Файл: Book2 Full.doc

10.5. Протоколы нижнего уровня

Как уже подчеркивалось выше, «универсальность» семейства TCP/IP заканчивается на сетевом уровне, а IP-адрес представляет собой логическое выражение, никак не связанное с конкретной физической реализацией сети, по которой передается дейтаграмма. Для рассмотрения работы IP с протоколами более низкого уровня - уровня звена данных - необходимо обратиться к конкретной реализации той или иной сети.

Семейство протоколов TCP/IP работает в различных сетевых средах и, в частности, в Ethernet. Сеть Ethernet была разработана Исследовательским центром корпорации Xerox в Пало Альто в 1970-м году и заполнила нишу между глобальными сетями, низкоскоростными сетями и специализированными сетями компьютерных центров, которые работали с высокой скоростью, но на очень ограниченном расстоянии. Сегодня Ethernet является наиболее распространенным протоколом локальных вычислительных сетей.

Другие возможные сетевые среды для работы TCP/IP - это локальные сети Token Ring, глобальные сети WAN, такие как сети передачи данных общего пользования типа Х.25. Сравнительно небольшое количество компьютеров может подключаться к каналам связи с непосредственным соединением «точка—точка», т.е. к последовательным каналам связи, например, телефонным линиям. Для работы по всем этим линиям определены стандарты инкапсуляции IP-протокола. Одним из таких стандартов работы по каналам последовательного доступа - Serial Line - является протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol).

Протокол последовательной межсетевой связи (SLIP) обычно используется при связи по телефонной линии через модем. Он является протоколом, который поддерживает TCP/IP через линии последовательной связи, где маршрутизаторы и межсетевые интерфейсы не используются. SLIP не обеспечивает ни адресации, ни идентификации пакета, ни механизмов проверки ошибок. Благодаря своей простоте он стал быстро распространяться.

Протокол SLIP пакетирует информацию протокола IP или информацию, поступающую из уровней выше IP, и передает ее по линии последовательной связи, для чего используются два специальных символа: END=192 и ESC=219. Отправку пакета SLIP начинает с передачи двух END. После этого начинается передача потока данных. Если байт данных совпадает с END, вместо него отправляются два ESC и 220. Если в потоке данных встречается байт ESC, вместо него передаются два ESC и 221. После передачи последнего байта потока передается END.

Протокол «точка—точка» РРР (Point-to-Point Protocol) является новой версией протокола SLIP, обеспечивающей более быстродействующую и эффективную связь. Протокол РРР использует формат кадра HDLC с информационным полем, содержащим заголовок протокола IP. При этом РРР использует другой протокол управления линией связи LCP для установления соединения.

10.6. Сетевые услуги в tcp/ip

По причинам, приведенным в конце параграфа 10.1, описание основных протоколов TCP/IP дано кратко, основное внимание уделено тем идеям и возможностям, которые лежат в архитектуре. Практически за пределами главы остаются протоколы маршрутизации EGP, BGP, UGRP, OSPF, протоколы соотнесения адресов ARP и RARP и механизмы маршрутизации нового поколения CIDR. Только упоминаются протоколы прикладного уровня, такие как протокол пересылки файлов FTP, TELNET и протокол передачи новостей NNTP.

Эти протоколы сами по себе не являются реальными приложениями, но взаимосвязаны с разными приложениями, необходимыми для использования сетевых услуг. Они обеспечивают связь с удаленными устройствами, но не предоставляют пользователю интерфейс для взаимодействия с разными удаленными службами.

Это, прежде всего, протоколы электронной почты - SMTP, РОРЗ, IMAP4, протокол работы с системой новостей NNTP, протокол HTTP работы с World Wide Web. На рис. 10.1 видно, что сетевые услуги в TCP/IP предоставляются посредством прикладного протокола удаленного терминала TELN ЕТ, сетевой файловой системы NFS, мониторинга и управления сетями на основе SNMP, механизма вызова удаленных процедур RPC и др.

Протокол виртуального терминала TELNET предоставляет пользователю возможность работать не с терминалом конкретного типа, а со стандартным сетевым терминалом. Протокол TELNET позволяет реализовать принцип сетевых виртуальных терминалов NVT (Network Virtual Terminal). Соединение TELNET строится на базе TCP-протокола, предполагается, что каждый участник работает как виртуальный сетевой терминал NVT, а на прикладном уровне на стороне пользователя над TELNET находится либо программа поддержки реального терминала, либо прикладной процесс, который осуществляет доступ на правах удаленного терминала.

Сетевая файловая система NFS (Network File System) позволяет монтировать в единое целое файловые системы нескольких, возможно, удаленных друг от друга компьютеров и предоставить удаленный доступ к файлам каждого из них. Работа NFS-системы базируется на протоколе NFS, который предназначен для предоставления универсального интерфейса работы с файлами для различных типов компьютеров, операционных систем, сетевой архитектуры и транспортных протоколов. Протокол NFS, как правило, использует UDP-протокол, или протокол TCP, хотя конкретная реализация во многом зависит от спецификации используемой операционной системы.

Протокол NNTP (Network News Transport Protocol) - это прикладной протокол высокого уровня, который используется для обеспечения связи между различными серверами, работающими с программным обеспечением системы новостей UseNet (распределенная система ведения дискуссий).

Широко используемый протокол HTTP обеспечивает навигацию по сети World Wide Web (WWW) и аутентификацию пользователя, если этого требует сервер WWW, а также формирует информационные запросы и передает запрошенную информацию пользователю.

Протокол мониторинга и эксплуатационного управления сетью SNMP (Simple Network Management protocol) является протоколом прикладного уровня, предназначенным для обеспечения обмена эксплуатационной информацией между сетевыми устройствами.

10.7. Прогнозы по мотивам tcp/ip

То, что произошло в мире телекоммуникаций сегодня, можно квалифицировать скорее как революцию, чем эволюцию, настолько велико различие между тем, что представлял собой телефон вчера, и тем, как значительно возросло распространение информации и влияние сети Интернет сегодня.

Автору, проработавшему более четверти века в традиционной телефонии, совсем не хочется делать пессимистические прогнозы относительно будущего коммутации каналов с учетом развития возможностей IP-телефонии второго поколения, позволяющей, в частности, осуществлять в глобальном масштабе речевую связь с использованием протокола IP. Но и уклониться от этого было бы не совсем честно перед читателем, поэтому следует упомянуть вполне распространенное мнение, что через 10 лет существующая сегодня ТфОП и вместе с ней сама технология коммутации каналов будет уже на стадии вымирания. Ее место займет инфраструктура с коммутацией пакетов, которая сможет обслуживать передачу речи, видеоинформации и данных, о чем уже говорилось в главе 6 данного тома.

В сети Интернет второго поколения будет использоваться комбинация мультигигабитных и терабитных маршрутизаторов и коммутационного оборудования АТМ совместно с технологией высокоскоростного абонентского доступа xDSL, рассмотренной в главе 2 данного тома.

Прекрасной иллюстрацией к этим тезисам может служить разработка системы ТСАР over TCP/IP. Развитие интеллектуальных сетей увеличило потребность в узлах, поддерживающих сигнализацию ОКС-7. Соответствующее оборудование стоит дорого, а система ТСАР over TCP/IP позволяет уменьшить затраты на построение транспортной сети за счет передачи сообщений ТСАР сигнализации ОКС-7 через коммутационные узлы, не поддерживающие эту сигнализацию.

Еще одной иллюстрацией является организация запросов к базам данных, хранящим информацию об абоненте и оказываемых ему услугах. Организация доступа к базам данных является, к тому же, ключевым моментом при предоставлении услуг интеллектуальных сетей. Помимо сообщений ТСАР, система ТСАР over TCP/IP позволяет передавать через сеть IP сообщения INAP и MAP. Это дает возможность разрабатывать масштабируемые и рентабельные платформы интеллектуальных сетей.

И, если попытаться одной фразой выразить суть данного параграфа, то уместней старинной формулы «alia tempora, alia mores - иные времена, иные нравы» - найти трудно.

Глава 11 реализация, тестирование и преобразование протоколов

Ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знание на деле»

Аристотель

11.1. Тестирование протоколов сети доступа

Концепция, методы и средства тестирования систем межстанционной сигнализации, рассмотренные в главе 11 первого тома, справедливы и для протоколов сети абонентского доступа. Подтверждением этому является протокол-тестер сети доступа ANT-5 (Access Network Tester), представленный на рис. 11.1. Тестер предназначен для использования операторами сетей связи при тестировании и проведении приемо-сдаточных испытаний протоколов V5 и DDS-1, а также телекоммуникационными компаниями, научно-исследовательскими и тестовыми лабораториями для разработки, тестирования и сертификационных испытаний.

Имеются две модификации данного тестера: модификация ANT-5/D для протоколов DDS-1 и QSIG и модификация ANT-5/V для интерфейса V5.

Одна из этих модификаций, ANT-5/V, построена на базе отраслевого стандарта ОСТ 45. 68-96. За основу этого стандарта взяты рекомендации Q.511, Q.512 и Q.513, а также «Руководящий документ по общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи (ОГСТфС)» [46]. Как уже отмечалось в главе б, канальные интервалы для С-каналов интерфейса V5 должны выбираться в следующей последовательности. КИ16, КИ15, КИ31. Протокол-тестер ANT-5 может работать по любому из указанных канальных интервалов. Предусматриваются тестирование поддержки интерфейсом V.5 основных и дополнительных услуг ISDN, анализ до 8 различных временных интервалов ИКМ и т.п

Функциональные возможности протокол-тестера включают в себя режимы мониторинга и симуляции с применением готового набора тестов или с компилированием специфических тестов по требованиям пользователя.

Мониторинг предусматривает чтение данных в сигнальных каналах в реальном времени с показом передаваемых и принимаемых сигнальных данных на экране в порядке их передачи и приема. Различные фильтры и настройки монитора позволяют выводить на экран только необходимые в конкретной ситуации данные в удобном для пользователя формате и/или сохранять данные в файле в ASCII формате. Мониторинг также позволяет проследить сигнальную информацию в линии параллельно с выполнениями задач симуляции.

Симуляция обеспечивает имитацию интерфейсных функций терминального оборудования или сетевого окончания для протокола DDS-1 и функций сети доступа или АТС для протоколов V5.