TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security) - Сидни Фейт

4.20.2 Х.25 и IP

X.25 — одна из многих технологий региональных сетей, способных пересылать датаграммы IP. IP использует виртуальные цепи X.25 таким же способом, как телефонные линии, — "точка-точка", т.е. трафик IP передается между хостами и маршрутизаторами через виртуальные цепи X.25.

Протоколы для связи X.25 (уровня 2) и пакетов X.25 (уровня 3) снимают проблемы правильного порядка передачи данных и коррекции ошибок. Цепи X.25 специально предназначены для создания надежного соединения между конечными точками связи.

Может показаться странным, что ненадежные службы IP работают поверх надежных протоколов X.25. И еще более странным, что, как в X.25, так и в IP реализованы протоколы уровня 3. Однако, учитывая стоимость и общепринятые требования, можно не обращать внимания на нечеткость деления на уровни. Элементы протоколов уровня 3 для сетей VINES, DECnet и SNA могут передаваться по цепям X.25 не менее успешно. Кроме того, данные для работы мостов по уровню 2 также иногда передаются по цепям X.25.

На рис. 4.17 показан трафик IP от нескольких источников, который маршрутизируется по одной виртуальной цепи X.25 и пересылается в несколько различных точек назначения.

Рис. 4.17. Использование сети X.25 для маршрутизации датаграмм IP

4.20.3 Многопротокольный режим поверх X.25

Существуют два метода для пересылки многопротокольного трафика по сети X.25 (аналогичные методы и форматы применяются для пакетного режима ISDN):

1. Для каждого протокола устанавливается отдельная виртуальная цепь. Во время вызова партнеру указывается на пересылаемый протокол.

2. Устанавливается одна виртуальная цепь, совместно используемая несколькими протоколами. Во время вызова указывается на многопротокольный режим. Партнеру сообщается о применяемых протоколах, и соответствующие сведения добавляются в каждый из заголовков пакетов.

Выбор одного из методов определяется тем, насколько службы провайдера могут реализовывать дополнительные виртуальные цепи и как долго выполняются эти процессы.

В зависимости от экономической ситуации система может устанавливать коммутируемое соединение X.25 по умолчанию, когда несколько различных трафиков ожидают пересылки на удаленные сайты. Запрос закрывается по прошествии некоторого периода отсутствия активности. Обработка запроса обычно представляет собой очень медленный процесс, что делает многопротокольный режим более предпочтительным.

4.20.4 IP в отдельной виртуальной цепи X.25

Если трафик IP пересылается по отдельной коммутируемой виртуальной цепи, то это отражается в пакете Call Request протокола X.25, который инициализирует цепь. В этом пакете имеется необязательное поле Call User Data (вызываемые пользователем данные), которое для указания на трафик IP должно содержать значение X'CC.

Значение X'CC является идентификатором протокола сетевого уровня (Network Layer Protocol ID — NLPID), как это установлено для трафика IP организацией ISO.

4.20.5 Другие протоколы в отдельной виртуальной цепи X.25

Несколько других протоколов также имеют коды ISO для NLPID, но коммерческим лицензионным протоколам такие коды не присвоены. Однако, как можно предположить, многие коммерческие протоколы производят присваивание двухбайтового кода типа для общепринятого многопротокольного окружения — Ethernet. Например, трафик AppleTalk имеет код типа Ethernet со значением X'80-9B.

Для запуска в виртуальной цепи одного протокола с присвоением кода типа Ethernet код NLPID должен иметь значение X'80 со следующим далее подзаголовком SNAP, что указывается в поле Call User Data пакета Call Request протокола X.25. Например, для установки виртуальной цепи на работу с трафиком AppleTalk следует послать:

X'80-00-00-00-80-9B

4.20.6 Многопротокольный режим в виртуальной цепи

Если в виртуальной цепи организуется многопротокольный режим, поле Call User Data устанавливается в X'00 и в каждый кадр добавляется дополнительный заголовок, позволяющий идентифицировать тип протокола. Идентификация датаграммы IP очень эффективно выполняется посредством значения IP NLPID, равного X'CC,— это и будет дополнительным заголовком.

Для протоколов, идентификация которых выполняется кодом типа Ethernet, заголовок сообщения начинается NLPID со значением X'80, что указывает на следующий далее подзаголовок SNAP. Например, для цепи с многопротокольным режимом каждому PDU протокола AppleTalk будет предшествовать заголовок:

X'80-00-00-00-80-9B

4.20.7 Пакеты или PDU?

Существует незначительная сложность в способе пересылки информации по Х.25. Некоторые сети X.25 передают пакеты очень маленького размера. Однако передать весь высокоуровневый PDU (например, датаграмму IP) можно через непрерывную последовательность пакетов (packet sequence) с объединением данных в единый PDU на другой стороне цепи (для этого служит флажок "more/nomore" — еще/больше нет). В этом случае идентификатор протокола требуется только в заголовке первого пакета X.25 из пересылаемой последовательности.

4.21 Frame Relay

Сети X.25 обеспечивают надежную и последовательную пересылку данных. Однако высоки непроизводительные расходы, связанные с качеством обслуживания в этих сетях. Когда трафик IP пересылается потоком по виртуальной цепи X.25, непроизводительные расходы приводят к существенным потерям.

Технология Frame Relay (это протокол уровня 2) более подходит для набора протоколов TCP/IP. В этом случае к датаграмме IP добавляются только заголовок уровня связи данных и завершающая часть для проверки ошибок.

X.25 хранит сообщение до подтверждения его приема и пересылает сообщение повторно, если не получает сигнала подтверждения (ACK). В отличие от X.25 Frame Relay не сохраняет сообщения, не ждет получения ACK и не пересылает данные повторно, что позволяет более эффективно использовать доступную полосу пропускания.

Начальный кадр Frame Relay стандартным способом определяет только службу одной виртуальной цепи. Пользователь должен связаться со службой провайдера и согласовать с ним требуемую скорость передачи при доступе к заданному сайту. Многие провайдеры обеспечивают скорости обмена вплоть до максимальной для линии Т1 скорости в 1.544 Мбит/с. Вне территорий США и Японии доступны линии E1 со скоростью 2.048 Мбит/с. (T1 и E1 отличаются только организациями, принявшими данные стандарты — американским и европейским комитетами соответственно. С технической точки зрения данные стандарты, включая доступные скорости обмена, подобны, хотя и не совместимы полностью между собой. — Прим. пер.) Обычно клиент платит фиксированную месячную арендную плату, величина которой зависит от согласованной скорости обмена.

Коммутируемые службы Frame Relay позволяют системам с присвоенными номерами динамически устанавливать коммуникационные цепи, как при обычном телефонном соединении. Поддержка коммутируемых служб обеспечивает больше возможностей, но заранее трудно предвидеть пользовательский трафик в каждый момент времени, а сети будут работать с перегрузками в случайные моменты.

Frame Relay обеспечивает лучшую производительность по сравнению с X.25 и поэтому чаще применяется на практике. На основе оборудования Frame Relay некоторые организации создают собственные лицензионные системы для внутренних сетей.

Как и для рассмотренных ранее протоколов, комитет IETF специфицировал формат для многопротокольной маршрутизации и перехода трафика через сетевые мосты для совместного использования цепей Frame Relay. Инкапсуляция датаграмм IP представлена на рис. 4.18.

Рис. 4.18. Инкапсуляция датаграммы IP в Frame Relay

Адресное поле Frame Relay обычно имеет длину в 2 октета и содержит 10-битовое поле идентификатора соединения по связи данных (Data Link Connection Identifier — DLCI), определяющее отдельную цепь. Несколько бит в адресном поле используется для наполнения сигналов значениями, когда нужно указать, что кадр должен обрабатываться определенным образом, например для указания отмены кадра во время перегрузки. Если провайдер использует более длинные адреса, можно расширить адресное поле до 3 или 4 октетов.

Поле управления (CTL) имеет значение X'03 (т.е. нечисловая информация). Идентификатор протокола X'CC указывает, что кадр содержит датаграмму IP.

Кадры пересылаются по сети провайдера. Отбрасываются все кадры, проверочная последовательность (FCS) которых указывает на ошибку в них.

Для протоколов, которые должны описываться кодом типа Ethernet (например, AppleTalk), заголовок сообщения имеет формат, показанный на рис. 4.19. Для улучшения выравнивания сообщения после поля управления вставлен добавочный октет-заполнитель X'00. Значение X'80 для NLPID говорит о следующем далее подзаголовке SNAP. В нашем примере он содержит код типа Ethernet для протокола AppleTalk.