Характеристика сетей и технологий Х.25

Основные  данные о работе

Версия шаблона	2.1
Филиал	Карагандинский
Вид работы	Курсовая работа
Название дисциплины	Сети ЭВМ и телекоммуникации
Тема	Характеристика сетей  и технологий Х.25
Фамилия студента	Алексеев
Имя студента	Дмитрий
Отчество студента	Дмитриевич
№ контракта	12000090601008

 

Содержание

 

 

Введение

В 1976 году был принят стандарт X.25, который стал основой всемирной системы PSPDN (Packet-Switched Public Data Networks), базирующейся на 7-уровневой модели ISO OSI(Open System Interconnection). Стандарт X.25 был усовершенствован в 1984. Рекомендация Х.25 определяет интерфейс "пользователь-сеть" для сети PSPDN. Более точно: Х.25 определяет двухточечный, специализированный (выделенная линия), полнодуплексный интерфейс между пакетным терминальным оборудованием пользователя (Data Terminal Equipment, DTE) и оконечным оборудованием линии передачи данных (Data Circuit terminating Equipment, DCE) в сети PSPDN. Интерфейс Х.25 содержит три протокольных уровня, которые примерно соответствуют трем нижним уровням эталонной модели OSI. [1]

Со временем все большие  и большие объемы трафика передавались по глобальным сетям. Трафик, порождаемый клиент-серверными приложениями, написанными для локально-сетевых сред, имеет, как правило, чрезвычайно неравномерный характер: значительная пропускная способность требуется в течение коротких интервалов времени. Передача такого трафика по выделенным линиям или по сети с временным разделением каналов не эффективна, поскольку большую часть времени доступная емкость расходуется впустую: временные слоты резервируются вне зависимости от того, передается информация или нет.

Х.25 и технологии, связанные с сетью PSPDN, постепенно заменялись более новыми технологиями (такими как ретрансляция кадров и ATM) и ровесниками интерфейса Х.25, переживающими свое возрождение (такими как TCP/IP)

Основными требованиями к такой технологии являются:

• высокая скорость:
• низкие задержки;
• разделение портов и
• разделение полосы пропускания на основе виртуальных каналов.

X.25-коммутация пакетов  обладает последними двумя. Х.25 важна по причинам, выходящим  за пределы чисто технических  вопросов. С точки зрения стандартизации, рекомендация Х.25 и родственные с ней представляют одно из самых полных решений, когда-либо построенных на основе стандартов. Фактически это законченные стандарты сети PSPDN, которые дали толчок всем операторам связи по всему миру к строительству сетей PSPDN и связыванию их в действительно глобальную сеть передачи данных.

Цель курсовой работы – провести оценку характеристик  и возможностей сети X.25.

Задачи данной работы – ознакомиться с основами технологии X.25, с принципами ее построения и  функционирования, провести оценку возможностей данной технологии, ее преимущества и недостатки, а также решить задачу анализа и синтеза для сети передачи данных.

Курсовая работа структурирована  следующим образом. В разделе 1 рассмотрены  типы глобальных сетей с коммутацией пакетов, произведен краткий обзор технологии X.25. Раздел 2 посвящён рассмотрению основных возможностей, принципов построения и функционирования сети X.25. В разделе 3 произведена оценка преимуществ данной технологии, а так же ее недостатков.

Основная часть

1. Глобальные сети с коммутацией пакетов

 

        1.1 Общие сведения

 

Глобальные сети характеризуются  двумя типами технологий соединений:

• сеть "точка - точка" (point-to-point);
• сеть "облако" (cloud).

В сети с технологий "точка - точка" каждым двум узлам выделяется отдельная линия, а для объединения N узлов требуется N(N - 1)/2 линий связи. В этом случае получаем высокую пропускную способность и большие расходы на линии связи и интерфейсное оборудование.

Более экономичной технологией  сетей WAN(Wide Area Networks) являются сети типа "облако". В этом случае для подключения одного узла требуется только одна линия.

По принципу коммутации технология "облако" разделяется  на:

• коммутацию каналов (в телефонных линиях связи);
• коммутацию сообщений (в E-mail);
• коммутацию пакетов (в сетях IP, X.25), кадров (в сетях Frame Relay), ячеек (в сетях ATM).

В сетях с коммутацией  каналов обеспечивается прямое физическое соединение между двумя узлами только в течение сеанса связи. Достоинством сетей коммутации каналов является возможность передачи аудиоинформации и видеоинформации без задержек.

Кроме того, преимуществом  этой технологии является простота ее реализации (образование непрерывного составного физического канала), а  недостатком - низкий коэффициент использования  каналов, высокая стоимость передачи данных, повышенное время ожидания других пользователей (в узлах коммутации образуются очереди).

В сетях с пакетной коммутацией (Packet-Switched Network, PSN) осуществляется обмен небольшими пакетами фиксированной  структуры, поэтому в узлах коммутации не создаются очереди. К достоинствам сетей с коммутацией каналов относятся: эффективность использования сети, надежность, быстрое соединение. [2]

Основным недостатком  сетей с пакетной коммутацией  является временные задержки пакетов в узлах сети (промежуточном коммуникационном оборудовании), что затрудняет передачу аудиоинформации и видеоинформации, которые чувствительные к задержкам. Технология коммутации кадров (ретрансляция кадров), а особенно коммутация ячеек устраняют эти недостатки сетей с коммутацией пакетов и обеспечивают качественную передачу данных, аудио - и видеоинформации.

Сети с коммутацией  каналов представляют для сетей  с коммутацией пакетов услуги физического уровня. Аналоговые и  цифровые линии применяются в  качестве магистралей сетей с коммутацией пакетов, сообщений и кадров. К глобальным сетям с коммутацией пакетов относятся: сети IP; X.25; Frame Relay; ATM.

Коммутация пакетов  в сетях PSN осуществляется двумя  способами:

Первый способ ориентирован на предварительное образование виртуальных каналов. Существуют два типа виртуальных каналов: коммутируемые и постоянные. Виртуальным каналом называется логическое соединение, осуществляемое по различным существующим физическим каналам, которое обеспечивает надежный двухсторонний обмен данными между двумя узлами.

Коммутируемый виртуальный  канал обмена данными требует  установления (устанавливается динамически), поддержания и завершения сеанса связи каждый раз при обмене данными  между узлами. Постоянный виртуальный  канал устанавливается вручную и не требует сеанса связи, узлы могут обмениваться данными в любой момент, так как постоянное виртуальное соединение всегда активно.

Второй способ основан  на технологии дейтограмм, т.е. на самостоятельном  продвижении пакетов в пакетных сетях без установления логических каналов. В сетях с передачей дейтограмм маршрутизация пакетов осуществляется на пакетной основе. Пакеты снабжены адресом назначения, и они независимо друг от друга движутся в узлы назначения. Таким образом, множество пакетов, которые принадлежат одному сообщению, могут перемещаться к узлу назначения различными маршрутами.

Маршрутизация в глобальных сетях TCP/IP осуществляется на основе IP-протокола, т.е. основана на самостоятельном продвижении  пакетов. Принцип маршрутизации в глобальных сетях: X.25, Frame Relay, ATM основан на предварительном образовании виртуального канала и передаче в пункт назначения пакетов, кадров или ячеек по этому каналу, т.е. по одному маршруту. [4]

 

1.2 Сети X.25

 

Сети Х.25 являются первой сетью с коммутацией пакетов и на сегодняшний день самыми распространенными сетями с коммутацией пакетов, используемыми для построения корпоративных сетей. Сетевой протокол X.25 предназначен для передачи данных между компьютерами по телефонным сетям. Сети Х.25 разработаны для линий низкого качества с высоким уровнем помех (для аналоговых телефонных линий) и обеспечивают передачу данных со скоростью до 64 Кбит/с. Х.25 хорошо работает на линиях связи низкого качества благодаря применению протоколов подтверждения установления соединений и коррекции ошибок на канальном и сетевом уровнях.

Стандарт Х.25 определяет интерфейс "пользователь - сеть" в  сетях передачи данных общего пользования  или “интерфейс между оконечным  оборудованием данных и аппаратурой  передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования”. Другими словами Х.25 определяет двухточечный интерфейс (выделенную линию) между пакетным терминальным оборудованием DTE и оконечным оборудованием передачи данных DCE.

На рисунке 1 представлена структурная схема сети X.25, где изображены основные элементы:

1. DTE (data terminal equipment) – аппаратура передачи данных (кассовые аппараты, банкоматов, терминалы бронирования билетов, ПК, т.е. конечное оборудование пользователей).
2. DCE (data circuit-terminating equipment) – оконечное оборудование канала передачи данных (телекоммуникационное оборудование, обеспечивающее доступ к сети).
3. PSE (packet switching exchange) – коммутаторы пакетов.

 

Рисунок 1 Структурная  схема сети X.25

 

Интерфейс Х.25 обеспечивает:

1. доступ удаленному пользователю к главному компьютеру;
2. доступ удаленному ПК к локальной сети;
3. связь удаленной сети с другой удаленной сетью.

Интерфейс Х.25 содержит три  нижних уровня модели OSI: физический, канальный  и сетевой. Особенностью этой сети является использование коммутируемых виртуальных каналов для осуществления передачи данных между компонентами сети. Установление коммутируемого виртуального канала выполняется служебными протоколами, выполняющими роль протокола сигнализации. [3-5]

На физическом уровне Х.25 используются аналоговые выделенные линии, которые  обеспечивают двухточечное соединение. Могут использоваться аналоговые телефонные линии, а также цифровые выделенные линии. На сетевом уровне нет контроля достоверности и управления потоком. На физическом уровне Х.25 реализуется один из протоколов X.21 или X.21bis.

На канальном уровне сеть Х.25 обеспечивает гарантированную доставку, целостность  данных и контроль потока. На канальном  уровне поток данных структурируется  на кадры. Контроль ошибок производится во всех узлах сети. При обнаружении ошибки выполняется повторная передача данных. Канальный уровень реализуется протоколом LAP-B, который работает только с двухточечными каналами связи, поэтому адресация не требуется.

Сетевой уровень Х.25 реализуется протоколом уровня пакета(Packet-Layer Protocol, PLP). На сетевом уровне кадры объединяются в один поток, а общий поток разбивается на пакеты. Протокол PLP управляет обменом пакетов через виртуальные цепи. Сеанс связи устанавливается между двумя устройствами DTE по запросу от одного из них. После установления коммутируемой виртуальной цепи эти устройства могут вести полнодуплексный обмен информации. [1]

 

           2. Принципы построения и возможности  сети Х.25

 

2.1 Принцип коммутации пакетов с использованием техники виртуальных каналов в сети X.25

 

Смысл создания виртуального канала состоит в том, что маршрутизация  пакетов между коммутаторами  сети на основании таблиц маршрутизации  происходит только один раз — при  создании виртуального канала (имеется в виду создание коммутируемого виртуального канала, поскольку создание постоянного виртуального канала осуществляется вручную и не требует передачи пакетов по сети).

После создания виртуального канала передача пакетов коммутаторами происходит на основании так называемых номеров или идентификаторов виртуальных каналов(Virtual Channel Identifier, VCI). Каждому виртуальному каналу присваивается значение VCI на этапе создания – это значение имеет локальный характер — каждый коммутатор самостоятельно нумерует новый виртуальный канал. Кроме нумерации виртуального канала, каждый коммутатор при создании этого канала автоматически настраивает так называемые таблицы коммутации портов — эти таблицы описывают, на какой порт нужно передать пришедший пакет, если он имеет определенный номер VCI. Так что после прокладки виртуального канала через сеть коммутаторы больше не используют для пакетов этого соединения таблицу маршрутизации, а продвигают пакеты на основании номеров VCI небольшой разрядности.

Сами таблицы коммутации портов также включают обычно меньше записей, чем таблицы маршрутизации, так как хранят данные только о  действующих на данный момент соединениях, проходящих через данный порт. [7]