Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Июля 2014 в 10:09, реферат
Сегодня, в век информатизации и компьютеризации информация является таким же ресурсом, как трудовые, материальные и энергетические, а значит, процесс ее переработки можно воспринимать как технологию.
Информационные технологии – это процессы, использующие совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления (нового информационного продукта).
Информационная система (база) – это организационно-упорядоченная взаимосвязанная совокупность средств и методов информационных технологий, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели
Первоначально технология FR разрабатывалась только для передачи данных. Соответственно, все реализующие этот метод механизмы и качество обслуживания (QoS) определялись только для трафика данных, т.е. трафика не чувствительного к задержкам.
С повышением скоростей передачи и интеллектуальных возможностей используемого оборудования в технологии FR, как и в других технологиях передачи данных, введена возможность передачи трафика реального времени и, прежде всего, речи. Для повышения эффективности передачи речи используются сжатие (компрессия) речи и подавление пауз, благодаря чему минимизируется объем трафика, передаваемого по сети. Уменьшение задержек передачи, что очень важно для трафика реального времени, достигается за счет приоритезации речевого трафика и использования достаточно больших скоростей передачи на магистральных линиях связи. Для уменьшения задержек на низкоскоростных каналах применяется уменьшение максимального размера кадров неречевого трафика (фрагментация). Это позволяет избежать задержек, связанных с нахождением в очереди на передачу очень длинных кадров. с целью уменьшения задержки. Для передачи речи по сетям FR разработаны соответствующие стандарты, в частности стандарты форума Frame Relay (Frame Relay Forum – FRF): “Data Compression – FRF.9”, “Voice Over Frame Relay - FRF.11”, “Frame Relay Fragmentation – FRF.12” и некоторые другие. Следует отметить, что эффективность передачи голоса с использованием FR выше, чем с использованием технологии TCP/IP. В настоящее время выпускается оборудование VFRAD (Voice Frame Relay Access Device), которое обеспечивает эффективное мультиплексирование голосового трафика и трафика данных при передаче по сети FR.
Как уже говорилось выше, технология FR первоначально разрабатывалась как служба передачи данных в сетях ISDN, т.е. сети, предоставляющей, прежде всего, услуги по требованию (коммутируемый сервис). С этой целью для FR разработаны стандарты для поддержки коммутируемых виртуальных соединений – SVC. Эти стандарты основаны на стандартах для установления соединений с коммутацией каналов, применяемых в ISDN. Для адресации может использоваться план нумерации E.164, используемый в ISDN или, используемый в сетях Х.25, план нумерации Х.121. Однако на практике данный сервис большинством операторов не поддерживается.
Следует еще раз особо подчеркнуть, что технология FR эффективно работает только на каналах с низким коэффициентом ошибок. Тем не менее, если технология FR используется на выделенных каналах, то в этом случае это требование не является обязательным. На рис. 1.23 показан пример соединения центрального офиса с филиалами посредством выделенных каналов с использованием FR для эффективного мультиплексирования разнородного трафика (речь + данные).
В целом можно сказать, что технология FR является недорогой и высокоэффективной технологией и во многих случаях может являться хорошей альтернативой (по критерию цена/качество) выделенным каналам.
1.7.3. Сети АТМ
В отличие от FR, которая изначально создавалась только для передачи данных (как впрочем и технология TCP/IP), технология АТМ с самого начала создавалась как универсальная технология для передачи всех видов информации (речь, данные, видео и т.д.). Технология АТМ разрабатывалась как основа для создания так называемой широкополосной цифровой сети интегрального обслуживания – B-ISDN (сегодня чаще используется термин мультисервисная сеть). С этой целью в технологии АТМ заложены мощные механизмы, позволяющие ей эффективно передавать разнородный трафик. Но это же и определило высокую стоимость оборудования АТМ (особенно, если учесть, что появилась эта технология уже достаточно давно) и привело к тому, что использование этой технологии в корпоративных сетях носит ограниченный характер. В современных условиях в связи с общей тенденцией стремительного роста производительности аппаратно-программных средств при одновременном снижении их стоимости можно отметить возрождение интереса к технологии АТМ, хотя надо отметить и возрастающую конкуренцию со стороны, постоянно наращивающей возможности, технологии TCP/IP.
Асинхронный режим переноса (АТМ), обеспечивает интегрированную передачу речи, данных, подвижных и неподвижных изображений методом статистического мультиплексирования в едином цифровом тракте. Передача всех видов информации в виде коротких пакетов фиксированной длины – ячеек, размером 53 байта позволяет перейти к распределению сетевых ресурсов по потребности, когда каждый потребитель в любой момент времени получает тот сетевой ресурс, который ему необходим в виде виртуального канала с изменяющейся скоростью передачи. Использование ячеек обеспечивает эффективное мультиплексирование разнородного трафика при определенных гарантиях качества обслуживания - QoS. Есть еще одна причина, по которой в АТМ используются ячейки фиксированной длины. Дело в том, что данная технология с точки зрения размеров передаваемых блоков является компромиссом между технологиями, использующими метод КК и технологиями, использующими метод КП. Когда создавалась технология АТМ, еще не было каналов со скоростями, измеряемыми в Гбит/c и, поэтому, с одной стороны надо было экономить канальные ресурсы, а с другой – в условиях относительно низкоскоростных каналов надо было обеспечить эффективное перемешивание трафика различных соединений, с тем чтобы обеспечить требуемое качество обслуживания (в первую очередь для трафика реального времени). Для этого надо использовать блоки данных минимального размера, как это сделано в цифровой телефонии. Но, оставаясь в рамках КП, всегда есть ограничение на минимальный размер блока. Таким ограничением является размер заголовков. Поэтому в технологии АТМ используется минимально возможный размер заголовка – 5 байт, который почти целиком используется под метку виртуального соединения (рис. 1.24) и отсутствуют привычные для технологий, использующих КП, разграничители блоков – флаги, что возможно только при использовании блоков постоянной длины – ячеек. Кстати по этой причине в АТМ невозможно корректно реализовать датаграммный режим, и он всегда реализуется через установление виртуального соединения, т.е. с большими издержками. Вообще, передача поверх АТМ трафика других технологий, использующих КП сопряжена с большими издержками, связанными с разбиением пакетов большого размера и размещением получающихся фрагментов в короткие ячейки на одном конце соединения и восстановлением из фрагментов пакетов на другом. Особенно, если учесть возможность потери ячеек.
Таким образом, в технологии АТМ реализован принцип коммутации ячеек, как разновидность пакетной коммутации c установлением виртуальных соединений. В этом отношении она близка к технологиям FR и Х.25. Использование виртуальных соединений, обеспечивает лучшие по сравнению с технологией TCP/IP условия для обеспечения безопасности. При этом отпадает необходимость в организации “туннелей”, одного из основных механизмов обеспечения безопасности, используемого в технологии TCP/IP, в которой каждый передаваемый пакет данных содержит в явном виде адреса источника и получателя. Тем не менее в АТМ разработаны надежные механизмы обеспечения безопасности, включающие:
В рамках Форума АТМ имеется специальная рабочая группа по безопасности в ATM.
Как и FR технология АТМ работает на 2-х нижних уровнях модели OSI. На рис. 1.25 представлена архитектура протоколов АТМ. Физический уровень включает спецификацию передающей среды и обеспечивает передачу битов, включая линейное кодирование и электрооптическое преобразование. Следует отметить, что физический уровень предполагает использование синхронных каналов, например, SDH или PDH или каналов с собственной структурой цикла. Важной функцией физического уровня является определение границ ячеек. Эта функция реализуется путем проверки заголовка ячейки на наличие ошибок. В настоящее время, в соответствии со стандартами, оборудование АТМ работает на скоростях до 622,08 Мбит/с (STM-4).
Уровень АТМ определяет, куда будут перенаправлены входящие ячейки, переустанавливает соответствующие идентификаторы соединения для следующего звена. При этом обеспечивается асинхронное мультиплексирование различных соединений. Уровень АТМ также управляет функциями управления трафиком и буферами входящих и исходящих ячеек; он указывает следующему (более высокому) уровню AAL о наличии ситуации перегрузки во время передачи. Наконец, уровень АТМ контролирует соответствие трафика каждого соединения условиям обслуживания, которые были определены на этапе установления соединения (трафик-контракт) – формирование и контроль трафика. Отметим, что во время установления соединения при недостатке ресурсов сеть может отклонить вызов (или предложить обслуживание с другим качеством, поставить на ожидание и т. д.) с тем, чтобы обеспечить надлежащее обслуживание уже установленных соединений.
Для обеспечения возможности передачи разнородного трафика с требуемым качеством в технологии АТМ определены различные службы, которые реализуются с помощью уровня адаптации – AAL. Если физический уровень и уровень АТМ являются общими для всех служб и обеспечивают перенос ячеек, то уровень AAL зависит от служб. Основное назначение уровня AAL – изолировать высшие уровни от специфических характеристик уровня АТМ посредством отображения блоков данных протокола высшего уровня – PDU в информационное поле ячеек АТМ с целью возможности переноса по сети АТМ, а затем собрать блоки данных из ячеек АТМ для доставки верхним уровням. В АТМ определены следующие категории служб:
Службы реального времени:
Службы не реального времени:
Служба CBR используется приложениями, для которых требуется передача с постоянной скоростью с жестким ограничением на величину задержки и её вариацию. Служба ориентирована на создание соединения. Типичным примером является передача речи с постоянной скоростью (64 кбит/с) или транспортирование по сети АТМ цифровых каналов Е1/Т1. Еще одним примером может служить передача видео с постоянной скоростью. Предоставление такой услуги в сетях АТМ называется эмуляцией канала – CES.
В службе rt-VBR также необходимо обеспечивать требуемые характеристики по задержке и её вариации для служб, которые ориентированы на соединение. Отличие от службы CBR в том, что источниками трафика являются источники с переменной скоростью передачи. Типичными примерами являются передача подвижных изображений и звука со сжатием.
Служба nrt-VBR предназначена для приложений не реального времени, для которых допустимы более высокие задержки и их вариация по сравнению службами реального времени. При её использовании оконечные устройства указывают максимальную скорость передачи ячеек, а также описывают степень неравномерности потока ячеек. Основываясь на этой информации, сеть резервирует необходимые ресурсы с тем, чтобы удовлетворить требованиям приложений с точки зрения минимизации задержки и потерь ячеек. Служба ориентирована на соединения. Примером использования этой службы может служить резервирование железнодорожных и авиабилетов, банковские операции.
Служба ABR предназначена для приложений, генерирующих неравномерный трафик. Приложения с таким трафиком определяют максимальную или пиковую и минимальную скорости передачи ячеек (Peak Cell Rate – PCR и Minimum Cell Rate – MCR, соответственно). Сеть резервирует ресурсы таким образом, чтобы каждое приложение, использующее службу ABR, получило как минимум ресурс, обеспечивающий MCR. По мере возможности остающиеся свободными ресурсы распределяются между всеми приложениями. При этом используется механизмы обратной связи, обеспечивающие справедливое распределение ресурсов. Службу ABR может использоваться при передаче трафика между LAN.
Служба UBR рассчитана на приложения, допускающие значительные задержки. Эта служба использует ресурсы, остающиеся свободными после удовлетворения потребностей других служб. Источник передачи не получает каких-либо гарантий по задержке и потере ячеек. Примером приложения, использующего службу UBR, может быть передача текста.
Служба GFR была разработана для поддержки передачи IP-трафика, который часто передается через АТМ. Дело в том, что при передаче между маршрутизаторами, соединенными через сеть АТМ, IP-пакетов, имеющих большие размеры, их разбивают на короткие ячейки. При этом, если хотя бы одна ячейка будет сброшена, например, вследствие перегрузки сети АТМ, то придется повторно передавать все ячейки, из которых состоял исходный IP-пакет, т.е. повторять передачу большого количества уже переданных ячеек и, таким образом, еще больше увеличивать перегрузку. Поэтому, важно, чтобы все коммутаторы АТМ знали о границах фрагментированных пакетов или кадров. Тогда при перегрузке коммутатор АТМ сможет сбрасывать не одну ячейку, а и все последующие ячейки, вплоть до последней, соответствующей границе пакета. Именно эта возможность реализована в этой службе.
Требования по доставке информации в каждой службе существенно различаются. Например, речь и видео критичны к задержкам (требования соблюдения реального времени), а данные критичны к потерям информации (требование целостности информации). Поэтому на этапе установления соединения между сетью АТМ и приложениями заключается соглашение о качестве обслуживания, так называемый трафик-контракт. В этом соглашении, с одной стороны, описываются параметры подлежащего передаче трафика, а, с другой стороны, сеть обязуется гарантировать приложению запрашиваемые параметры качества передачи. В трафик-контракт входят параметры, характеризующие максимальную и минимальную скорости поступления ячеек от отправителя и такие параметры качества обслуживания, как задержка при передаче ячеек через сеть и её вариация, а также процент потерянных ячеек. Еще раз отметим, что сеть АТМ устанавливает соединение только в случае, если вновь устанавливаемое соединение не ухудшит параметры качества обслуживания для уже установленных соединений.