В сетях на базе протокола Х.25 устанавливаются виртуальные соединения между терминальным оборудованием различных пользователей.
Режим виртуальных соединений характеризуется тем, что между терминалами абонентов сети не создается физическое соединение, а организуется виртуальный канал путем резервирования памяти во всех узлах сети, расположенных на пути от одного терминала к другому. При этом виртуальные каналы могут быть коммутируемыми (Switched Virtual Circuit, SVC), как в ТфОП, или постоянными (Permanent Virtual Circuit, PVC), аналогично выделенным или арендованным каналам.
В протоколе Х.25 задача сохранения целостности сообщения возлагается на сеть, что достигается путем помехоустойчивого кодирования, запросов и повторений пакетов между узлами сети.
Соединение между терминальным оборудованием и аппаратурой канала данных обеспечивают 3 нижних уровня модели взаимодействия открытых систем (OSI): физический (1), канальный (2) и сетевой (3).
Протокол, определяющий процедуру доступа на уровнях (1) и (2) называется процедурой доступа к звену. На уровне звена данных обмен между терминальным оборудованием и аппаратурой канала данных осуществляется на основе протокола HDLC (High-level Data Link Protocol) с помощью протокольных блоков, называемых кадрами.
Длина кадров может варьироваться, однако рекомендуемая длина выбирается в пределах 128-256 байтов. Функции терминального оборудования выполняются в терминале абонента, а функции аппаратуры канала данных обычно выполняются модемом. На рисунке 11 показана структура кадра одного из типов – информационного, предназначенного для транспортировки полезной нагрузки.
Рис. 11. Структура информационного кадра в протоколе Х.25
В состав информационного кадра входят служебные поля и поле полезной нагрузки. Служебные поля располагаются в начале и в конце каждого кадра. Отношение длин служебных полей к общей длине кадра называется информационной избыточностью.
Каждый кадр отделяется от другого с помощью флага. Затем идет двухбайтовый заголовок, содержащий байт адреса и байт управления. Адресный байт определяет, является ли кадр командой или откликом.
Адресная информация позволяет интерпретировать байт управления. Существуют 3 типа байтов управления:
– информационные (только команды), для кадров, переносящих полезную информацию;
– супервизорные (только команды), содержащие инструкции управления звеном данных;
– ненумерованные (команды/отклики), используемые для дополнительных функций управления.
Проверочная последовательность формируется в соответствии с правилами кодирования циклических кодов.
Поле полезной нагрузки имеется только в информационных кадрах. В этом поле располагаются данные поступающие с сетевого уровня.
Задача сетевого уровня состоит в передаче протокольных блоков, получивших название пакетов. Протокол Х.25 определяет более 20 типов пакетов, из которых только 3 типа пакетов предназначены для переноса полезной нагрузки. На рисунке 12 приведен пример пакета для транспортировки данных.
ИОФ – идентификатор общего формата;
ГНЛК – групповой номер логического канала;
НЛК – номер логического канала в группе;
Р(S), P(R) – номера принимаемого и передаваемого пакетов;
М – символ «Продолжение данных»
Рис. 12. Пример пакета для транспортировки данных в протоколе Х.25
При установлении в сети виртуального соединения или постоянного виртуального канала на стыке терминального оборудования и аппаратуры канала данных создается логический канал, которому присваивается групповой номер (ГНЛК), меньший или равный 15, и номер самого канала (НЛК), меньший или равный 255. Таким образом, теоретически в одном физическом канале можно организовать до 4095 логических каналов.
Номера ГНЛК и НЛК присваиваются виртуальному соединению в фазе его установления и сохраняются за ним в течение фаз обмена данными и завершения обмена.
Номера ГНЛК и НЛК служат идентификаторами логического канала Поле данных (полезной нагрузки) пакета содержит информационные данные, максимальный объем которых не превышает 1 кбайт.
Одним из главных достоинств протокола Х.25 является возможность подключения относительно большого числа терминалов к коммутатору путем разделения сетевых ресурсов на скоростях до десятка кбит/с.
Недостатками протокола Х.25 являются относительно невысокое быстродействие; относительно высокая вероятность появления ошибки ( ) и пакетная природа трафика, которая зачастую приводит к перегрузкам и задержкам в сети.
1.6. Адресация в IP-сетях
Для взаимодействия пользователей IP-сетей были разработаны принципы IP-адресации. Каждый абонентский терминал в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:
1) локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети – это (Media Access Control) МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay, локальный адрес назначается администратором глобальной сети.
2) IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.
3) символьный идентификатор-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.
Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла – гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом, IP-адрес характеризует не отдельный абонентский терминал или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.
IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например:
128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,
10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса.
На рисунке 13 показана структура IP-адреса.
Рис. 13. Структура IP-адресов классов A, B, C, D и E
Адрес состоит из двух логических частей – номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса:
– если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216 , но не превышать 224.
– если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28 - 216. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта.
– если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов.
– если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.
– если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е; он зарезервирован для будущих применений.
В таблице 2 приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.
) и пакетная природа трафика, которая зачастую приводит к перегрузкам и задержкам в сети.