Глобальные сети

В этом способе конечная станция несет основную ответственность за управление потоком, а коммутаторы играют пассивную роль в петле обратной связи, только уведомляя станцию - отправитель о перегрузке.

Такой простой способ имеет несколько очевидных недостатков. Конечная станция не узнает из сообщения BRM, на какую величину нужно уменьшить скорость передачи данных в сеть. Поэтому она просто понизит скорость до минимальной величины MCR, хотя, возможно, это и не обязательно. Кроме того, при большой протяженности сети коммутаторы должны продолжать буферизовать данные все время, пока уведомление о перегрузке будет путешествовать по сети, а для глобальных сетей это время может быть достаточно большим, и буферы могут переполниться, так что требуемый эффект достигнут не будет.

Разработаны и более сложные схемы управления потоком, в которых коммутаторы играют более активную роль, а узел-отправитель узнает более точно о возможной в данный момент скорости отправки данных в сеть.

В первой схеме узел-источник посылает в ячейке FRM явное значение скорости передачи данных в сеть, которую он хотел бы поддерживать в данное время. Каждый коммутатор, через который проходит по виртуальному пути это сообщение, может уменьшить запрашиваемую скорость до некоторой величины, которую он может поддерживать в соответствии с имеющимися у него свободными ресурсами (или оставить запрашиваемую скорость без изменения). Узел назначения, получив ячейку FRM, превращает ее в ячейку BRM и отправляет в обратном направлении, причем он тоже может уменьшить запрашиваемую скорость. Получив ответ в ячейке BRM, узел-источник точно узнает, какая скорость отправки ячеек в сеть для него в данный момент доступна.

Во второй схеме каждый коммутатор сети может работать как узел-источник и узел назначения. Как узел-источник он может сам генерировать ячейки FRM и отправлять их по имеющимся виртуальным каналам. Как узел назначения он может отправлять на основе получаемых ячеек FRM ячейки BRM в обратном направлении. Такая схема является более быстродействующей и полезной в протяженных территориальных сетях.

Как видно из описания, служба ABR предназначена не только для прямого поддержания требований к обслуживанию конкретного виртуального соединения, но и для более рационального распределения ресурсов сети между ее абонентами, что в конечном итоге также приводит к повышению качества обслуживания всех абонентов сети.

Коммутаторы сети АТМ используют различные механизмы для поддержания требуемого качества услуг. Кроме описанных в стандартах ITU-T и АТМ Forum механизмов заключения соглашения на основе параметров трафика и параметров QoS, а затем отбрасывания ячеек, не удовлетворяющих условиям соглашения, практически все производители оборудования АТМ реализуют в своих коммутаторах несколько очередей ячеек, обслуживаемых с различными приоритетами.

Стратегия приоритетного обслуживания трафика основана на категориях услуг каждого виртуального соединения. До принятия спецификации ABR в большинстве коммутаторов АТМ была реализована простая одноуровневая схема обслуживания, которая давала трафику CBR первый приоритет, трафику VBR второй, а трафику UBR - третий. При такой схеме комбинация CBR и VBR может потенциально заморозить трафик, обслуживаемый другим классом служб. Такая схема не будет правильно работать с трафиком ABR, так как не обеспечит его требования к минимальной скорости передачи ячеек. Для обеспечения этого требования должна быть выделена некоторая гарантированная полоса пропускания.

Чтобы поддерживать службу ABR, коммутаторы АТМ должны реализовать двухуровневую схему обслуживания, которая бы удовлетворяла требованиям CBR, VBR и ABR. По этой схеме коммутатор предоставляет некоторую часть своей пропускной способности каждому классу служб. Трафик CBR получает часть пропускной способности, необходимую для поддержания пиковой скорости PCR, трафик VBR получает часть пропускной способности, необходимую для поддержания средней скорости SCR, a трафик ABR получает часть пропускной способности, достаточную для обеспечения требования минимальной скорости ячеек MCR. Это гарантирует, что каждое соединение может работать без потерь ячеек и не будет доставлять ячейки ABR за счет трафика CBR или VBR. На втором уровне этого алгоритма трафик CBR и VBR может забрать всю оставшуюся пропускную способность сети, если это необходимо, так как соединения ABR уже получили свою минимальную пропускную способность, которая им гарантировалась.

Передача трафика IP через сети АТМ

Технология АТМ привлекает к себе общее внимание, так как претендует на роль всеобщего и очень гибкого транспорта, на основе которого строятся другие сети. И хотя технология АТМ может использоваться непосредственно для транспортировки сообщений протоколов прикладного уровня, пока она чаще переносит пакеты других протоколов канального и сетевого уровней (Ethernet, IP, IPX, frame relay, X.25), сосуществуя с ними, а не полностью заменяя. Поэтому протоколы и спецификации, которые определяют способы взаимодействия технологии АТМ с другими технологиями, очень важны для современных сетей. А так как протокол IP является на сегодня основным протоколом построения составных сетей, то стандарты работы IP через сети АТМ являются стандартами, определяющими взаимодействие двух наиболее популярных технологий сегодняшнего дня.

Протокол Classical IP (RFC 1577) является первым (по времени появления) протоколом, определившим способ работы интерсети IP в том случае, когда одна из промежуточных сетей работает по технологии АТМ. Из-за классической концепции подсетей протокол и получил свое название - Classical.

Одной из основных задач, решаемых протоколом Classical IP, является традиционная для IP-сетей задача - поиск локального адреса следующего маршрутизатора или конечного узла по его IP-адресу, то есть задача, возлагаемая в локальных сетях на протокол ARP. Поскольку сеть АТМ не поддерживает широковещательность, традиционный для локальных сетей способ широковещательных ARP-запросов здесь не работает. Технология АТМ, конечно, не единственная технология, в которой возникает такая проблема, - для обозначения таких технологий даже ввели специальный термин - Нешироковещательные сети с множественным доступом (Non-Broadcast networks with Multiple Access, NBMA). К сетям NBMA относятся, в частности, сети X.25 и frame relay.

В общем случае для нешироковещательных сетей стандарты TCP/IP определяют только ручной способ построения ARP-таблиц, однако для технологии АТМ делается исключение - для нее разработана процедура автоматического отображения IP-адресов на локальные адреса. Такой особый подход к технологии АТМ объясняется следующими причинами. Сети NBMA (в том числе X.25 и frame relay) используются, как правило, как транзитные глобальные сети, к которым подключается ограниченное число маршрутизаторов, а для небольшого числа маршрутизаторов можно задать ARP-таблицу вручную. Технология АТМ отличается тем, что она применяется для построения не только глобальных, но и локальных сетей. В последнем случае размерность ARP-таблицы, которая должна содержать записи и о пограничных маршрутизаторах, и о множестве конечных узлов, может быть очень большой. К тому же, для крупной локальной сети характерно постоянное изменение состава узлов, а значит, часто возникает необходимость в корректировке таблиц. Все это делает ручной вариант решения задачи отображения адресов для сетей АТМ мало пригодным.

В соответствии со спецификацией Classical IP одна сеть АТМ может быть представлена в виде нескольких IP-подсетей, так называемых логических подсетей (Logical IP Subnet, LIS) (рис. 33). Все узлы одной LIS имеют общий адрес сети. Как и в классической IP-сети, весь трафик между подсетями обязательно проходит через маршрутизатор, хотя и существует принципиальная возможность передавать его непосредственно через коммутаторы АТМ, на которых построена сеть АТМ. Маршрутизатор имеет интерфейсы во всех LIS, на которые разбита сеть АТМ.

Рис. 33. Логические IP-подсети в сети АТМ

ПРИМЕЧАНИЕ Подход спецификации Classical IP к подсетям напоминает технику виртуальных локальных сетей VLAN -там также вводятся ограничения на имеющуюся возможность связи через коммутаторы для узлов, принадлежащих разным VLAN.

В отличие от классических подсетей маршрутизатор может быть подключен к сети АТМ одним физическим интерфейсом, которому присваивается несколько IP-адресов в соответствии с количеством LIS в сети.

Решение о введении логических подсетей связано с необходимостью обеспечения традиционного разделения большой сети АТМ на независимые части, связность которых контролируется маршрутизаторами, как к этому привыкли сетевые интеграторы и администраторы. Решение имеет и очевидный недостаток - маршрутизатор должен быть достаточно производительным для передачи высокоскоростного трафика АТМ между логическими подсетями, в противном случае он станет узким местом сети. В связи с повышенными требованиями по производительности, предъявляемыми сетями АТМ к маршрутизаторам, многие ведущие производители разрабатывают или уже разработали модели маршрутизаторов с общей производительностью в несколько десятков миллионов пакетов в секунду.

Все конечные узлы конфигурируются традиционным образом - для них задается их собственный IP-адрес, маска и IP-адрес маршрутизатора по умолчанию. Кроме того, задается еще один дополнительный параметр - адрес АТМ (или номер VPI/VCI для случая использования постоянного виртуального канала, то есть PVC) так называемого сервера ATMARP. Введение центрального сервера, который поддерживает общую базу данных для всех узлов сети, - это типичный прием для работы через нешироковещательную сеть. Этот прием используется во многих протоколах, в частности в протоколе LAN Emulation, рассматриваемом далее.

Каждый узел использует адрес АТМ сервера ATMARP, чтобы выполнить обычный запрос ARP. Этот запрос имеет формат, очень близкий к формату запроса протокола ARP из стека TCP/IP. Длина аппаратного адреса в нем определена в 20 байт, что соответствует длине адреса АТМ. В каждой логической подсети имеется свой сервер ATMARP, так как узел может обращаться без посредничества маршрутизатора только к узлам своей подсети. Обычно роль сервера ATMARP выполняет маршрутизатор, имеющий интерфейсы во всех логических подсетях.

При поступлении первого запроса ARP от конечного узла сервер сначала направляет ему встречный инверсный запрос ATMARP, чтобы выяснить IP- и АТМ- адреса этого узла. Этим способом выполняется регистрация каждого узла в сервере ATMARP, и сервер получает возможность автоматически строить базу данных соответствия IP- и АТМ - адресов. Затем сервер пытается выполнить запрос ATMARP узла путем просмотра своей базы. Если искомый узел уже зарегистрировался в ней и он принадлежит той же логической подсети, что и запрашивающий узел, то сервер отправляет в качестве ответа запрашиваемый адрес. В противном случае дается негативный ответ (такой тип ответа в обычном широковещательном варианте протокола ARP не предусматривается).

Конечный узел, получив ответ ARP, узнает АТМ-адрес своего соседа по логической подсети и устанавливает с ним коммутируемое виртуальное соединение. Если же он запрашивал АТМ-адрес маршрутизатора по умолчанию, то он устанавливает с ним соединение, чтобы передать IP-пакет в другую сеть.

Для передачи IP-пакетов через сеть АТМ спецификация Classical IP определяет использование протокола уровня адаптации AAL5, при этом спецификация ничего не говорит ни о параметрах трафика и качества обслуживания, ни о требуемой категории услуг CBR, rtVBR, nrtVBR или UBR.

Сосуществование АТМ с традиционными технологиями локальных сетей

Технология АТМ разрабатывалась сначала как вещь в себе, без учета того факта, что в существующие технологии сделаны большие вложения и поэтому никто не станет сразу отказываться от установленного и работающего оборудования, даже если появляется новое, более совершенное. Это обстоятельство оказалось не столь важным для территориальных сетей, которые в случае необходимости могли предоставить свои оптоволоконные каналы для построения сетей АТМ. Учитывая, что стоимость высокоскоростных оптоволоконных каналов, проложенных на большие расстояния, часто превышает стоимость остального сетевого оборудования, переход на новую технологию АТМ, связанный с заменой коммутаторов, во многих случаях оказывался экономически оправданным.

Для локальных сетей, в которых замена коммутаторов и сетевых адаптеров равнозначна созданию новой сети, переход на технологию АТМ мог быть вызван только весьма серьезными причинами. Гораздо привлекательнее полной замены существующей локальной сети новой сетью АТМ выглядела возможность постепенного внедрения технологии АТМ в существующую на предприятии сеть. При таком подходе фрагменты сети, работающие по новой технологии АТМ, могли бы мирно сосуществовать с другими частями сети, построенными на основе традиционных технологий, таких как Ethernet или FDDI, улучшая характеристики сети там, где это нужно, и оставляя сети рабочих групп или отделов в прежнем виде. Применение маршрутизаторов IP, реализующих протокол Classical IP, решает эту проблему, но такое решение не всегда устраивает предприятия, пользующиеся услугами локальных сетей, так как, во-первых, требуется обязательная поддержка протокола IP во всех узлах локальных сетей, а во-вторых, требуется установка некоторого количества маршрутизаторов, что также не всегда приемлемо. Отчетливо ощущалась необходимость способа согласования технологии АТМ с технологиями локальных сетей без привлечения сетевого уровня.

В ответ на такую потребность АТМ Forum разработал спецификацию, называемую LAN emulation, LANE (то есть эмуляция локальных сетей), которая призвана обеспечить совместимость традиционных протоколов и оборудования локальных сетей с технологией АТМ. Эта спецификация обеспечивает совместную работу этих технологий на канальном уровне. При таком подходе коммутаторы АТМ работают в качестве высокоскоростных коммутаторов магистрали локальной сети, обеспечивая не только скорость, но и гибкость соединений коммутаторов АТМ между собой, поддерживающих произвольную топологию связей, а не только древовидные структуры.

Спецификация LANE определяет способ преобразования кадров и адресов МАС - уровня традиционных технологий локальных сетей в ячейки и коммутируемые виртуальные соединения SVC технологии АТМ, а также способ обратного преобразования. Всю работу по преобразованию протоколов выполняют специальные компоненты, встраиваемые в обычные коммутаторы локальных сетей, поэтому ни коммутаторы АТМ, ни рабочие станции локальных сетей не замечают того, что они работают с чуждыми им технологиями. Такая прозрачность была одной из главных целей разработчиков спецификации LANE.

Так как эта спецификация определяет только канальный уровень взаимодействия, то с помощью коммутаторов АТМ и компонентов эмуляции LAN можно образовать только виртуальные сети, называемые здесь эмулируемыми сетями, а для их соединения нужно использовать обычные маршрутизаторы.

Рассмотрим основные идеи спецификации на примере сети, изображенной на рис. 34.

Рис. 34. Принципы работы технологии LAN emulation

Основными элементами, реализующими спецификацию, являются программные компоненты LEC (LAN Emulation Client) и LES (LAN Emulation Server). Клиент LEC выполняет роль пограничного элемента, работающего между сетью АТМ и станциями некоторой локальной сети. На каждую присоединенную к сети АТМ локальную сеть приходится один клиент LEC.

Сервер LES ведет общую таблицу соответствия МАС - адресов станций локальных сетей и АТМ - адресов пограничных устройств с установленными на них компонентами LEC, к которым присоединены локальные сети, содержащие эти станции. Таким образом, для каждой присоединенной локальной сети сервер LES хранит один АТМ - адрес пограничного устройства LEC и несколько МАС - адресов станций, входящих в эту сеть. Клиентские части LEC динамически регистрируют в сервере LES МАС - адреса каждой станции, заново подключаемой к присоединенной локальной сети.

Программные компоненты LEC и LES могут быть реализованы в любых устройствах - коммутаторах, маршрутизаторах или рабочих станциях АТМ.

Когда элемент LEC хочет послать пакет через сеть АТМ станции другой локальной сети, также присоединенной к сети АТМ, он посылает запрос на установление соответствия между МАС - адресом и АТМ - адресом серверу LES. Сервер LES отвечает на запрос, указывая АТМ - адрес пограничного устройства LEC, к которому присоединена сеть, содержащая станцию назначения. Зная АТМ - адрес, устройство LEC исходной сети самостоятельно устанавливает виртуальное соединение SVC через сеть АТМ обычным способом, описанным в спецификации UNI. После установления связи кадры MAC локальной сети преобразуются в ячейки АТМ каждым элементом LEC с помощью стандартных функций сборки-разборки пакетов (функции SAR) стека АТМ.

В спецификации LANE также определен сервер для эмуляции в сети АТМ широковещательных пакетов локальных сетей, а также пакетов с неизвестными адресами, так называемый сервер BUS (Broadcast and Unknown Server). Этот сервер распространяет такие пакеты во все пограничные коммутаторы, присоединившие свои сети к эмулируемой сети.

В рассмотренном примере все пограничные коммутаторы образуют одну эмулируемую сеть. Если же необходимо образовать несколько эмулируемых сетей, не взаимодействующих прямо между собой, то для каждой такой сети необходимо активизировать собственные серверы LES и BUS, а в пограничных коммутаторах активизировать по одному элементу LEC для каждой эмулируемой сети. Для хранения информации о количестве активизированных эмулируемых сетей, а также АТМ - адресах соответствующих серверов LES и BUS вводится еще один сервер - сервер конфигурации LECS (LAN Emulation Configuration Server).

Спецификация LANE существует сегодня в двух версиях. Вторая версия ликвидировала некоторые недостатки первой, связанные с отсутствием механизма резервирования серверов LES и BUS в нескольких коммутаторах, что необходимо для надежной работы крупной сети, а также добавила поддержку разных классов трафика.

На основе технологии LANE работает новая спецификация АТМ Forum - Multiprotocol Over АТМ, МРОА. Эта спецификация АТМ определяет эффективную передачу трафика сетевых протоколов - IP, IPX, DECnet и т. п. через сеть АТМ, По назначению она близка к спецификации Classical IP, однако решает гораздо больше задач. Технология МРОА позволяет пограничным коммутаторам 3-го уровня, поддерживающим какой-либо сетевой протокол, но не строящим таблицы маршрутизации, находить кратчайший путь через сеть АТМ. МРОА использует для этого серверный подход, аналогичный тому, что применен в LANE. Сервер МРОА регистрирует адреса (например, IP-адреса) сетей, обслуживаемых пограничными коммутаторами 3-го уровня, а затем по запросу предоставляет их клиентам МРОА, встроенным в эти коммутаторы. С помощью технологии МРОА маршрутизаторы или коммутаторы 3-го уровня могут объедиНа основе технологии LANE работает новая спецификация АТМ Forum - Multiprotocol Over АТМ, МРОА. Эта спецификация АТМ определяет эффективную передачу трафика сетевых протоколов - IP, IPX, DECnet и т. п. через сеть АТМ, По назначению она близка к спецификации Classical IP, однако решает гораздо больше задач. Технология МРОА позволяет пограничным коммутаторам 3-го уровня, поддерживающим какой-либо сетевой протокол, но не строящим таблицы маршрутизации, находить кратчайший путь через сеть АТМ. МРОА использует для этого серверный подход, аналогичный тому, что применен в LANE. Сервер МРОА регистрирует адреса (например, IP-адреса) сетей, обслуживаемых пограничными коммутаторами 3-го уровня, а затем по запросу предоставляет их клиентам МРОА, встроенным в эти коммутаторы. С помощью технологии МРОА маршрутизаторы или коммутаторы 3-го уровня могут объединять эмулируемые сети, образованные на основе спецификации LANE.

Использование технологии АТМ

Технология АТМ расширяет свое присутствие в локальных и глобальных сетях не очень быстро, но неуклонно. В последнее время наблюдается устойчивый ежегодный прирост числа сетей, выполненных по этой технологии, в 20-30 %.

В локальных сетях технология АТМ применяется обычно на магистралях, где хорошо проявляются такие ее качества, как масштабируемая скорость (выпускаемые сегодня корпоративные коммутаторы АТМ поддерживают на своих портах скорости 155 и 622 Мбит/с), качество обслуживания (для этого нужны приложения, которые умеют запрашивать нужный класс обслуживания), петле-видные связи (которые позволяют повысить пропускную способность и обеспечить резервирование каналов связи). Петлевидные связи поддерживаются в силу того, что АТМ - это технология с маршрутизацией пакетов, запрашивающих установление соединений, а значит, таблица маршрутизации может эти связи учесть - либо за счет ручного труда администратора, либо за счет протокола маршрутизации PNNL

Основной соперник технологии АТМ в локальных сетях - технология Gigabit Ethernet. Она превосходит АТМ в скорости передачи данных - 1000 Мбит/с по сравнению с 622 Мбит/с, а также в затратах на единицу скорости. Там, где коммутаторы АТМ используются только как высокоскоростные устройства, а возможности поддержки разных типов трафика игнорируются, технологию АТМ, очевидно, заменит технология Gigabit Ethernet. Там же, где качество обслуживания действительно важно (видеоконференции, трансляция телевизионных передач и т. п.), технология АТМ останется. Для объединения настольных компьютеров технология АТМ, вероятно, еще долго не будет использоваться, так как здесь очень серьезную конкуренцию ей составляет технология Fast Ethernet.

В глобальных сетях АТМ применяется там, где сеть frame relay не справляется с большими объемами трафика, и там, где нужно обеспечить низкий уровень задержек, необходимый для передачи информации реального времени.

Сегодня основной потребитель территориальных коммутаторов АТМ - это Internet. Коммутаторы АТМ используются как гибкая среда коммутации виртуальных каналов между IP-маршрутизаторами, которые передают свой трафик в ячейках АТМ. Сети АТМ оказались более выгодной средой соединения IP-маршрутизаторов, чем выделенные каналы SDH, так как виртуальный канал АТМ может динамически перераспределять свою пропускную способность между пульсирующим трафиком клиентов IP-сетей. Примером магистральной сети АТМ крупного поставщика услуг может служить сеть компании UUNET - одного из ведущих поставщиков услуг Internet Северной Америки (рис. 35).

Рис. 35. Магистральная сеть АТМ компании UUNET

Сегодня по данным исследовательской компании Distributed Networking Associates около 85 % всего трафика, переносимого в мире сетями АТМ, составляет трафик компьютерных сетей (наибольшая доля приходится на трафик IP - 32 %).

Хотя технология АТМ разрабатывалась для одновременной передачи данных компьютерных и телефонных сетей, передача голоса по каналам CBR для сетей АТМ составляет всего 5 % от общего трафика, а передача видеоинформации - 10 %. Телефонные компании пока предпочитают передавать свой трафик непосредственно по каналам SDH, не довольствуясь гарантиями качества обслуживания АТМ. Кроме того, технология АТМ пока имеет недостаточно стандартов для плавного включения в существующие телефонные сети, хотя работы в этом направлении идут.

Что же касается совместимости АТМ с технологиями компьютерных сетей, то разработанные в этой области стандарты вполне работоспособны и удовлетворяют пользователей и сетевых интеграторов.

Выводы

К технологиям глобальных сетей с коммутацией пакетов относятся сети Х.25, frame relay, SMDS, АТМ и TCP/IP. Все эти сети, кроме сетей TCP/IP, используют маршрутизацию пакетов, основанную на виртуальных каналах между конечными узлами сети.

Сети TCP/IP занимают особое положение среди технологий глобальных сетей, так как они выполняют роль технологии объединения сетей любых типов, в том числе и сетей всех остальных глобальных технологий. Таким образом, сети TCP/ IP относятся к более высокоуровневым технологиям, чем технологии собственно глобальных сетей.

Техника виртуальных каналов заключается в разделении операций маршрутизации и коммутации пакетов. Первый пакет таких сетей содержит адрес вызываемого абонента и прокладывает виртуальный путь в сети, настраивая промежуточные коммутаторы. Остальные пакеты проходят по виртуальному каналу в режиме коммутации на основании номера виртуального канала, который является локальным адресом для каждого порта каждого коммутатора.

Техника виртуальных каналов имеет преимущества и недостатки по сравнению с техникой маршрутизации каждого пакета, характерной для сетей IP или IPX. Преимуществами являются: ускоренная коммутация пакетов по номеру виртуального канала, а также сокращение адресной части пакета, а значит, и избыточности заголовка. К недостаткам следует отнести невозможность распараллеливания потока данных между двумя абонентами по параллельным путям, а также неэффективность установления виртуального пути для кратковременных потоков данных.

Сети Х.25 относятся к одной из наиболее старых и отработанных технологий глобальных сетей. Трехуровневый стек протоколов сетей Х.25 хорошо работает на ненадежных зашумленных каналах связи, исправляя ошибки и управляя потоком данных на канальном и пакетном уровнях.

Сети Х.25 поддерживают групповое подключение к сети простых алфавитно-цифровых терминалов за счет включения в сеть специальных устройств PAD, каждое из которых представляет собой особый вид терминального сервера.

На надежных волоконно-оптических каналах технология Х.25 становится избыточной и неэффективной, так как значительная часть работы ее протоколов ведется вхолостую.

Сети frame relay работают на основе весьма упрощенной, по сравнению с сетями Х.25, технологией, которая передает кадры только по протоколу канального уровня - протоколу LAP-F. Кадры при передаче через коммутатор не подвергаются преобразованиям, из-за чего технология и получила свое название.

Важной особенностью технологии frame relay является концепция резервирования пропускной способности при прокладке в сети виртуального канала. Сети frame relay создавались специально для передачи пульсирующего компьютерного трафика, поэтому при резервировании пропускной способности указывается средняя скорость трафика CIR и согласованный объем пульсаций В_с.

Сеть frame relay гарантирует поддержку заказанных параметров качества обслуживания за счет предварительного расчета возможностей каждого коммутатора, а также отбрасывания кадров, которые нарушают соглашение о трафике, то есть посылаются в сеть слишком интенсивно.

Большинство первых сетей frame relay поддерживали только службу постоянных виртуальных каналов, а служба коммутируемых виртуальных каналов стала применяться на практике только недавно.

Технология АТМ является дальнейшим развитием идей предварительного резервирования пропускной способности виртуального канала, реализованных в технологии frame relay.

Технология АТМ поддерживает основные типы трафика, существующие у абонентов разного типа: трафик с постоянной битовой скоростью CBR, характерный для телефонных сетей и сетей передачи изображения, трафик с переменной битовой скоростью VBR, характерный для компьютерных сетей, а также для передачи компрессированного голоса и изображения.

Для каждого типа трафика пользователь может заказать у сети значения нескольких параметров качества обслуживания - максимальной битовой скорости PCR, средней битовой скорости SCR, максимальной пульсации MBS, а также контроля временных соотношений между передатчиком и приемником, важных для трафика, чувствительного к задержкам.

Технология АТМ сама не определяет новые стандарты для физического уровня, а пользуется существующими. Основным стандартом для АТМ является физический уровень каналов технологий SONET/SDH и PDH.

Ввиду того что АТМ поддерживает все основные существующие типы трафика, она выбрана в качестве транспортной основы широкополосных цифровых сетей с интеграцией услуг - сетей B-ISDN, которые должны заменить сети ISDN.

5. Удаленный доступ

Если магистральные связи между локальными сетями всегда строятся путем соединения локальных сетей с территориальным транспортом через маршрутизаторы, то для организации удаленного доступа могут использоваться различные схемы и продукты. Продукты удаленного доступа могут существенно отличаться реализованными в них функциями, а значит, и возможностями при решении конкретной практической задачи.

5.1 Основные схемы глобальных связей при удаленном доступе

Удаленный доступ - очень широкое понятие, которое включает в себя различные типы и варианты взаимодействия компьютеров, сетей и приложений. Если рассматривать все многочисленные схемы взаимодействия, которые обычно относят к удаленному доступу, то всем им присуще использование глобальных каналов или глобальных сетей при взаимодействии. Кроме того, для удаленного доступа, как правило, характерна несимметричность взаимодействия, когда, с одной стороны, имеется центральная крупная сеть или центральный компьютер, а с другой - отдельный удаленный терминал, компьютер или небольшая сеть, которые хотят получить доступ к информационным ресурсам центральной сети. Количество удаленных от центральной сети узлов и сетей, требующих этот доступ, постоянно растет, поэтому современные средства удаленного доступа рассчитаны на поддержку большого количества удаленных клиентов.

Типы взаимодействующих систем

На рис. 36 приведены основные схемы удаленного доступа, отличающиеся типом взаимодействующих систем:

Рис. 3 Общая схема удаленного доступа

терминал-компьютер-(1);

компьютер-компьютер - (2);

компьютер-сеть- (3);

сеть-сеть - (4).

Первые три вида удаленного доступа часто объединяют понятием индивидуального доступа, а схемы доступа сеть - сеть иногда делят на два класса - ROBO и SOHO. Класс ROBO (Regional Office/Branch Office) соответствует случаю подключения к центральной сети сетей средних размеров - сетей региональных подразделений предприятия, а классу SOHO (Small Office/Home Office) соответствует случай удаленного доступа сетей небольших офисов и домашних сетей.

Типы поддерживаемых служб

Схемы удаленного доступа могут отличаться также и типом служб, которые поддерживаются для удаленного клиента. Наиболее часто используется удаленный доступ к файлам, базам данных, принтерам в том же стиле, к которому пользователь привык при работе в локальной сети. Такой режим называется режимом удаленного узла (remote node). Иногда при удаленном доступе реализуется обмен с центральной сетью сообщениями электронной почты, с помощью которого можно в автоматическом режиме получить запрашиваемые корпоративные данные, например из базы данных.

Особое место среди всех видов удаленного доступа к компьютеру занимает способ, при котором пользователь получает возможность удаленно работать с компьютером таким же способом, как если бы он управлял им с помощью локально подключенного терминала. В этом режиме он может запускать на выполнение программы на удаленном компьютере и видеть результаты из выполнения. При этом принято подразделять такой способ доступа на терминальный доступ и удаленное управление. Если у удаленного пользователя в распоряжении имеется только неинтеллектуальный алфавитно-цифровой терминал (вариант 1 на рис. 36) или же он запускает на своем персональном компьютере программу эмуляции такого терминала (например, Тепп90 из утилит Norton Commander или же программу Terminal из утилит Windows 3.1), то такой режим работы называют терминальным доступом. Для владельца алфавитно-цифрового терминала, например VT-100, этот вид удаленного доступа является единственно возможным. Доступ к мэйнфрейму IBM, работающему под управлением операционной системы MVS, с помощью доступа через удаленный или встроенный PAD, который затем работает с мэйнфреймом через сеть Х.25, также является примером терминального доступа. Отличительной особенностью терминального доступа является то, что операционные системы на компьютере, к которому получают доступ пользователи, рассчитаны на многотерминальный режим работы, поэтому главное здесь - отличная от стандартного варианта схема подключения терминала, ориентированная на глобальные сети.

При удаленном управлении пользователь запускает на своем компьютере программу, которая эмулирует ему на экране сеанс работы с операционной системой - DOS, Windows, OS/2, - которая не поддерживает многотерминальный режим работы. Программа эмуляции экрана через глобальные каналы взаимодействует с дополнительным программным обеспечением, работающим под управлением соответствующей операционной системы на удаленном компьютере. Пользователь, как и при терминальном доступе, также получает полное управление удаленным компьютером, при этом он видит на экране графический интерфейс привычной ему операционной системы, в качестве которой чаще всего выступает Windows. Результат получается практически тот же, но за счет нестандартного дополнительного программного обеспечения на удаленном компьютере.

Типы используемых глобальных служб

Схема организации удаленного доступа во многом определяется теми глобальными транспортными службами, которые доступны в точках нахождения многочисленных клиентов удаленного доступа. Кроме степени распространенности необходимо учитывать и стоимость глобальной службы. С учетом этих двух обстоятельств наиболее часто для организации удаленного доступа используется служба телефонных сетей - аналоговых (Plain Old Telephone Service - POTS) и, если это возможно, ISDN. Только эти сети пока могут обеспечить дешевый доступ практически из любого географического пункта. Правда, для нашей страны это справедливо только для аналоговых телефонных сетей, службы же ISDN доступны только в крупных городах и то фрагментарно. В то же время для большинства стран Западной Европы, Японии, Южной Кореи, а также США и Канады получение услуг ISDN для небольшого офиса или домашнего пользователя - это реальность сегодняшнего дня, и этим объясняется большое количество продуктов для организации удаленного доступа, ориентированных на службу ISDN. Хотя количество установленных абонентских окончаний ISDN даже в развитых странах пока в процентном отношении и невелико по отношению к общему числу абонентов телефонной сети, но главную роль здесь играет то, что при заказе такого окончания абонент получает его в течение нескольких недель.

Служба выделенных каналов экономически оправдана только при подключении небольшого числа крупных подразделений предприятия, а для отдельных пользователей ее использование - слишком большая роскошь.

Служба сетей с коммутацией пакетов, таких как Х.25 или frame relay, из-за своей стоимости также малопригодна для индивидуальных пользователей. Кроме того, точки доступа к этим сетям далеко не так распространены, как точки доступа к телефонной сети, имеющиеся почти в каждой квартире, не говоря уже о небольших офисах. Прямые подключения к сетям Х.25 или frame relay целесообразны для организации равноправных связей сетей или же для подключения сетей класса ROBO, так как такого рода сетей у предприятия обычно немного, а связь с центральной сетью им нужна постоянно. Для индивидуальных пользователей проблема подключения к сети Х.25 решается доступом по телефонной сети через устройство PAD, оснащенное модемным пулом, если такой доступ оправдан экономически.

Экономические аспекты удаленного доступа должны учитывать способ его оплаты и интенсивность использования, которое обычно оценивается количеством часов загруженности глобальных каналов в месяц. Необходимо иметь в виду, что практически все транспортные службы удаленного доступа, связанные с коммутируемыми каналами, оплачиваются повременно, а в транспортных службах постоянных каналов схема оплаты помесячная, не зависящая от загрузки канала. Например, доступ через аналоговую телефонную сеть или ISDN оплачивается повременно, а доступ через выделенный канал 64 Кбит/с или постоянный канал 64 Кбит/с в сети frame relay оплачивается фиксированной месячной суммой.

Поэтому обычно сначала определяется, какое количество часов в месяц будет тот или иной удаленный пользователь работать с центральной локальной сетью удаленно. Затем на основании тарифов оплаты телекоммуникационных услуг находится тот вид услуги, который более экономичен для данного количества часов месячной работы. Обычно при количестве часов до 20-40 более выгодными являются аналоговые телефонные сети и ISDN. Для пользователей, которым требуется большее чем 40 количество часов доступа в месяц, например 60-80, может оказаться более выходным воспользоваться выделенным каналом frame relay. Необходимо отметить, что коммутируемые услуги в сетях, основанных на технике виртуальных каналов, обычно оплачиваются также по временной схеме. Так оплачиваются услуги коммутируемых виртуальных каналов АТМ и только появляющаяся аналогичная служба сетей frame relay.

5.2 Доступ компьютер - сеть

В связи с широким использованием на предприятиях локальных сетей наиболее часто встречающийся вид удаленного доступа - это доступ не к отдельному компьютеру, а к сети в целом. Для этой цели в центральной сети предприятия устанавливается специальная система - сервер удаленного доступа (Remote Access Server, RAS), который выполняет большой спектр функций по обслуживанию многочисленных удаленных клиентов. Задачи сервера удаленного доступа, который часто называют также коммуникационным сервером, зависят от схемы удаленного доступа.

Очевидно, что для экономии модемов можно не ставить на каждый компьютер центральной сети отдельный модем, а организовать общий пул модемов и сделать его разделяемым ресурсом как для звонков из локальной сети, так и для звонков извне. Действительно, если каждому пользователю выделить персональный модем (и персональную линию связи), то, как правило, большую часть времени он будет простаивать, поэтому гораздо эффективнее использовать то число модемов (и линий), которое реально необходимо.

Разделяемый для пользователей локальный пул модемов создается с помощью так называемого коммуникационного сервера (Communication Server). Коммуникационный сервер - это обычный компьютер или специализированное устройство, предоставляющее пользователям локальной сети прозрачный доступ к последовательным портам ввода/вывода, к которым подключены разделяемые модемы. Пользователь, подключившийся по локальной сети к коммуникационному серверу, может работать с одним из подключенных к нему модемов точно так же, как если бы этот модем был подключен непосредственно к компьютеру пользователя. Таким образом, коммуникационный сервер обслуживает пользователей локальной сети, делая локальные модемы разделяемыми ресурсами. Говорят, что коммуникационный сервер поддерживает режим dial-out - режим, который позволяет пользователям локальной сети устанавливать по своей инициативе связь через телефонную сеть с каким-либо удаленным компьютером.

Сервер удаленного доступа (Remote Access Server, RAS) обслуживает не локальных, а удаленных пользователей, предоставляя им доступ к ресурсам локальной сети - файлам, принтерам и т. п. - извне. Сервер удаленного доступа поддерживает режим dial-in - режим, который позволяет пользователю, работающему на удаленном компьютере, устанавливать связь с локальной сетью по его инициативе.Именно это является основной задачей систем удаленного доступа. С этой точки зрения удаленный доступ можно определить как эффективный способ разделения ресурсов централизованных серверов между удаленными клиентами.

Часто коммуникационный сервер и сервер удаленного доступа являются одним и тем же продуктом, выполненным либо в качестве дополнительного программного обеспечения в среде какой-либо популярной ОС, либо а хамстве отдельного устройства. За таким комбинированным продуктом обычно закрепляется название сервера удаленного доступа. Примерами программных серверов удаленного доступа являются сервер Microsoft RAS, работающий в составе ОС Windows NT, и сервер NetWare Connect, работающий в среде ОС NetWare.

Однако если режим dial-in поддерживают все серверы удаленного доступа по определению, то режим dial-out является факультативным и реализуется не всегда.

Режимы dial-in и dial-out только говорят о том, кто является инициатором установления соединения - удаленный пользователь или пользователь локальной сети..

В зависимости от потребностей пользователей и возможностей программно-аппаратного обеспечения удаленный доступ может осуществляться в соответствии с различными схемами: удаленный узел, удаленное управление и взаимодействие с помощью электронной почты.

Удаленный узел

Одним из вариантов удаленного доступа типа компьютер - сеть является режим удаленного узла (remote node). Программное обеспечение удаленного узла на клиентской машине позволяет последовательному порту и модему (или терминальному адаптеру ISDN) стать медленным узлом удаленной локальной сети, взаимодействующим обычным способом с сетевыми операционными системами при разделении их ресурсов. В локальной сети должен быть установлен сервер удаленного доступа, поддерживающий режим удаленного узла. Это означает, что сервер должен поддерживать один из протоколов канального уровня, используемых на глобальном канале. Протокол канального уровня необходим для связи удаленного компьютера с центральной локальной сетью. Так как чаще всего этот канал является коммутируемым каналом телефонной сети или ISDN, то сервер удаленного доступа должен поддерживать протоколы РРР и SLIP, используемые на этих каналах. В сети Х.25 или frame relay сервер удаленного доступа должен поддерживать протоколы этих сетей, то есть протоколы LAP-B и Х.25/3 для первого случая и LAP-F для второго (если сеть frame relay поддерживает только постоянные виртуальные каналы). При получении по глобальному каналу кадров соответствующего протокола, сервер, работающий в режиме удаленного узла, извлекает из кадра, например, РРР, пакеты тех общих протоколов сетевого уровня, по которым работают удаленный компьютер и компьютеры локальной сети. Такими протоколами могут быть протоколы IP, IPX или немаршрутизируемый протокол NetBEUI. Далее вступают в работу протоколы верхних уровней, и пользователь получает такой же доступ, как если бы его компьютер находился непосредственно в локальной сети, но с небольшим исключением - скорость обмена его компьютера с остальными компьютерами удаленной сети зависит от пропускной способности глобального канала связи.

Клиенты, работающие в режиме удаленного узла, могут логически войти в сеть таким же образом, как если бы они были локальными пользователями, отображать сетевые диски и даже загружать программы через удаленную связь. Но удаленная загрузка больших программ неразумна, так как самый скоростной модем 33,6 Кбит/с работает со скоростью, составляющей только 3 % от скорости сегмента Ethernet, и программа, которая в локальной сети загружается за 30 с, будет загружаться по удаленной связи в течение 15-20 минут. Поэтому в режиме удаленного узла локальные копии программ, как правило, эффективнее.

Другая проблема связана со способом работы сетевых операционных систем. Серверы часто рассылают широковещательные сообщения всем узлам сети для проверки подключенных и работающих клиентов. Такие широковещательные рассылки могут заблокировать удаленный доступ, если они не фильтруются перед отправкой по удаленным связям. Поэтому перед приобретением любого продукта необходимо проверить по его описаниям, может ли он работать в режиме удаленного доступа.

Компьютер, использующий режим удаленного узла, наиболее эффективно работает с системами клиент-сервер, так как в этом случае трафик по глобальному каналу обычно передается не очень интенсивный - запрос клиента обрабатывается на сервере, а по глобальному каналу передается только ответ. В режиме клиент-сервер работают многие корпоративные СУБД (например, Oracle, Informix, Microsoft SQL Server), а также приложения, ориентированные на эту архитектуру. Многие административные утилиты современных операционных систем поддерживают такой режим, например User Manager for Domains Windows NT.

Серверы, работающие в режиме удаленного узла, выполняют свои функции различным образом.

Первый вариант - это реализация в сервере удаленного узла функционального эквивалента маршрутизатора с WAN-портами для асинхронных модемов, ISDN-линий или асинхронного доступа к PAD X.25. Этот вариант универсален, так как обеспечивает доступ как отдельных компьютеров, так и локальных сетей. Однако данный вариант при подключении отдельного компьютера избыточен, поскольку требует выделения отдельного номера сети каждому подключившемуся к сети пользователю.

Второй вариант основан на работе сервера удаленного узла в режиме шлюза. Если удаленные клиенты и локальная сеть работают на протоколе IP, то всем удаленным компьютерам присваивается один и тот же номер IP-сети, совпадающий с номером локальной сети, к которой они получают доступ. В этом случае сервер выполняет функции посредника по протоколу ARP(говорят, что он поддерживает режим proxy ARP), отвечая компьютерам локальной сети своим МАС - адресом на запросы о IP-адресах, принадлежащих удаленным подключившимся узлам. Для протокола NetBIOS работа сервера в режиме шлюза - это единственно возможный режим работы, так как этот протокол не может маршрутизироваться.

В сервере удаленного узла могут быть реализованы оба варианта работы, которые выбираются в зависимости от типа клиента (компьютер или сеть), а также протокола.

Операционные системы Mac OS,OS/2, Windows 95 и Windows NT Workstation включают в стандартную поставку клиентскую часть программного обеспечения удаленного узла. В настоящее время имеется явная тенденция использования клиентами удаленного узла протокола РРР. В результате достигается совместимость клиентских и серверных частей систем различных производителей, работающих в режиме удаленного узла.

Удаленное управление и терминальный доступ

Другим распространенным вариантом удаленного доступа являются две разновидности практически одного и того же режима - удаленное управление (remote control)и терминальный доступ (terminal access). При этом способе удаленный компьютер становится, в сущности, виртуальным терминалом компьютера - хоста, который может быть, а может и не быть подключен к сети. Этот вариант позволяет запустить любое приложение на компьютере - хосте, а также получить доступ к любым данным этого хоста. Если компьютер - хост подключен к сети, то и удаленные его пользователи становятся полноправными членами сети, действуя как пользователи компьютера - хоста.

Выше уже было сказано, что отличия удаленного управления от терминального доступа только в том, что при удаленном управлении пользователь связывается с операционной системой, не рассчитанной на поддержку многотерминального режима (MS-DOS, Windows 3.1, Windows 95/98, Windows NT, OS/2 Warp), а терминальный доступ осуществляется к операционным системам, для которых многотерминальный режим является основным (Unix, IBM, 1MB OS-400, VAX VMS).

Удаленное управление или терминальный доступ нужны тогда, когда удаленный пользователь работает с приложениями, не оптимизированными для работы в сети, например с традиционными СУБД персональных компьютеров типа dBase, Paradox или Access. Иначе, когда такое приложение находится на одном компьютере, а файлы баз данных - на другом, в сети создается чрезмерно интенсивный трафик.

Централизованная схема удаленного управления требует установки в локальной сети предприятия специального программного продукта - сервера удаленного управления, например сервера WinFrame компании Citrix. На клиентских удаленных компьютерах также нужно установить дополнительное программное обеспечение - клиента удаленного управления.

Протоколы, используемые программами удаленного управления для передачи информации об обновлении экрана, нажатиях клавиш и перемещениях мыши, являются нестандартными - поэтому нужно устанавливать серверную и клиентские части удаленного управления от одного производителя. Например, пользователи программного клиента удаленного доступа Norton pcAnywhere не смогут дозвониться до хоста, работающего под управлением программ ReachOut, LapLink for Windows, Carbon Copy, Remotely Possible или Close-Up.

При терминальном доступе также желательно установить в центральной сети специальный продукт - терминальный сервер. Можно обойтись и без него, но тогда на каждый компьютер, к которому нужно подключиться в режиме удаленного терминала, нужно ставить модем и выделять ему отдельный телефонный номер. Терминальный сервер принимает запросы на связь с определенным компьютером и передает по локальной сети коды нажатия клавиш и символы, подлежащие отображению на экране пользовательского терминала. Для взаимодействия по локальной сети с многотерминальными ОС терминальный сервер использует стандартные протоколы эмуляции терминала, например telnet для Unix, DEC LAT для VAX VMS.

Почта

Почта является еще одним видом удаленного доступа. Почтовые шлюзы, доступные по коммутируемым телефонным линиям, и клиентское почтовое обеспечение удаленного доступа могут быть достаточными для удовлетворения потребностей многих обычных пользователей. Такие почтовые шлюзы позволяют удаленным пользователям или даже удаленным офисам звонить в почтовую систему центрального отделения, обмениваться входящими и исходящими сообщениями и файлами, а затем отключаться.

Продукты, предназначенные для этих целей, варьируются от клиентских программ для одного пользовПродукты, предназначенные для этих целей, варьируются от клиентских программ для одного пользователя, таких как cc:mail Mobile фирмы Lotus, до полномасштабных шлюзов, которые организуют почтовый обмен между удаленными серверами и корпоративной локальной сетью (например, Exchange компании Microsoft).

Почтовые шлюзы могут быть полезны в случае, когда количество данных, которыми обмениваются удаленные пользователи с центральным офисом, не очень большое. Из-за того, что среднее время сессии пользователь - шлюз сравнительно невелико, шлюз центральной сети не должен поддерживать большое количество телефонных линий. Обычно почтовое соединение легко устанавливается, а стоимость программного обеспечения шлюза незначительна.

Шлюзы работают в автоматическом режиме без вмешательства человека. Если в удаленном офисе работают один или два сотрудника и им не нужен доступ к корпоративным данным в реальном масштабе времени, то почтовый шлюз может быть хорошим решением. Некоторые приложения автоматически принимают запросы в виде писем электронной почты, а затем посылают в таком же виде ответы. Так, например, работают многие СУБД.