Zalecenie X.25 – definicje – cz. I

Zalecenie X.25 – definicje – cz. I
Podstawową usługą w dostępie do sieci pakietowych oferowaną z poziomu Zalecenia
X.25 jest połączenie wirtualne z komutacją pakietów.
Ponieważ Zalecenie X.25 definiuje wyłącznie zasady dostępu do sieci pakietowej, to
komutacja i przesyłanie pakietów wewnątrz sieci jest uzależnione od rozwiązań
stosowanych przez producenta sieci
Przesyłanie pakietów należących do
wielu równoczesnych połączeń
wirtualnych w jednym łączu
dostępowym do sieci jest możliwe
dzięki stosowanej w Zaleceniu X.25
koncepcji kanału logicznego.
W
kanale
logicznym
transmitowane są ramki, w których
pola
informacyjne
zawierają
pakiety
Zalecenie X.25 – definicje – cz. II
Budowa Zalecenia X.25 jest trójpoziomowa.
Poziom sieciowy jest odpowiedzialny za zarządzanie połączeniem
wirtualnym oraz za zapewnienie integralności przesyłanych danych (w
dostępie do sieci lub przez cała sieć).
Niższy w hierarchii poziom ramek umożliwia zwielokrotnienie kanału
dostępowego oraz bezbłędną transmisję ramek z pakietami.
Poziom fizyczny Zalecenia X.25 steruje przepływem informacji w kanale
dostępowym na poziomie pojedynczych bitów.
Zalecenie X.25 jest historycznie pierwszym zestawem ustaleń określających dostęp do
publicznej sieci transmisji danych pracującej z przełączaniem pakietów. Zostało ono
opublikowane po raz pierwszy w roku 1974. CCITT uzupełniło Zalecenie o dodatkowe
opcje, usługi oraz udogodnienia kolejno w latach 1976, 1978, 1980 oraz ostatni raz w
roku 1988.
Komutacja pakietów – cz. I
Komutacja pakietów jest bardzo zbliżona do komutacji wiadomości, a jedyna różnica
polega na tym, że wiadomości generowane przez użytkowników, o długości zmiennej
oraz zależnej od rodzaju aplikacji, są dzielone na bloki informacji o standardowej
długości zwane pakietami.
Każdy
pakiet
składowy
wiadomości jest kierowany
przez sieć niezależnie od
pozostałych pakietów, a więc
oprócz
pełnej informacji
adresowej musi nieść ze sobą
numer określający położenie
pakietu w wiadomości.
Pakiety są generowane w procesie
segmentacji
wiadomości
(ang.
segmentaion), natomiast wiadomość
jest odtwarzana w procesie składania
(ang. reassembling).
Centrala komutacji pakietów
DTE
Pakiet; A-adres odbiorczy, B-adres nadawczy
Komutacja pakietów – cz. II
Oczywistą wadą sieci z komutacją pakietów jest konieczność segmentacji wiadomości
oraz składania pakietów w wiadomość wiążąca się z pewną komplikacją przy
przetwarzaniu wiadomości. Problemów tych można uniknąć, jeśli sieć oferuje dwie
usługi: datagram (datagram) oraz połączenie wirtualne (virtual circuit).
W usłudze datagram przekazywane wiadomości są bardzo krótkie (o
długości nie przekraczającej pojedynczego pakietu), a więc problem
segmentacji wiadomości oraz składania pakietów staje się nie istotny.
Usługa połączenia wirtualnego w pewnym sensie przypomina komutację
łączy. Podczas zestawiania połączenia węzły zapamiętują sposób kierowania
pakietów, a więc pakiety przekazywane pomiędzy dwoma użytkownikami
sieci są przesyłane z zachowaniem ich naturalnej kolejności.
Procedury i funkcje dostępu X.25
Zalecenie X.25, którego pełna nazwa brzmi „Styk pomiędzy DTE a DCE w sieciach
publicznych z przełączaniem pakietów” (ang. „Interface between Data Treminal Equipment
and Data Circuit-terminating Equipment for Terminals Operating in the Packet Mode on Public
Data Networks”) określa procedury wymiany danych pomiędzy stacją użytkownika DTE, a
węzłem sieci pakietowej DCE.
Procedury wymiany danych obejmują trzy fazy:
nawiązanie połączenia pomiędzy DTE a DCE,
właściwa wymiana danych,
likwidacja połączenia.
W każdej z trzech faz połączenia
DTE-DCE są realizowane takie
funkcje, jak:
identyfikacja pakietów,
potwierdzenie i odrzucanie pakietów,
sterowanie przepływem pakietów,
wznowienie połączenia,
udogodnienia.
Kanał logiczny i połączenia wirtualne
W celu lepszego wykorzystania kanału dostępu do sieci pakietowej jest on
zwielokrotniany czasowo w sposób statyczny STDM. Dzięki temu w jednym kanale
fizycznym mogą być przesyłane pakiety generowane w wielu równoległych sesjach
użytkowników DTE.
Rozróżnianie przesyłanych w jednym kanale fizycznym pakietów generowanych w
różnych sesjach jest możliwe dlatego, że pakiety te są identyfikowane przez DTE oraz
DCE za pomocą jednoznacznego numeru tzw. kanału logicznego (LCN – Logical Channel
Number).
Końcowe kanały logiczne wraz z całą ścieżką pakietów przez sieć pakietową (utworzoną z
kanałów łączących sieciowe centrale komutacji pakietów ang. PSE – Packet Switching
Exchange) tworzą połączenie wirtualne (ang. virtual channel).
Procedury Zalecenia X.25 umożliwiają
takie sterowanie transmisją pakietów w
kanałach logicznych, że komunikujące się
ze sobą stacje DTE otrzymują pakiety w
ich logicznej kolejności bez względu na to,
w jaki sposób realizowana jest reguła
doboru trasy wewnątrz samej sieci
pakietowej.
Architektura zalecenie X.25 – cz. I
Procedury Zalecenia X.25 są zgrupowane w trzech poziomach odpowiadających
funkcjonalnie trzem najniższym warstwom modelu OSI-ISO
Poziom pakietowy (ang. packet level) dodaje do danych użytkownika (generowanych
przez oprogramowanie umieszczone w DTE) nagłówek (ang. PH - Packet Header)
tworząc pakiet (ang. packet). Dane zawarte w nagłówku pakietu określają m.in. numer
kanału logicznego LCN, typ pakietu, dane niezbędne do sterowania przepływem
pakietów w połączeniu wirtualnym (ang. flow control), adresy komunikujących się DTE
oraz typ stosowanego w połączeniu wirtualnym udogodnienia.
Poziom pakietowy Zalecenia X.25
odpowiada funkcjonalnie warstwie
sieciowej (warstwa 3) modelu OSIISO. Warstwa pakietowa realizuje
również pewne funkcje (sterowanie
przepływem
typu
end-to-end)
przypisane w modelu OSI-ISO
warstwie transportowej.
Poziomy
wyższe
Poziom
pakietowy 3
Poziom
ramki 2
Poziomy
fizyczny 1
Medium transmisyjne
PH
FH
I
D
dane
D
pakiet
FT ramka
Architektura zalecenie X.25 – cz. II
Zalecenie X.25 do transmisji ramek wykorzystuje protokół LAPB (ang. Link Access
Procedure Balanced) będący podzbiorem bardziej ogólnego protokołu HDLC (ang. High
Level Data Link Control) określonego przez CCITT. Poziom ramki odpowiada
funkcjonalnie warstwie łącza danych w modelu OS1-ISO.
Poziom fizyczny (PL-Physical Level) Zalecenia X.25 jest odpowiedzialny za transmisję
bitów w fizycznym medium transmisyjnym (skrętka, kabel koncentryczny, kanał radiowy)
łączącym stację DTE z węzłem sieci DCE. Poziom fizyczny Zalecenia X.25 definiuje
elektromechaniczne oraz logiczne charakterystyki styku DTE - DCE.
Poziomy
wyższe
Poziom fizyczny Zalecenia X.25 jest w pełni
określony przez Zalecenie X.21 CCITT - dla
dostępu do sieci cyfrowych. W przypadku
dostępu
do
sieci
pakietowej
z
wykorzystaniem
klasycznej
sieci
telefonicznej (znacznie częstszy przypadek)
poziom fizyczny Zalecenia X.25 jest
określony w Zaleceniu X.21 bis.
Poziom
pakietowy 3
Poziom
ramki 2
Poziomy
fizyczny 1
Medium transmisyjne
PH
FH
I
D
dane
D
pakiet
FT ramka
Poziom pakietowy X.25
Z punktu widzenia abonenta pakietowej sieci transmisji danych Zalecenie X.25 oferuje cztery
poniższe usługi (połączenia):
komutowane połączenie wirtualne (ang. Switched Virtual Call),
stałe połączenie wirtualne (ang. Permanent Virtual Call),
połączenie szybkiej selekcji (ang. Fast Select),
połączenie szybkiej selekcji z natychmiastową likwidacją (ang. Fast Select with Immediate
Clear).
Komutowane połączenia wirtualne
Komutowane połączenie wirtualne (ang. Switched Virtual Circuit) do pewnego stopnia przypomina
klasyczne, komutowane połączenie telefoniczne - w obydwóch tych połączeniach jest wyraźnie
widoczna faza nawiązywania oraz faza likwidacji połączenia.
DTE
DCE
DCE
DTE
Call
Request
Pakiety związane z likwidacją połączenia są
wykorzystywane również do udzielenia
negatywnej odpowiedzi przez wywoływaną
stację
DTE
na
zaproszenie
Call
Reąuest/Incoming
Call
do
nawiązania
połączenia wirtualnego
Incoming
Call
Call
Accepted
Call
Connected
DTE
DTE
DCE
Call
Request
DCE
DCE
DTE
DTE
Incoming
Call
Clear
Request
Clear
Indication
Clear
Confirmation
DCE
Clear
Confirmation
Clear
Request
Clear
Confirmation
Clear
Indication
Clear
Confirmation
Stałe połączenia wirtualne
i fast select
Stale połączenie wirtualne (ang. Permanent Virtual Circuit) jest odpowiednikiem dzierżawionego
łącza telefonicznego - związane stacje DTE w każdej chwili dysponują połączeniem w sieci.
Stałe połączenie wirtualne jest ustanawiane przed rozpoczęciem sesji, a następnie przez cały czas
znajduje się w fazie wymiany danych. W trakcie ustanawiania połączenia następuje rezerwacja
numeru kanału logicznego, który już w fazie wymiany danych pozwala identyfikować pakiety
przesyłane w stałym połączeniu wirtualnym.
Połączenie Fast Select zostało wprowadzone do Zalecenia X.25 od roku 1984 w celu podniesienia
efektywności wymiany danych w trybie połączeniowym pracy sieci. Połączenie Fast Selecl
dopuszcza wprowadzenie właściwych danych użytko-wnika w pakietach służących do
nawiązywania połączenia, w szczególności do pakietu Call Reąuest
Po ustanowieniu połączenia realizowana jest zwykła wymiana danych zakończona likwidacją
połączenia. Żądanie połączenia Fast Select jest kodowane w polu pakietu Call Reąuest/Incoming
Call o nazwie Facilities.
Połączenia Fast Select
with immediate clear
Połączenie Fast Select with Immediate Clear jest odmianą połączenia Fast Select, w której odległa
stacja DTE w odpowiedzi na pakiet Incoming Call (zawierający właściwe dane użytkownika) jest
zobowiązana odpowiedzieć pakietem Clear Reąuest (pakiet ten również może nieść dane)
DTE
DCE
Call
Request
DCE
DTE
Incoming
Call
Clear
Request
Clear
Indication
Clear
Confirmation
Clear
Confirmation
Połączenie Fast Select with Immediate Clear sprowadza się więc do nieudanej próby nawiązania
połączenia, przy czym pakiety wymieniane pomiędzy stacjami DTE mogą zawierać dane
użytkownika.
Budowa pola Facilities pakietu Incoming Call określa dla odległej stacji DTE, czy powinna ona
odpowiedzieć pakietem Call Accepted (realizacja połączenia Fast Select), czy pakietem Clear Request
(realizacja połączenia Fast Select with Immediate Clear).
Budowa pakietu X.25
Zalecenie X.25 przewiduje ok. 30 różnych pakietów wykorzystywanych do realizacji procedur:
ustanawianie połączenia
likwidacja połączenia
wymiana danych oraz sterowanie przepływem
wznowienie połączenia oraz diagnostyka błędów
żądanie udogodnień
Podstawowe pola pakietu X.25 to:
GFI - General Format Identifier - Identyfikator Formatu Pakietu,
LCGN - Logical
Logicznych,
Channel
Group
Number
-
Numer
LCN - Logical Channel Number - Numer Kanału Logicznego,
PTI - Packet Type Identifier - Identyfikator Typu
S/D – Supervisory/Data - Pakiet Służbowy/Pakiet Danych.
Grupy
Kanałów
Pole GFI
Pole MOD (bit piąty oraz szósty pola GFI) określają sposób numeracji pakietów z danymi dla
poszczególnych sesji (faza wymiany danych). Kombinacja MOD = (0, 1) oznacza numerację modulo
8, a więc numerację pakietów w zakresie 0...7. Kombinacja MOD = (1,0) oznacza numerację modulo
128, a więc numerację pakietów w zakresie 0...127.
GFI
LCGN
LCN
Bit D (Delivery Confirmation) - siódmy bit pierwszego bajtu
nagłówka pakietu określa sposób potwierdzania odbioru
pakietów. D = 0 oznacza, że odbiór pakietów będzie
potwierdzany przez lokalne DCE. D = l oznacza, że odbiór
pakietów będzie potwierdzany przez odległą stację DTE
PTI
S/D
DTE Addresses
Facilities
Cause/Diagnostic Code
User Data
Q
D
MOD
Bit Q (Qualified Data) - ósmy bit pierwszego bajtu nagłówka pakietu ma znaczenie wyłącznie w fazie
wymiany danych i jest wykorzystywany do rozbicia pakietów danych na dwie klasy - pakiety
normalne oraz pakiety zawierające dane specjalne (nie zdefiniowane w ramach Zalecenia X.25).
Pola pakietu X.25 - cd
Pole LCGN - Logical Channel Group Number zbudowane jest z czterech bitów 1...4
pierwszego bajtu nagłówka pakietu; pełny drugi bajt nagłówka pakietu tworzy pole LCN
(ang. Logical Channel Number). Łączna długość pól LCGN oraz LCN wynosi 12 bitów, co
pozwala utworzyć 4096 różnych kanałów logicznych (kanał logiczny o numerze zerowym
ma charakter służbowy i jest przeznaczony wyłącznie dla DCE). Pola LCGN oraz LCN są
różnie wykorzystywane w różnych sieciach.
Pole PTI - pierwszy bit trzeciego bajtu S/D –(ang. Supervisory/Data) informuje, czy pakiet jest
Pakietem Służbowym, czy też jest Pakietem Danych:
GFI
S/D = l Służbowy),
LCN
pakiet S/D - Supervisory (Pakiet
PTI
DTE Addresses
S/D = 0 - pakiet S/D - Data (Pakiet Danych).
Pozostałe siedem bitów trzeciego bajtu nagłówka pakietu
tworzy pole PTI - Packet Type Identifier. Ustawienie bitów w
polu PTI oraz kierunek transmisji pakietu (DCE → DTE
lub DTE → DCE) jednoznacznie określają typ pakietu
identyfikowany również jego nazwą.
LCGN
Facilities
Cause/Diagnostic Code
User Data
Q
D
MOD
S/D
Pole adresowe
Pole Adresowe (DTE Addresses) podaje długości adresów (mierzone w półbajtach) oraz adres stacji
DTE żądającej nawiązania połączenia i adres docelowej stacji DTE. Adresy stacji DTE są podawane
w pakietach służących do nawiązywania oraz likwidacji połączeń.
Pierwszy bajt Pola Adresowego koduje długość adresu
nadawczego (ang. Calling DTE Address Length) oraz
długość adresu odbiorczego (ang. Called DTE Address
Length).
Drugi oktet Pola Adresowego podaje adres stacji DTE
żądającej nawiązania połączenia (ang. Calling DTE
Address), oktet trzeci - adres stacji DTE docelowej (ang.
Called DTE Address).
Calling DTE
Called DTE
Address Length
Address Length
Calling DTE Address
Max 15
bajtów
Called DTE Address
Struktura samego adresu zależy w istotny sposób od wartości bitu A (ósmy bit pierwszego bajtu wyłącznie w pakietach służących do nawiązywania oraz likwidacji połączenia) wg schematu:
A = l - format adresu TOA/NPI, adres składa się z trzech pól: TOA -Type of Address (Typ Adresu), NPI Numbering Plan Identification (Identyfikator Planu Numeracyjnego) oraz właściwego adresu.
A = 0 - format adresu zgodny z Zaleceniem X.121 CCITT
Budowa pakietu danych
Pakiety Data są rozpoznawane wśród innych pakietów Zalecenia X.25 według bitu S/D. Wartość
tego bitu dla wszystkich pakietów służbowych Zalecenia X.25 jest równa S/D = 1, natomiast
wyłącznie dla pakietów danych S/D = 0.
8
7
6
5
Q
D
0
1
4
3
2
1
LCGN
M
P(S)
7
6
5
Q
D
1
0
4
3
2
1
LCGN
LCN
LCN
P(R)
8
0
User Data
Numeracja mod 8 oznacza, że obydwa numery P(R)
oraz P(S) mogą zmieniać się w zakresie 0...7.
P(S)
0
P(R)
M
User Data
Numeracja mod 128 oznacza, że obydwa numery
P(R) oraz P(S) mogą zmieniać się
w zakresie
0...127, co wymaga odpowiedniego rozszerzenia
obydwóch pól P(R) oraz P(S) i zmiany struktury
nagłówka pakietu
Standardowa długość Pola Danych jest równa 128 bajtów, ale Zalecenie X.25 dopuszcza inne wartości
ze zbioru (16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096). W każdym z kanałów logicznych wchodzących
w skład połączenia wirtualnego można przesyłać pakiety o niejednakowych długościach.
Mechanizm okienkowy
Okienkowy mechanizm sterowania przepływem (ang. window flow control mechanism) umożliwia
stronie odbiorczej DXE kontrolować strumień płynących w jej kierunku pakietów przez opóźnione
oddawanie potwierdzeń włożonych.
Okienkowy mechanizm sterowania przepływem wymaga implementacji w każdym DXE
dodatkowego licznika.
Po stronie nadawczej DXE jest prowadzony licznik:
SLWE - Send Lower Window Edge (dolna krawędź okna nadawczego) - najniższy numer
pakietu nadanego i niepotwierdzonego; licznik SLWE jest kopiowany ze spływających
Numerów Odbiorczych P(R), SLWE ← P(R).
Dla zachowania symetrii konieczny jest drugi licznik prowadzony po stronie nadawczej DXE:
SUWE - Send Upper Window Edge (górna krawędź okna nada-wczego) - najniższy numer,
który może zostać przypisany nadawanemu pakietowi: SUWE←V(S).
Poziom ramki X.25
Kanał transmisyjny łączący stację użytkownika DTE oraz węzeł sieci DCE może dzięki
zwielokrotnieniu statystycznemu utrzymywać wiele jednoczesnych kanałów logicznych, w których
są przekazywane ramki (ang. frames) zawierające pakiety z informacjami użytkownika.
Zadaniem poziomu ramki (ang. frame level) jest niezawodna transmisja łącznego strumienia
ramek przesyłanych w poszczególnych kanałach logicznych w lokalnym oraz odległym styku DTE
- DCE. W tym celu na poziomie ramki są realizowane procedury trzech rodzajów:
zarządzanie łączem DTE - DCE (ang. link management) oraz właściwa
wymiana danych (data transfer),
obsługa błędów (ang. error control),
sterowanie przepływem (ang. flow control).
Poziom ramki nie definiuje oddzielnych ramek dla poszczególnych połączeń wirtualnych - na tym
poziomie wszystkie pakiety są traktowane w identyczny sposób, a procedury obsługi błędów oraz
sterowania przepływem odpowiadają za łączny strumień ramek.
Budowa ramki HDCL
Procedury poziomu ramki Zalecenia X.25 zostały zbudowane na bazie protokołu HDLC (ang. High
Level Data Link Control) zdefiniowanego przez CCITT.
Protokół HDLC jest uniwersalnym protokołem łącza danych wykorzystywanym do sterowania
dwukierunkową (ang. full duplex) transmisją w łączach typu punkt-punkt (ang. point-to-point link) lub
punkt-wielopunkt (ang. multipoint link).
Protokół HDLC może być wykorzystywany w dwóch trybach pracy:
URM - ang. Unbalanced Normal Response Mode - tryb pracy protokołu HDLC używany w terminalowych
sieciach dostępu, w których terminale użytkowników (slave station - stacja podrzędna) mogą przekazywać
dane tylko w odpowiedzi na zapytanie generowane przez komputer (ang. master station - stacja nadrzędna),
ABM - ang. Asynchronous Balanced Mode - tryb pracy protokołu HDLC używany w łączach punkt-punkt
sieci komputerowych, w których każdy z dwóch komunikujących się węzłów może pełnić rolę stacji
nadrzędnej (wyzwalającej transmisję) oraz stacji podrzędnej (tzw. stacje równorzędne - ang. combined
stalions).
FH
8 bitów
Pole
Pole
Adresowe Kontrolne
8 bitów
8 bitów
Pole Informacyjne
FCS
16 bitów
FT - Frame Trailer - etykieta końca ramki
FH - Frame Header - etykieta początku ramki
FCS - Frame Check Sequence - Sekwencja Kontrolna
FT
8 bitów
Poziom fizyczny X.25 – cz. I
Poziom fizyczny jest najniższym i najbardziej podstawowym poziomem w hierarchii Zalecenia
X.25 definiującym styk (interfejs) fizyczny pomiędzy stacją użytkownika DTE a węzłem sieci
pakietowej DCE.
Poziom fizyczny podaje cztery poniższe specyfikacje:
funkcje przypisane do poszczególnych wtyków w złączach (specyfikacja funkcjonalna),
realizowane procedury sterowania (specyfikacja proceduralna),
poziomy napięć, prądów, szybkość sygnalizacji, kształt sygnału danych (specyfikacja
elektryczna),
konstrukcja mechaniczna złączy (specyfikacja mechaniczna).
Budowa poziomu fizycznego jest w dużym stopniu uzależniona od tego, czy stacja użytkownika DTE
jest dołączona do węzła sieci pakietowej DCE w sposób bezpośredni, czy też pośrednio z
wykorzystaniem modemów.
W przypadku bezpośredniego dołączenia stacji DTE do węzła sieci DCE poziom fizyczny Zalecenia X.25
można utożsamiać z bezpośrednim połączeniem DTE –DCE.
Zdecydowana większość użytkowników stacji DTE nie dysponuje bezpośrednim łączem do węzła sieci
pakietowej DCE. W takiej sytuacji stacja DTE jest dołączana najpierw do lokalnego modemu, a ten poprzez
łącze telekomunikacyjne jest łączony ze swoim odległym odpowiednikiem; odległy modem jest dołączany
wprost do węzła sieci DCE.
Poziom fizyczny X.25 – cz. II
Zalecenie X.25 rekomenduje dla poziomu fizycznego:
Zalecenie X.21bis „Use on Public Data Networks of Data Terminal Eąuipment (DTE) Which is Designed for
Interfacing to Synchronous V Series Modems”
Zalecenie X.21 „Interface between Data Terminal Eąuipment (DTE) and Data Circuit-Terminating
Eąuipment (DCE) for Synchronous Operation on Public Data Networks ”.
Zalecenie X.21 jest zaleceniem cyfrowym, natomiast Zalecenie X.21 bis ma charakter analogowy.
Zalecenie X.21bis zostało uprowadzone do Zalecenia X.25 w celu umożliwienia użytkownikom sieci
dostosowania ich wyposażenia analogowego do cyfrowej sieci transmisji danych.
Zalecenie X.21
Transmisja
Styk
elektryczny
Styk
mechaniczny
? 9600 b/s
> 9600 b/s
X.26
(EIA RS-423)
X.27
X.27
(EIA RS-422)
(EIA RS-422)
ISO 4903
15 wtyków
ISO 4903
15 wtyków
Zalecenie X.21 bis
? 9600 b/s
? 48 kb/s
V.28
X.26
(EIA RS-232) (EIA RS-423)
V.35
X.27
(EIA RS-422)
ISO 2110
ISO 4902
(EIA RS-232C) (EIA RS-449)
25 wtyków
37 wtyków
ISO 2593
34 wtyki
ISO 4902
(EIA RS-449)
37 wtyków
Sieci X.25 a wymagania sieci WAN
W czasie tworzenia standardu X.25 poziom techniki teletransmisyjnej i jakość medium
fizycznego narzucały wysoką stopę błędów. X.25 zapewnił stosunkowo dobrą jakość i będąc
pierwszym uniwersalnym protokołem przyczynił się do rozwoju sieci transmisji danych.
Założenia, które przyjęto przy jego projektowaniu stały się obecnie nieaktualne, bo:
Nastąpił znaczny wzrost mocy obliczeniowej komputerów przyłączonych do sieci, przez co
stacje końcowe mogły przejąć większą część funkcji urządzeń sieciowych.
Znacznie wzrosła szybkość przesyłania danych poprzez łącza (w latach 70-tych było to
zwykle poniżej 9600 bit/s).
Medium fizyczne stało się bardziej niezawodne, co oznacza mniejszą stopę błędów oraz brak
potrzeby stosowania aż tak rozbudowanej sygnalizacji, która zawężała przepustowość
systemu. Dublowanie funkcji drugiego i trzeciego poziomu modelu OSI-ISO okazało się
nieefektywne.
Pierwotne rozwiązanie stawało się coraz bardziej niewygodne i drogie – szczególnie
w przypadkach, gdy wymagane były duże prędkości transmisji przy jednoczesnej niskiej
zajętości linii [godzin/dobę].
Sieci X.25 a Frame Relay – cz. I
Podobnie jak i w sieciach X.25, standard Frame Relay przewiduje podział urządzeń podpiętych
do sieci na dwie kategorie
DCE (Data Communications Equipment) – urządzenie stanowiące węzeł sieci,
odpowiedzialne za przesyłanie danych wewnątrz sieci
DTE (Data Terminal Equipment) – urządzenie końcowe transmisji, czyli np. stacja
u abonenta sieci Frame Relay
To implikuje istnienie dwóch rodzajów styków:
styku pomiędzy abonentem, a siecią UNI (User-Network Interface)
styku wewnątrzsieciowego NNI (Network Node Interface)
Technologia Frame Relay, tak jak X.25, wykorzystuje ideę połączeń logicznych,
logicznych czyli tzw. kanałów
wirtualnych, oraz implementuje zmienną długość ramki,
ramki co pozwala na bardziej optymalne
wykorzystanie sieci.
Sieci X.25 a Frame Relay – cz. II
Zasadnicza różnica pomiędzy obydwoma standardami bierze się z faktu innego rozłożenia zadań
sieci na poszczególne warstwy modelu OSI.
W sieci X.25 transmisja danych angażowała najniższe trzy warstwy modelu OSI (fizyczną, łącza
danych i sieciową), natomiast w sieci Frame Relay wszystko zamyka się w dwóch najniższych
warstwach, a warstwa sieciowa nie jest już konieczna wewnątrz sieci (styk DTE-DCE definiuje
się tylko dla dwóch pierwszych warstw)
Zalecenie X.25 zakładało, że urządzenia
DTE będą to proste (można powiedzieć
mało inteligentne) stacje i to sieć będzie się
zajmowała wszystkim. Natomiast Frame
Relay obciąża wieloma funkcjami stacje
końcowe (DTE), dzięki czemu sieć może być
prostsza i szybsza.
Sieci X.25 a Frame Relay – cz. III
TAK
NIE
TAK
Ramka
poprawna?
Ramka
inform.?
TAK
TAK
Otrzymano
ACK?
Odrzuć
Zegar STOP
X25
TAK
Odrzuć i
RETRANSMISJA
Do warstwy 3
NIE
Odrzuć
NIE
FRAME RELAY
Zegar RESTART
Następna
sekwencja nr
Wyślij ACK warstwy 2
Oddziel pola warstwy 2
Odrzuć
Korekcja błędów
Wszystkie
ACK?
TAK
TAK
Ramka
utrzymaniowa
Obróć okno
TAK
Znane
DLCI?
NIE
NIE
NIE
Ramka
poprawna?
NIE
Wewnątrz
okna?
NIE
Korekcja błędów
WARSTWA 2
Do warstwy 3
WARSTWA 3
Funkcja korekcji błędów i retransmisji została zatem przeniesiona do warstwy trzeciej
(sieciowej), która jest implementowana już po stronie odbiorcy (DTE) – chodzi tu o protokoły
warstw wyższych, które posiadają algorytmy korekcji błędów np. IPX/SPX czy TCP/IP).
Cechy Frame Relay – cz. I
W standardzie Frame Relay wydzielono osobny kanał do komunikacji „utrzymaniowej” sieci, czyli do
przesyłania informacji o wywołaniach, stanach poszczególnych węzłów, komunikatów kontrolnych
itp.
Sieć Frame Relay, podobnie jak X.25, stosuje technikę połączeń wirtualnych.
połączenia wirtualne typu PVC (Permanent Virtual Circuit – czyli połączenia zestawiane na
stałe; z punktu widzenia użytkownika jest to prywatna linia dzierżawiona o stałych
opóźnieniach)
połączenia wirtualne typu SVC (Switched Virtual Circuit) – komutowane połączenie,
zestawiane na życzenie abonenta na krótki okres czasu)
Nowością jest usługa oferowana przez sieć Frame Relay pozwalająca stworzyć grupowe
połączenia wirualne – tzw. Multicast,
Multicast zestawiane także na długi okres czasu, zezwalające wielu
użytkownikom sieci na jednoczesny dostęp do tych samych zasobów sieci. Połączenie tego typu
jest najczęściej używane do zastosowań rozsiewczych (broadcastowych)
Cechy Frame Relay – cz. II
Standard Frame Relay wprowadził także interesującą koncepcję negocjacji przez klienta
gwarantowanej przepustowości oferowanej przez sieć.
Klient
sieci,
podpisując
umowę,
definiuje
tzw.
wskaźnik CIR (Committed
Information
Rate),
który
stanowi oszacowanie wielkości
ruchu generowanego przez
abonenta w okresie zajętości.
Cechy Frame Relay – cz. III
Ponieważ ruch generowany przez abonentów sieci nie jest stały (nieregularnie wzrasta i maleje)
zdefiniowano dwa dodatkowe parametry ruchowe.
BC – Committed burst size – maksymalna liczba danych, które sieć gwarantuje przesłać w
pewnym ustalonym przedziale czasu TC
BE – Excess burst size – nadmiarowa liczba danych, będąca wielkością o którą klient może
przekroczyć zagwarantowaną liczbę BC w przedziale czasu TC. Dane te zostaną jednak
przeniesione przez sieć z obniżonym prawdopodobieństwem, gdyż jeżeli w sieci (w którymś
z węzłów po drodze) wystąpi natłok, pakiety te zostaną utracone przez sieć i stacja
abonenta będzie musiała zadbać o ich retransmisję
Wielkości CIR oraz Bc są
związane poniższą zależnością:
CIR=Bc/Tc
Protokoły Frame Relay
Działanie stosu protokołów sieci z przekazywaniem ramek obejmuje dwa obszary działań:
obszar sterowania (sygnalizacji) związany z ustanawianiem, zarządzaniem, utrzymywaniem i
rozłączaniem połączenia wirtualnego
obszar transferu danych dotyczący przesyłania danych w połączeniu wirtualnym pomiędzy
dwoma użytkownikami
Protokół sygnalizacyjny Q.933
używany jest wyłącznie w usłudze SVC
(dynamicznie
przydzielane
połączenia
wirtualne); w przypadku usług PVC (stałych
połączeń wirtualnych) jest zbędny
wywodzi się z protokołu Q.931 używanego
do sygnalizacji w sieciach ISDN
wiadomości protokołu Q.933 są przesyłane w ramkach protokołu LAP-F, wyróżnionych
wartością pola DLCI = 0
Wiadomości protokołu Q.933
Wiadomość ta składa się z:
nagłówka zawierającego m.in. sekwencję identyfikującą protokół i określającą typ
wiadomości,
części informacyjnej zawierającej jeden lub kilka elementów informacyjnych.
Elementy te służą m.in. do:
określenia
parametrów
połączenia wirtualnego
przesyłania
wywoływanego
wywołującego
adresów
i
określania pośrednich sieci
tranzytowych
parametry ruchowe
Wiadomości protokołu Q.933
Nazwa wiadomości
Funkcja
Ustanowienie połączenia
Alerting
Wskazuje, że użytkownik przechodzi w stan alarmowy
Call Proceeding
Wskazuje, że została zapoczątkowana procedura ustanawiania połączenia
Connect
Akceptacja ustanowienia połączenia przez użytkownika wywoływanego
Connect Acknowledge
Wskazuje, że użytkownik wywołujący zgadza się na połączenie - potwierdzenie otrzymania
Connect
Raportowanie postępów w nawiązywaniu połączenia w przypadku współpracy z sieciami
prywatnymi
Inicjowanie ustanowienia połączenia logicznego
Progress
Setup
Rozłączenie połączenia
Disconnect
Żądanie wyzerowania połączenia
Release
Wskazuje na zamiar zwolnienia kanału i rozłączenia połączenia
Release Complete
Zwolnienie kanału i rozłączenie połączenia.
Inne
Status
Określenie stanu połączenia. Wiadomość jest wysyłana w odpowiedzi na Status Inquiry lub w
dowolnym czasie w celu poinformowania o błędach
Status Inquiry
Żądanie wysłania wiadomości Status