2.3.2 Мережі з комутацією пакетів

У цих мережах пакети даних можуть проходити від передавача до приймача різними маршрутами. На приймальному кінці пакети збираються в правильному порядку. Точний маршрут передачі даних невідомий.

Існують наступні технології передачі пакетів:

• Х.25;

• Frame Relay;

• ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Далі розглянемо кожну із цих технологій.

Х.25

Мережі Х.25 — один з перших типів мереж з комутацією пакетів. Вони були розроблені для зв'язку з мейнфреймами, такими як IBM 360. У мережах Х.25 використовується аналогова передача даних.

Слід відмітити, що досить часто вживається термін мережі Х.25, однак більш правильна назва — PSDN (Public Switched Data Network — загальнодоступна мережа з комутацією даних). Для передачі даних між термінальним устаткуванням й мережею використовується протокол Х.25.

Спочатку протокол Х.25 називався ARPAnet 1822. Назва Х.25 прийшла зі специфікацій протоколів цієї технології, затверджених у 1976 році організацією ССІТТ (Comite Consultatif Internationale de Telegraptiique et Telephonique).

У 1993 році назва організації ССІТТ була змінена на ITU (International Telecommunications Union).

Технологія PSDN працює на перших трьох рівнях моделі OS1. Протокол Х.25 фактично складається з декількох протоколів.

• На фізичному рівні PSDN використовується протокол X.21.

• На канальному рівні використовується протокол LAPB (Link Access Procedure Balanced).

• На мережевому рівні для збирання кадрів канального рівня в пакети використовується протокол PLP (Packet Layer Protocol).

При розробці протоколу Х.25 головною ціллю було забезпечення надійності. У 1970-х роках, коли він розроблявся, тодішні комп’ютери й телефонні лінії часто зазнавали збої. Тому система PSDN на основі протоколу Х.25 була створена надлишковою з метою виявлення помилок. У результаті був створений надійний засіб передачі даних, однак його продуктивність була суттєво знижена через додаткові процедури виявлення помилок. Пропускна здатність PSDN зазвичай складає 64 Кбіт/с чи нижче.

В теперішній час системи продовжують використовуватися. Встановити з’єднання глобальної мережі за допомогою PSDN можна одним з трьох способів:

Придбати і встановити асинхронний модем і набрати номер PAD (Packet Assembler/Disassembler).

Встановити синхронне з’єднання за допомогою протоколу Х.32.

Встановити з’єднання безпосередньо з PSDN за допомогою “інтелектуальної” карти Х.25.

Frame Relay

Це найбільш нова технологія комутації пакетів, ніж Х.25. Вона була розроблена на основі технології Х.25 для використання з цифровими лініями. Таким чином, технологія Frame Relay являє собою удосконалений варіант технології Х.25, розроблений організацією ССІТТ. У ній використовуються тільки два перших рівня OSІ, а не три, як у Х.25. Метою розробки Frame Relay була реалізація переваг сучасних комп’ютерів і телефонних ліній, набагато більш удосконалених і надійних, аніж у часи розробки Х.25. Глобальні з’єднання Relay Frame стають усе більш популярними внаслідок більш високої продуктивності й меншої вартості в порівнянні з Х.25.

У технології Frame Relay використовуються тільки два нижніх рівні моделі OS1 – фізичний та канальний. В цій технології по каналах передається набагато менше протокольної інформації, ніж у Х.25, тому вона набагато продуктивніша. Пропускна здатність мереж Frame Relay знаходиться в межах від 1,5 до 45 Мбіт/с, тобто на рівні ліній Т-1 і Т-3. Frame Relay називають технологією швидких пакетів.

У більшості реалізацій Frame Relay для забезпечення постійного з'єднання використовується PVC (Permanent Virtual Circuit – постійний віртуальний канал, що встановлений на тривалий час). Слід зазначити, що використання постійних віртуальних каналів економить пропускну здатність мережі в ситуаціях, коли канал повинен існувати тривалий час, оскільки при частих зупинках і розривах канали завантажують додатковими службовими сигналами.

Завдяки PVC замовники можуть уникнути витрат на оренду виділеної лінії, оскільки провайдери послуг зазвичай стягують плату за фактичне використання лінії (за так називаєму пропускну здатність по вимозі).

Висока продуктивність Frame Relay в значній мірі обумовлена тим, що в ній не виконуються додаткові процедури виявлення й корекції помилок, як у Х.25. Кадри з помилками попросту відкидаються, програми додатків самі повинні виявляти пропущені пакети й посилати запити на їх повторну передачу. Оскільки передаються цифрові сигнали, кількість помилок невелика й технологія Frame Relay працює в з’єднаннях глобальних мереж по лініях Т-1 цілком задовільно.

ATM

ATM (Asynchronous Transfer Mode – режим асинхронної передачі) — популярна технологія комутацією пакетів — була розроблена для підтримки додатків, що вимагають високої пропускної здатності, таких як аудіо- та відеоданих в реальному часі. Важливим елементом мереж ATM є QoS (Quality of Service – якість обслуговування). QoS означає спосіб управління виділенням каналів з необхідною смугою перепускання для гарантування нормальної роботи додатків, що потребують високої швидкості передачі даних.

Усе мережеве устаткування повинне бути призначене для роботи з ATM. Перевагою такого підходу є висока швидкість обробки даних і комутації. Стандартна швидкість передачі ATM може бути такою: 25, 155, 520 або 622,080 Мбіт/с. Швидкість передачі АТМ може складати 10 Гбіт/с, але по значно більшій ціні. Установка з’єднань АТМ обходиться дорого, тому що все мережеве обладнання повинно підтримувати АТМ, а вартість мережевих адаптерів, концентраторів та іншого обладнання, сумісного з АТМ, достатньо висока.

В системі АТМ дані розбиваються на частини з фіксованою довжиною по 53 байти, які називаються комірками. Для заголовка АТМ, що містить адресну інформацію, використовується 5 байт.

З’єднання АТМ використовуються як в локальних, так і в глобальних мережах. Для одночасної передачі по мережі голосу, даних та відео використовується мультиплексування сигналів. Комутацію комірок виконує обладнання АТМ ( на відміну від Frame Relay, де це робить програмне забезпечення),

З’єднання користувача з мережею АТМ може бути прямим або по вимозі. З’єднання між двома мережевими комп’ютерами називається віртуальним каналом. Існує два типи віртуальних каналів: PVC (Permanent Virtual Circuit – постійний віртуальний канал) it SVC (Switched Virtual Circuit – комутований віртуальний канал). Як для PVC, так і для SVC у системі ATM використовуються визначені канали (на відміну від Frame Relay чи Х.25, де віртуальні канали встановлюються тільки на час з’єднання). Це економить багато часу і служить одним з факторів високої швидкодії ATM.

Багато спеціалістів по комп’ютерних мережах прогнозують, що в майбутньому ATM стане однією з кращих технологій як локальних, так і глобальних мереж.