережі-це чотирибайтне число, за формою запису подібне до IP-адреси. Розрядам, що опи­сують мережу, відповідають біти "1" маски, а розрядам адреси госта - "О". Наприклад, для адреси 192.168.45.1 маска мережі мо­гла б бути 255.255.255.0. Іншим застосуванням масок мереж є поділ великих мереж на менші підмережі з метою ефективнішого використання адресного простору.

Безкласова міждоменна маршрутизація

Для підвищення ефективності маніпулювання мережевими ад­ресами запроваджено безкласову міждоменну маршрутизацію (Classless Inter-Domain Routing - CIDR).

У структурі мережевої IP-адреси виділяють дві частини: розши­реного мережевого префікса та номера госта. Замість традицій­ного позначення маски підмережі просто зазначають довжину ме­режевого префікса, наприклад: 192.20.130.1 /24, де довжина префі­кса - 24 біти. Це означає, що адреса мережі займає перші 24 біти, а решта - це адреса хоста. Адреси мереж рекомендують будувати так, щоб найшвидше збільшувалися крайні ліві розряди, а адреси пристроїв - щоб зростали крайні праві розряди.

Безкласову міждоменну маршрутизацію відображено у таких стандартах: RFC,1517, 1518,1519, 1520.

Концепція безкласової дає змогу зменшити дефіцит IP- адрес, та кількість записів про маршрути. CIDR дає змогу об'єднувати маршрути - одним записом задавати багато адрес.

11.4. Протоколи стеку TCP/IP

Розглянемо структуру протокольного стека TCP/IP (рис. 11.2) та коротко охарактеризуємо кожен з протоколів.

На канальному рівні використовують протоколи відомих мереже­вих архітектур (Ethernet, FDDI, ATM, Token Ring, та ін.). Особливе місце посідають протоколи SLIP (Serial Line IP) та РРР (Point To Point Protocol), їх застосовують для передавання даних послідовними кана­лами, найчастіше через послідовний порт комп'ютера та модем при­значеною або комутованою телефонною лінією.

*ИР (Internet Protocol) - це міжмережевий данограмний прото­кол мережевого рівня, що забезпечує сервіс передавання пакетів між вузлами мережі. Він не підтримує функції послідовного передаван­ня пакетів та не гарантує надійності їхнього передавання. IP є го­ловним протоколом мережевого рівня стека TCP/IP. Його викори­стовують усі інші протоколи.

ЬІСМР (Internet Control Message Protocol) - це основний діагнос­тичний протокол для передавання інформації між вузлами мережі про помилки та збої, а також: для діагностування мережі. Крім того, протоколи вищих рівнів використовують його для адмініст­рування та діагностування мережі.

*ARP (Adress Resolution Protocol) трансформує IP-адресу в МА С адресу станції, а протокол RARP (Reverse Adress Resolution Protocol) виконує зворотну функцію - за MA C адресами визначає логічні IP-адреси.

lit TCP (Transmission Control Protocol) - є протоколом транспор­тного рівня з попереднім налагодженням з'єднання. Він гарантує надійне передавання пакетів та забезпечує їхню правильну послідо­вність, під час передавання використовує сервіс протоколу IP),

*HJDP (User Datagram Protocol) - данограмний протокол транс­портного рівня, який використовують замість протоколу TCP, якщо немає потреби в додаткових заходах із забезпечення надійно­го передавання. Протокол не гарантує передавання пакета, а та­кож- правильної послідовності передавання пакетів. Серед протоколів прикладного рівня та рівня відображення можна виділити:

^> Telnet - протокол емуляції термінала;

^ FTP (File Transfer Protocol) - протокол передавання файлів; Q> SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - протокол електронної пошти; ^> SNMP (Simple Network Management Protocol) ~ протокол керуван­ня мережею;

^> HTTP (HyperText Transport Protocol) - протокол для передавання гіпертекстової інформації.