Концепция организации сетей

Протоколы "точкаточка".

На выделенных линиях, поддерживающих в лучшем случае только протоколы физического уровня, необходимо использовать какиенибудь протоколы канального уровня, обеспечивающие передачу пакетов локальных сетей с нужной степенью надежности и управляющие потоком кадров для предотвращения переполнения соседних узлов.

Устройства обслуживания канала и данных

или комбинированное устройство УОД/УДК (DSU/CSU)

Рис. 17.3. Связь компьютера с цифровой линией

В сетях TCP/IP долгое время использовался достаточно простой протокол SLIP (Serial Line IP), переносящий только IPпакеты по глобальным каналам связи. В настоящее время основным протоколом выделенных линий является протокол HDLC (Highlevel Data Link Control), имеющий статус стандарта ISO. Протокол HDLC на самом деле представляет собой семейство протоколов, в которое входят известные протоколы LAPB, LAPD и LAPM, используемые в сетях X.25, ISDN и в модемах соответственно. На базе протокола HDLC построен протокол РРР (PointtoPoint Protocol), который расширяет функции HDLC для применения в сетях с несколькими протоколами сетевого уровня.

Протокол HDLC является весьма сложным протоколом, работающим на основе алгоритмов установления соединения и скользящего окна. Он использует 12 различных типов кадров и обеспечивает снижение вероятности искажения бита с 103 до 109. Также обеспечивается управление потоком данных за счет механизма окна и специальных кадров, приостанавливающих на время передачу данных от источника. Протокол рассчитан на полнодуплексные соединения.

Протокол РРР разработан группой Internet Engineering Task Forse как часть стека TCP/IP для передачи кадров информации по последовательным глобальным каналам связи взамен устаревшего протокола SLIP (Serial Line IP). Этот протокол стал также фактическим стандартом для глобальных линий связи при соединении удаленных клиентов с серверами и для образования соединений между маршрутизаторами в корпоративной сети. Протокол РРР использовал изначально формат кадров HDLC и дополнил их собственными полями. Поля протокола РРР вложены в поле данных кадра HDLC. Позже были разработаны стандарты, использующее вложение кадра РРР в кадры frame relay и других протоколов глобальных сетей.

Основное отличие РРР от других протоколов канального уровня состоит в том, что он добивается согласованной работы различных устройств с помощью переговорной процедуры, во время которой принимаются различные параметры, такие как качество линии, протокол аутентификации и инкапсулируемые протоколы сетевого уровня.

Хотя РРР часто рассматривается как единое целое, на самом деле он представляет собой группу протоколов, которые в совокупности обеспечивают обширный список сервисов установления соединений. Стек РРР основан на четырех принципах: переговорное принятие параметров конфигурации, многопротокольная поддержка, расширяемость протокола, независимость от глобальных сервисов,

Переговорное принятие параметров конфигурации. Этим термином обозначают способность РРР устанавливать требования к пропускной способности между двумя непосредственно связанными конечными системами. В корпоративной сети конечные системы часто отличаются размерами буферов для временного хранения пакетов, ограничениями на размер пакета, списком поддерживаемых протоколов сетевого уровня. Физическая линия, связывающая конечные устройства, может варьироваться от низкоскоростной аналоговой линии до высокоскоростной цифровой линии с различными уровнями качества сервиса.

Для того, чтобы справиться со всеми возможными ситуациями, в протоколе РРР имеется набор стандартных установок, действующих по умолчанию, учитывающих все стандартные конфигурации. При установлении соединения два взаимодействующих устройства пытаются сначала использовать эти установки для нахождения взаимопонимания. Каждый конечный узел описывает свои возможности и требования. Затем на основании этой информации принимаются параметры соединения, устраивающие обе стороны, в которые входят форматы инкапсуляции данных, размеры пакетов, качество линии и процедура аутентификации.

Протокол, в соответствии с которым принимаются параметры соединения, называется протокол управления связью (Link Control Protocol, LCP). Протокол, который позволяет конечным узлам договориться о том, какие сетевые протоколы будут мультиплексироваться в установленном соединении, называется протокол управления сетевым уровнем (Network Control Protocol, NCP). Внутри одного РРРсоединения могут циркулировать потоки данных различных сетевых протоколов. Хотя при выборе параметров РРРсоединения конечные узлы могут выбрать режим одноранговой аутентификации (функцию защиты данных), сам по себе протокол РРР не навязывает алгоритм, который будет использоваться для аутентификации и компрессии данных. Для целей аутентификации РРР предлагает использовать в качестве стандартных возможностей, которые могут выбрать конечные узлы, протокол PAP (Password Authentication Protocol) и протокол CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol), но пользователям также разрешается добавлять и новые алгоритмы аутентификации. Тот же прием используется и для алгоритмов компрессии.

Многопротокольная поддержка это свойство протокола РРР поддерживать несколько протоколов сетевого уровня стало главной причиной распространения протокола РРР как стандарта дефакто. В отличие от протокола SLIP, который может переносить только пакеты IP, или LAPB, который может переносить только пакеты Х.25, РРР работает со многими протоколами сетевого уровня, включая IP, Novell IPX, AppleTalk, DECnet, XNS, Banyan VINES и OSI. Каждый протокол сетевого уровня конфигурируется отдельно с помощью соответствующего протокола NCP.

Расширяемость протокола. На протяжении ряда лет группа IETF расширяла набор протоколов РРР введением новых RFC, которые определили такие свойства, как общие сервисы аутентификации данных, возможности шифрации данных и их компрессирования. Наличие таких стандартных средств уменьшает избыточность некоторых операций в сети. Например, многие технологии глобальных сетей выбирают подходящие алгоритмы компрессии в зависимости от качества линии. Различные технологии используют различные схемы компрессии, что приводит к осуществлению операций компрессии и декомпрессии на разных уровнях сети. Использование компрессии протокола РРР исключает подобную избыточность и уменьшает загрузку системных ресурсов.

Независимость от глобальных сервисов. Начальная версия РРР работала только через сети с фреймами HDLC, Теперь в стек РРР добавлены спецификации, позволяющие использовать РРР с любым популярным глобальным сервисом, например, с ISDN, frame relay, Х.25, Sonet и сети HDLC.

Преимущества параллельной работы ЦП и ПУ могут быть получены в том случае, если ЦП не простаивает из-за отсутствия информации, подлежащей обработке или из-за разного быстродействия КВВ и ЦП. Т.о. работа ЦП и пропускная способность СВВ должны быть сбалансированы. Должны быть сбалансированы такие режимы работы СВВ, которые обеспечивают постоянную работу ЦП. Чтобы ЦП не простаивал во время операций ввода/вывода, организуется опережающий ввод - процесс, когда подлежащая вводу информация разделяется на несколько блоков, а ввод осуществляется за несколько операций ввода, по завершению ввода кванта информации может быть реализована параллельная работа процессора и устройства ввода. Квант информации включает в себя саму программу обработки и часть данных. Может быть мультипрограммирование - наличие в ОЗУ нескольких независимых программ (программ, которые могут быть выполнены без использования данных, получаемых от другой программы). Эти программы находятся в очередях. При организации мультипрограммной работы сравнительно просто организовать параллельную работу ЦП и устройства ввода. При работе устройства вывода возникают трудности - они работают только последовательно. Системный вывод - процесс вывода информации в буферные области ОЗУ или ВЗУ с прямым доступом, отводимые для каждой задачи. Печать результатов происходит из этих областей по завершению этой программы параллельно с выполнением других программ. При мультипрограммном режиме любое свободное устройство начинает работать независимо от работы других устройств как только оно сможет быть использовано соответствующим участком программы, стоящим в очереди к этому устройству.

Глобальные сети