Протоколы сетей X.25

Протоколы сетей X.25

 

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. Стандарт X.25 был усовершенствован в 1984. X.25 - протокол (ISO 8208:1989; RFC-887, -1381, -1382, -1461, -1598, -1613), который определяет синхронный интерфейс между терминальным оборудованием (DTE - Data Terminal Equipment) и оборудованием передачи данных (DCE - Data Communication Equipment) для терминалов, работающих в пакетном режиме. По существу это протокол связи оборудования с сетью. Главный недостаток протокола X.25 - большие задержки отклика (типовое значение 0.6 сек). Терминалом может служить ЭВМ или любая другая система, удовлетворяющая требованиям X.25. Соединение DTE - DTE осуществляется через DCE. В протоколе X.25 DCE и DTE используют статистическое мультиплексирование с делением по времени. Одновременно могут реализовываться несколько обменных процессов. Схема взаимодействия DTE и DCE выглядит как:

 

Архитектура X.25

 

DTE - <логический канал> - DCE <виртуальное соединение> - DCE - <логический канал> - DTE

 

Асинхронный старт-стопный терминал подключается к сети коммутации пакетов через пакетный адаптер данных ПАД (PAD - packet assemble/disassemble) и отвечает рекомендациям X.3, X.28 и X.29. Один ПАД обеспечивает интерфейс для 8, 16 или 24 асинхронных терминалов. Пакет данных состоит обычно из 128 байтов, которые передаются по адресу, содержащемуся в пакете. Но длина пакета может лежать в пределах 64-4096 байтов. Размер пакета также как и величина окна (число пакетов, принимаемых без подтверждения) определяются на фазе установления канала. Прежде чем пакет будет передан, необходимо установить связь между исходными ЭВМ/ПАД и адресуемыми ЭВМ/ПАД. Существуют два вида соединений: коммутируемый виртуальный канал (SVC) и постоянный виртуальный канал (PVC). Предусмотрены две процедуры доступа к каналу:

 

Процедуры доступа к каналам

 

• Процедура доступа к каналу (LAP - link access procedure), в основе которой лежат симметричные операции режима асинхронного ответа (ARM - asynchronous response mode) протокола HDLC.

• Балансная процедура доступа к каналу (LAPB - link access procedure balanced) на основе асинхронного балансного режима (ABM - asynchronous balanced mode) протокола HDLC. Сетевой уровень реализуется с использованием 14 различных типов пакетов.

Виртуальный канал описывается в общем формате пакета, как "логический канал".

 

Логический канал имеет идентификатор, состоящий из 12 бит. Этот идентификатор обычно состоит из номера группы (4 бита) и номера логического канала (8 бит). В группе может быть до 256 логических каналов (за исключением группы 0, которая может иметь только 255 логических каналов). Возможное число групп - 16, поэтому теоретически возможное число виртуальных каналов для каждого соединения x.25 равно 4095 (16x256-1).

 

Постоянный и коммутируемый виртуальные каналы

 

Постоянный виртуальный канал (PVC - permanent virtual circuit) является аналогом выделенного канала.

Коммутируемый виртуальный канал (SVC - switched virtual circuit - напоминает традиционный телефонный вызов) реализует обмен данными. Имеются три типа коммутируемых виртуальных каналов, работающие в дуплексном режиме, но отличающиеся направлением устанавливаемых соединений: входящий SVC, двунаправленный SVC и выходящий SVC. Адресат каждого пакета распознается с помощью идентификатора логического канала (LCI) или номера логического канала (LCN).

SVC используются только  на время соединения и становятся  доступными для повторного использования  после разъединения. Все типы  пакетов, за исключением пакетов запроса повторного пуска, содержат идентификатор логического канала. Пакет запрос соединения в SVC является единственным типом пакетов, которые содержат адреса в соответствии с рекомендацией X.121.

Для установки выходящего соединения через SVC ЭВМ выбирает логический канал с наибольшим номером в группе и посылает пакет запрос соединения, содержащий выбранный номер группы канала, адрес получателя (в соответствии с рекомендацией X.121) и в отдельных случаях свой собственный адрес. При установлении входящего соединения центр коммутации пакетов (ЦКП) выбирает свободный логический канал с наименьшим номером в группе каналов порта адресуемой ЭВМ и помещает этот логический номер группы и канала в пакет входящий запрос соединения. После того как соединение через svc установлено, ЭВМ направляют свои пакеты, используя номера своих логических групп/каналов, а ЦПК в сети осуществляет транспортировку пакетов и преобразование номеров логических групп/каналов. Как только установленное по svc логическое соединение разъединяется, номера логических групп/каналов на обоих концах соединения освобождаются и становятся доступными для повторного использования. Соответствие между ЦКП/портом, выделенным для терминального оборудования, адресами (согласно рекомендациям x.121) и номерами логических каналов известно в сети только ЦКП.

Выбор ЭВМ свободного канала с наибольшим номером при каждом выходящем соединении и выбор в ЦКП свободного канала с наименьшим номером для каждого входящего позволяют избежать конфликтов. С этой же целью используются две логические группы: одна только для входящих соединений, а другая только для выходящих. Перед подключением к сети пользователь должен определить, сколько pvc и svc требуется на каждую точку физического интерфейса X.25. Асинхронные терминалы подключаются к сети коммутации пакетов через встроенные или удаленные пакетные адаптеры данных (ПАД).

Встроенный ПАД обычно располагается вместе с ЦКП в его стойке. В этом случае каждый асинхронный терминал, расположенный в удаленном месте, подключается к своему встроенному ПАД через отдельный канал связи (протокол Х.28). В альтернативном случае удаленный ПАД (небольшое отдельное устройство) может быть расположен в удаленном месте и подключается к своему ЦКП через канал связи (X.25). С помощью удаленного ПАД к ЦКП подключается 8-16 асинхронных терминалов.

Встроенный ПАД может быть совместно использован несколькими терминалами, расположенными в различных местах, в то время как удаленный ПАД обслуживает терминалы, расположенные обычно в одном месте. Существует еще один аспект размещения ПАД, связанный с помехами в каналах связи и использованием протоколов. Удаленный ПАД подключается к ЦКП на канальном уровне в соответствии с рекомендацией X.25. В качестве протокола канала данных в рекомендации X.25 реализуется подмножество HDLC, обеспечивающее автоматическую повторную передачу данных в случае их искажения при возникновении помех в линии. Асинхронный терминал использует для диалога с групповым ПАД процедуры, описанные в рекомендации X.28, в которых не предусмотрена возможность повторной передачи в случае ошибки. Поэтому канал между синхронным терминалом и групповым ПАД не защищен от возникновения ошибок данных в результате линейных помех. Процедуры ПАД определены в рекомендациях МККТТ (см. приложение 10.1).

 

ПАД и рекомендации Х.3, Х.28 и Х.29

 

• Рекомендация X.3: "Пакетный адаптер данных (ПАД) в сети передачи данных общего пользования".

• Рекомендация X.28: "Интерфейс между терминальным оборудованием и оборудованием передачи данных (DCE) для старт-стопного оконечного оборудования, осуществляющего доступ к пакетному адаптеру данных в сетях общего пользования".

• Рекомендация X.29: "Процедуры обмена управляющей информацией между терминальным оборудованием пакетного типа и пакетным адаптером (ПАД)".

 

Основные функции ПАД соответствуют рекомендациям X.3:

 

• сборка символов (полученных от асинхронных терминалов) в пакеты;

• разборка полей данных в пакетах и вывод данных на асинхронные терминалы;

• управление процедурами установления виртуального соединения и разъединения, сброса и прерывания;

• обеспечение механизма продвижения пакетов при наличии соответствующих условий, таких как заполнение пакета, получение символа (сигнала) на передачу пакета, истечение времени ожидания;

• передача символов, включающих стартстопные сигналы и биты проверки на четность, по требованию подключенного асинхронного терминала;

• обнаружение сигнала разрыв соединения от асинхронного терминала;

• редактирование последовательностей команд ПАД.

 

В постоянном запоминающем устройстве ПАД хранятся параметры. Эти параметры могут быть установлены либо асинхронным терминалом, подключенным к ПАД, либо любой ЭВМ в сети, которая удовлетворяет условиям рекомендации X.29. В рекомендации X.29 МККТТ эти параметры названы управляющей информацией. Поэтому необходимо квалифицировать данные, проходящие между ЭВМ и ПАД, либо как управляющую информацию (сообщения ПАД), либо как собственно данные от асинхронного терминала.

Сеть X.25 предоставляет пользователю старт-стопного терминала средства, позволяющие выбрать параметры ПАД с заранее определенными значениями. Пользователь посылает в ПАД команду выбора профайла, которая включает идентификатор профайла. Этим определяется один из нескольких стандартных профайлов, хранящихся в ПАД.

Идентификатор профайла и параметр 11 ПАД (скорость терминала) включаются в "поле данных пользователя" пакетов типа запрос соединения, посылаемых ПАД. ЭВМ (ПАД) использует это поле, извлекая из него информацию о терминале, пославшем запрос.

Пакетный терминал является интеллектуальным устройством (например, ЭВМ, или внешним ПАД’ом), которое обеспечивает синхронный обмен с сетью на скорости 2400, 4800, 9600 бит/c или 48 Кбит/с, используя трехуровневый протокол X.25. Возможная схема подключения терминальных устройств к сети X.25 показана на рис. 4.3.2.1.

Из рисунка 4.3.2.1 видно, что подключение ЭВМ и другого терминального оборудования возможно как к встроенному, так и удаленному ПАД (протокол X.28), а также непосредственно к ЦКП (протокол X.25, X.29). Связи с удаленными объектами осуществляются через соответствующие модемы (на рисунке не показаны).

Для международного соединения необходимо указать код страны из трех цифр, а также набрать одну цифру 9 перед сетевым адресом пользователя. Таким образом, всего требуется не более 15 цифровых символов. Для установления коммутируемого соединения оператор вначале вручную набирает номер ПАД и ждет подтверждения соединения с телефонным узлом общего пользования. Как только соединение установлено, оператор набирает 12-символьный код "сетевого идентификатора пользователя". ПАД обеспечивает операцию эхо-контроля, которая позволяет оператору терминала визуально проверять данные, посылаемые в ПАД. Наиболее серьезным недостатком встроенного ПАД является отсутствие какого-либо линейного протокола, предусматривающего устранение ошибок в данных, посылаемых от ПАД к терминалу. В удаленном ПАД предусмотрена процедура восстановления ошибочных данных, однако он подключается к сети как "пакетный терминал".

Рис. 4.3.2.1. Возможная топология сети X.25

 

Система адресации в Х.25

 

Сетевой адрес пользователя состоит из 12 десятичных цифр. 1-4 - идентификатор сети передачи данных (3 - страна, 4 - сеть); 5-12 - национальный номер (5-7 местная область, 8-12 - местный номер). Международная система адресации для систем передачи данных общего пользователя описана в рекомендациях X.121 международного комитета по телефонии и телеграфии. Каждое подключение к сети коммутации пакетов имеет свой национальный номер. Протокол X.25 не определяет технику маршрутизации пакетов по сети. Для целей управления в сетях X.25 используется протокол snmp и база данных MIB (как и в сетях Интернет). Три базовых уровня протокола X.25 и схема потоков информации отображены на рис. 4.3.2.2.

Для подключения по виртуальному каналу ЭВМ/ПАД посылается пакет (call request), содержащий сетевой адрес пользователя. После подтверждения соединения и передачи/приема данных виртуальное соединение может быть разорвано путем передачи пакета (clear request), инициатором в этом случае выступает удаленная ЭВМ. При невозможности установить связь clear request посылается сетью. Такой пакет содержит два информационных октета. Первый содержит код причины, второй является диагностическим кодом. Ниже в таблице 4.3.2.1 приведены коды причин ошибки.

 

Таблица 4.3.2.1. Коды причины ошибки

Код причины	Причина
0x0	Удаленный сброс (remote cleared)
0x1	Адресат занят (number busy)
0x3	Нелегальный запрос (invalid facility request)
0x5	Перегрузка сети (network congestion)
0x9	Нарушен порядок (out of order)
0x11	Ошибка при выполнении удаленной процедуры
0xb	Доступ блокирован (access barred)
0xd	Не доступно, нет в наличии (not obtainable)
0x21	Несовместимость у адресата (ошибка при выполнении удаленной процедуры)
0x23	Ошибка при выполнении местной процедуры
0x29	Сигнал быстрой выборки не воспринят (fast select not accepted)

 

 

Один физический канал связи X.25 может поддерживать несколько коммутируемых виртуальных каналов. Постоянный виртуальный канал подобен выделенной линии - обмен возможен в любой момент. X.25 определяет первые три уровня соединения открытых систем (см. рис. 4.3.2.2).