Глобальная сеть

Перечислим ключевые положения, которые следует помнить о скорости каналов глобальной сети.

- Возможны различные скорости передачи.

- При заказе выделенного  канала, необходимо оговорить скорость передачи данных.

- Нужно сконфигурировать маршрутизаторы (или CSU/DSU) так, чтобы

они работали на оговоренной скорости.

 

Некоторые типы плат интерфейса сети Ethernet и интерфейсов маршрутизатора могут работать на различных скоростях, поддерживаемых технологией Ethernet. Для таких плат интерфейса сети и интерфейсов мы можем или конфигурировать ПК, либо маршрутизатор так, чтобы они работали на нужной скорости, или эти устройства могут автоматически договориться о скорости. Последовательные каналы могут работать на различных скоростях, но скорость должна быть предварительно задана. Управляет скоростью компонент последовательного интерфейса, называемый CSU/DSU (Channel Service Unit/Data Service Unit — модуль обслуживания канала и данных). Функции CSU/DSU, в число которых входит выполнение других обязанностей помимо установки скорости, могут быть выполнены внешним устройством или платой  последовательного интерфейса, установленной на маршрутизаторе. Когда мы используем внутренние модули CSU/DSU, кабель телефонной компании подключается к последовательному интерфейсу маршрутизатора. В случае использования внешних модулей CSU/DSU кабель подключается к CSU/DSU. Внешний CSU/DSU соединяется с маршрутизатором с помощью другого короткого кабеля, длиной обычно менее 16 м.

 

Существует возможность пересылать данные на максимальной скорости в обоих направлениях через канал глобальной сети, эта возможность называется дуплексный режим (full duplex). При наличии двух пар проводов в четырехпроводной линии связи одна пара используется для того, чтобы передать данные в каждом направлении. Оба маршрутизатора могут посылать данные на полной скорости канала одновременно.

 

Цель состоит в том, чтобы позволить двум маршрутизаторам посылать и получать данные между двумя площадками, особенно, когда мы не имеем права или возможности проложить кабель самостоятельно. Шаги, которые мы должны  предпринять, чтобы создать выделенный канал, должны быть следующими:

1. Заключаем контракт с телефонной компанией, чтобы получить выделенный канал между двумя городскими адресами и на определенную скорость.

2. Устанавливаем маршрутизатор на каждой площадке, вблизи от того места, куда телефонная компания протянула кабель.

3. Устанавливаем внешний модуль CSU/DSU около маршрутизаторов на каждой площадке, если не были приобретены маршрутизаторы с внутренними модулями CSU/DSU.

4. Сконфигурируем модули CSU/DSU (внутренние или внешние) так, чтобы они передавали данные с нужной скоростью.

5. После того как телефонная  компания проложит кабели, подключите  их к модулю CSU/DSU (внешнему) или последовательному интерфейсу маршрутизатора (внутренний CSU/DSU) на каждой площадке.

Теперь маршрутизаторы готовы посылать и получать данные, по крайней мере на уровне 1 модели OSI. Однако прежде чем маршрутизаторы смогут посылать полезные данные пользователя, они должны выяснить еще несколько вещей, касающихся уровней 2 и 3 модели OSI.

 

Маршрутизаторы и WAN

Маршрутизаторы и каналы глобальной сети имеют одинаковые общие цели, поэтому они часто используются вместе. Маршрутизаторы проектируют так, чтобы они могли пересылать IP-пакеты между различными подсетями, независимо от того, расположены эти подсети близко друг к другу или далеко. Каналы глобальной сети проектируют, чтобы они имели возможность отправлять биты на отдаленные площадки. Поэтому было бы вполне естественно, если бы маршрутизаторы могли использовать каналы глобальной сети, когда им нужно отправлять IP-пакеты в подсеть, развернутую на отдаленной площадке.

Устройства конечного пользователя в месте расположения офиса компании обычно используют платы интерфейса сети Ethernet; они никогда непосредственно не подключаются к каналам глобальной сети. Чтобы посылать трафик IP-хосту на другой площадке, устройства конечного пользователя посылают данные маршрутизатору. Маршрутизатор пересылает IP-пакет на другой маршрутизатор, расположенный на другой площадке, который затем пересылает пакет другому IP-хосту.  Это — 1Р-маршрутизация.

 

Рис. 2

 

На рис. 2 показаны две локальные сети, кабель глобальной сети между этими двумя маршрутизаторами и таблицы маршрутизации каждого маршрутизатора. Обычно, чтобы представить кабель глобальной сети, используют стрелу молнии, как показано на рисунке. Маршрутизатор R1 использует свой интерфейс SerialO, сокращенно обозначенный на рисунке как SO, a R2  использует свой интерфейс Serial 1, сокращенно S1.

В таблице маршрутизации маршрут маршрутизатора R1 к сети 150.1.3.0  указывает в качестве исходящего интерфейс S0, с IP-адресом следующего перехода 150.1.2.2.

 

Мы не можем просто послать данные конечного пользователя, типа содержимого Web-страницы, через Ethernet. To, что фактически посылают по Ethernet, — фрейм Ethernet. Внутри фрейма после других заголовков следуют фактические данные конечного пользователя.

На рис. 2, когда абонент А посылает пакет Web-серверу www. example. com no IP- адресу 150.1.3.3, она посылает IP-пакет своему шлюзу, назначенному по умолчанию, а именно маршрутизатору R1. Когда R1 получает этот фрейм Ethernet, он выясняет, произошли ли при передаче ошибки. Если ошибок не было, R1 извлекает IP-пакет и начинает процесс принятия решения о маршрутизации.

Процесс маршрутизации в указанный момент представлен на рис. 3. 

Маршрутизатор R1 имеет пакет с адресом получателя, 150.1.3.3. Этот адрес получателя  соответствует маршруту для подсети 150.1.3.0, для него указан исходящий интерфейс SerialO и IP-адрес следующего перехода, 150.1.2.2, который является IP-адресом маршрутизатора R2.

Перед маршрутизатором R1 стоит дилемма. Маршрутизатор R1 должен  инкапсулировать IP-пакет во фрейм канального уровня.

Рис. 3.

 

Маршрутизаторы часто поддерживают много различных протоколов канального уровня для двухточечных каналов глобальной сети. Самые популярные два: высокоуровневый протокол управления каналом (High-level Data Link Control, HDLC) и  протокол соединения "точка-точка" (Point to Point Protocol, PPP). Независимо от того,  какой из этих двух протоколов используется, маршрутизатор R1 делает одно и то же: он инкапсулирует пакет во фрейм — или фрейм HDLC, или фрейм РРР, в зависимости от того, какой из этих двух протоколов использует маршрутизатор.

Протоколы канала передачи данных глобальной сети, типа HDLC и РРР, выполняют определенные задачи — точно так же, как Ethernet. Протоколы HDLC и РРР  инкапсулируют пакет, помещая его между заголовком и концевиком. Они также имеют поле контрольной последовательности фрейма (FCS) в концевике, которое позволяет получателю фрейма — в данном случае маршрутизатору R2 — определить, содержит ли фрейм ошибки.

 

Адресация в последовательных каналах глобальной сети

Одно из главных отличий между Ethernet и HDLC или РРР обусловлено отличием содержимого поля адреса в заголовке РРР и HDLC. Существует только одно поле адреса; его ширина составляет 1 байт. Когда маршрутизатор R1 посылает что-нибудь по каналу типа "точка-точка" глобальной сети, единственное устройство, которое может получить данные, — маршрутизатор R2. Поэтому, хотя поле адреса существует, в действительности это не имеет значения. Кроме того, большинство людей вообще не подозревают о существовании поля адреса в заголовке HDLC или РРР. Удобный побочный эффект наличия поля адреса для HDLC и РРР состоит в том, что нет необходимости использовать протокол преобразования имен в IP-адрес (ARP) или что-нибудь типа этого для последовательного канала. В случае использования протоколов канала глобальной сети типа "точка-точка", R1 не должен искать HDLC-адрес маршрутизатора R2, потому что фрейм в любом случае будет доставлен маршрутизатору R2. Это единственное место, куда может быть отправлен фрейм!

 

Выбор одного из двух протоколов канала связи

Как уже было упомянуто ранее в этой части, два протокола каналов глобальной сети типа "точка-точка", используемые чаще всего, — HDLC и РРР. Оба протокола хорошо работают, но, конечно, есть различия; иначе бы не были нужны два  протокола. Самые важные вещи, которые следует помнить об этих протоколах, касаются их подобия.

- Мы используем HDLC и РРР для каналов глобальной сети типа "точка-точка".

- Мы не должны волноваться об адресах канального уровня.

- Существует поле FCS, поэтому получатель может отказаться от фреймов, которые имеют ошибки.

Различия между этими двумя протоколами состоят главным образом во времени их создания. Протокол HDLC был определен Международным союзом электросвязи в 1970-ых годах, а РРР был определен в запросе на комментарии 1661 в течение 1990- ых годов. Как простое следствие того, что РРР был спроектирован позже, он имеет расширенные возможности. Компания Cisco использует нестандартную  версию HDLC, главным образом чтобы расширить возможности относительно старого HDLC. Поскольку реализация протокола HDLC компании Cisco является  патентованной, оба маршрутизатора на каждом конце канала должны быть от Cisco, если вы используете протокол HDLC. Однако изделия Cisco соответствуют стандарту РРР, так что, если вы используете РРР, то можете установить маршрутизатор Cisco на  одном конце канала и маршрутизатор другого поставщика на другом конце канала.

 

Часть 2. Аренда «сети» между многими пунктами

 

В данной части изложены основы работы последовательного канала, который может быть использован для передачи данных между двумя маршрутизаторами.

Существует технология глобальной сети, получившая название Frame Relay. Протокол ретрансляции фреймов (Frame Relay) позволяет множеству площадок, каждая из которых соединена с глобальной сетью лишь одним физическим кабелем, связываться между собой. Если мы хотим создать сеть, обеспечивающую взаимодействие компьютерных  устройств, размещенных на многих отдаленных одна от другой площадках, один из вариантов — заказать много последовательных каналов. Однако технология Frame Relay позволяет затратить на это меньшее количество труда и требует меньше новых аппаратных средств, поэтому решение на основе Frame Relay оказывается намного более рентабельным по сравнению с выделенными каналами.

Во многих случаях решение на основе Frame Relay действует как сеть Ethernet, построенная с использованием коммутатора. При использовании коммутатора Ethernet к нему могут быть проложены кабели от более чем двух устройств. Чтобы отправить фрейм Ethernet любому из других устройств, отправителю достаточно указать во фрейме Ethernet адрес получателя. Сеть Frame Relay действует как большой коммутатор глобальной сети, с которым соединяются маршрутизаторы. Чтобы отправить данные, маршрутизатору-отправителю  достаточно лишь послать фрейм с правильно указанным в нем адресом.

 

Подключение маршрутизатора к большому коммутатору Frame Relay

Чтобы технология Frame Relay работала, каждый маршрутизатор должен быть физически соединен кабелем с устройством, названным коммутатором Frame Relay (Frame Relay switch). Телефонные компании используют коммутаторы Frame Relay в местных АТС, совместно они перенаправляют данные на нужные площадки. Как ПК соединяются с коммутатором локальная сети посредством кабелей Ethernet, так и маршрутизатор должен быть физически подключен к коммутатору Frame Relay, чтобы эта технология могла работать.

Когда маршрутизатор физически соединяется с коммутатором Frame Relay, он подключается к службе Frame Relay {Frame Relay service). Компанию, которая  предлагает обслуживание Frame Relay, называют поставщиком услуг Frame Relay (Frame Relay service provider), или провайдером Frame Relay. Иногда в роли поставщика услуг Frame Relay также выступает телефонная компания, но в большинстве случаев провайдер работает вместе с другими аналогичными телефонными компаниями, чтобы создать сеть Frame Relay. Услуга, которую предлагает провайдер, — это возможность для маршрутизатора посылать фреймы Frame Relay и получать их от других маршрутизаторов, связанных с этой же сетью Frame Relay.

Frame Relay — это набор протоколов, каждый из которых выполняет функции, соответствующие уровню 2 модели OSI. Для выполнения функций уровня 1, таких как обустройство кабельной системы и фактическая передача битов по проводам, Frame Relay использует те же стандарты, что и  последовательные каналы, как показано на рис. 4.

 

Рис. 4.

 

Чтобы обеспечить физическое соединение с коммутатором Frame Relay, провайдер создает физический эквивалент выделенного канала между маршрутизатором и ближайшим коммутатором Frame Relay. Телефонная компания должна быть в  состоянии посылать данные каждому маршрутизатору и получать их от него, это и обеспечивают выделенные линии. Поскольку технология Frame Relay не предполагает разработку собственных стандартов для уровня 1, определяющих особенности базовой физической передачи данных и организации кабельных систем, она полагается на те же самые стандарты, которые используют каналы глобальной сети типа "точка-точка" для физического соединения устройств кабелями и передачи по ним электрических сигналов. В стандартах Frame Relay этот физический последовательный канал между маршрутизатором и коммутатором Frame Relay называется канал доступа (access link) Frame Relay.

Хотя кабели и модули CSU/DSU такие же, как и в случае выделенного канала, в центральной АТС телефонная компания делает кое-что другое: она подключает кабель к коммутатору Frame Relay. Коммутатор Frame Relay — это оборудование, которое "понимает" Frame Relay и может передавать трафик, основанный на протоколах Frame Relay. Набор коммутаторов Frame Relay провайдера, наряду с другим оборудованием, устанавливаемым между ними, формирует то, что принято называть сеть Frame Relay {Frame Relay network) провайдера.