Сравнение современных технологий передачи данных
Современные технологии передачи данных могут быть классифицированы по методам передачи данных.
В общем случае, можно выделить три основных метода передачи данных:
коммутация каналов;
коммутация сообщений;
коммутация пакетов.
Все другие методы взаимодействия являются как бы их эволюционным развитием. Например, если представить технологии передачи данных в виде дерева, то ветвь коммутации пакетов разделится на коммутацию кадров и коммутацию ячеек.
Напомним, что технология коммутации пакетов была разработана более 30 лет назад для снижения накладных расходов и повышения производительности существующих систем передачи данных. Первые технологии коммутации пакетов – Х.25 и IP были спроектированы с учетом возможности работы с каналами связи плохого качества. При улучшении качества стало возможным использовать для передачи информации такой протокол, как HDLC, который нашел свое место в сетях Frame Relay. Стремление достичь большей производительности и технической гибкости послужило толчком разработки технологии SMDS, возможности которой затем были расширены стандартизацией ATM.
Одним из параметров, по которому можно проводить сравнение технологий, является гарантия доставки информации. Так, технологии Х.25 и ATM гарантируют надежную доставку пакетов (последняя с помощью протокола SSCOP), a Frame Relay и SMDS работают в режиме, когда доставка не гарантирована. Далее, технология может гарантировать, что данные будут поступать их получателю в последовательности отправления. В противном случае порядок должен восстанавливаться на принимающей стороне. Сети с коммутацией пакетов могут ориентироваться на предварительное установление соединения или просто передавать данные в сеть. В первом случае могут поддерживаться как постоянные, так и коммутируемые виртуальные соединения. Важными параметрами также являются наличие механизмов контроля потока данных, системы управления трафиком, механизмов обнаружения и предотвращения перегрузок и т. д. В табл. 2.1 производится сравнение технологий по этим параметрам.
Таблица 2.1. Сравнение протоколов
Технология / Параметр
| ATM
| SMDS
| Frame Relay
| IP
| Х.25
|
Единица коммутации
| Ячейка
| Ячейка
| Кадр
| Пакет
| Пакет
|
Режим работы
| С установлен нем и без установления соединения
| Без установления соединения
| С установлением соединения
| Без установления соединения
| С установлением соединения
|
Тип соединения
| PVC, SVC
| —
| PVC, SVC
| —
| PVC,SVC
|
Гарантированная доставка
| С помощью протокола SSCOP
| Нет
| Нет
| Нет
| Да
|
Сохранение последовательности
| Да
| Да
| Да
| Нет
| Да
|
Повторная передача
| С помощью протокола SSCOP
| Нет
| Нет
| Нет
| Да
|
Контроль трафика
| PCR, SCR
| Класс доступа
| CIR, EIR
| Нет
| Нет
|
Контроль потока
| Нет
| Нет
| Нет
| Нет
| Да
|
Контроль перегрузки
| Да
| Нет
| Да
| Нет
| Да
|
Сравнение технологий можно также проводить по таким критериям, как эффективность схемы адресации или методов маршрутизации. Например, используемая адресация может быть ориентирована на географическое расположение (телефонный план нумерации), на использование в распределенных сетях или на аппаратное обеспечение. Так, протокол IP использует логический адрес, состоящий из 32 бит, который присваивается сетям и подсетям. Схема адресации Е.164 может служить примером схемы, ориентированной на географическое расположение, а МАС-адрес является примером аппаратного адреса. Технология Х.25 использует номер логического канала (Logical Channel Number — LCN), а коммутируемое виртуальное соединение в этой технологии применяет схему адресации Х.121. В технологии Frame Relay в один канал может «встраиваться» несколько виртуальных каналов, при этом отдельный виртуальный канал определяется идентификатором DLCI (Data-Link Connection Identifier). Этот идентификатор указывается в каждом передаваемом кадре. DLCI имеет только локальное значение; иначе говоря, у отправителя виртуальный канал может идентифицироваться одним номером, а у получателя — совсем другим. Коммутируемые виртуальные соединения в этой технологии опираются на схему нумерации E.I 64. В заголовки ячеек ATM заносятся уникальные идентификаторы VCI/VPI, которые изменяются при прохождении ячеек через промежуточные коммутирующие системы. Коммутируемые виртуальные соединения в технологии ATM могут использовать схему адресации E.I 64 иди AESA.
Маршрутизация пакетов в сети может выполняться статически или динамически и быть либо стандартизованным механизмом для определенной технологии, либо выступать в качестве технической основы. Примерами стандартизованных решений могут служить протоколы динамической маршрутизации OSPF или RIP для протокола IP. Применительно к технологии ATM Форум ATM определил протокол маршрутизации запросов на установление коммутируемых виртуальных соединений PNNI, отличительной особенностью которого является учет информации о качестве обслуживания. Таблицы 2.2 и 2.3 содержат сравнительные характеристики технологий глобальных и локальных сетей.
Таблица 2.2. Сравнение технологий глобальных сетей
Параметр\ Технология | ATM | SMDS | Frame Relay | IP | X.25 | |
План адресации
| Е.164, AESA, VCI/VPI | Е.164 | E.164,DLCI | IP | X.121,LCN | |
Максимальный размер пакета (в байтах)
|
65 535 | 9188 | 8192 | 65535 | 1024 | |
Инкапсуляция IP-дейтаграмм
| RFC 1483 | RFC 1209 | RFC1490 | - | RFC 877 | |
Маршрутизация
| PNNI | ISSI | Нет | OSPF,RIP и др. | Нет | |
Связь между абонентами | ||||||
Связь- точка | Да | Да | Да | Да | Да | |
Групповая доставка | Нет | Да | Да | Да | Нет | |
Связь точка - группа | Да | Нет | Нет | Нет | Нет |
Помимо перечисленных, одним из наиболее важных критериев выбора технологии является эффективность передачи информации. Здесь можно проследить следующую зависимость — увеличение количества предоставляемых технологией сервисных возможностей чаще всего приводит к снижению эффективности. Для примера можно сравнить три основные технологии передачи данных — Frame Relay, ATM и SMDS. При сравнении предполагалось использование уровня адаптации AAL5 ATM (рис. 2.1).
Таблица 2.3. Сравнение технологий локальных сетей
Параметр/Технология
| ATM
| FDDI
| FDDI-II
| Fast Ethernet
|
Пропускная способность, Мбит/с
| 25-600
| 100
| 100
| 100
|
Резервирование полосы пропускания
| Да
| Нет
| Да
| Да
|
Множество классов трафика
| Да
| Нет
| Да
| Да
|
Стоимость сетевого проекта
| Средняя
| Высокая
| Высокая
| Низкая
|
Использование существующей кабельной системы
| Да
| Нет
| Нет
| Да
|
Масштабируемость по скорости
| Да
| Нет
| Нет
| Да
|
Масштабируемость до глобальных сетей
| Да
| Нет
| Нет
| Нет
|
Напомним, что технология Frame Relay поддерживает кадры переменной длины, и накладные расходы при этом составляют 5-7 байт на один кадр. Можно сказать, что Frame Relay наиболее эффективная технология с точки зрения вносимых накладных расходов на передачу. Однако она может не обеспечить приемлемое качество обслуживания, особенно в тех ситуациях, когда передаваемые кадры имеют большой размер. Наибольший (стандартизованный) размер кадра составляет 1600 байт, хотя в саму технологию заложена поддержка кадров длиной до 8192 байт. Как видно из рис. 2.1, эффективность Frame Relay достигает практически 100 %.
Технология ATM при использовании уровня адаптации AAL5 обеспечивает функциональность, схожую с Frame Relay, и гибче при смешивании трафика с большими пакетами данных с трафиком, чувствительным к задержкам. Уровень адаптации AAL5 поддерживает пакеты до 64 Кбайт, чего не позволяют ни Frame Relay, ни SMDS. Однако при формировании ячеек к пакету добавляются восемь байт окончания и пять байт заголовка ячейки, что снижает эффективность ATM примерно на 17%. Так как пакеты переменной длины упаковываются в серию ячеек, эффективность снижается заметно, особенно в тех ситуациях, когда только несколько байт пакета попадают в последнюю ячейку. В общем случае, эффективность передачи информации в сетях ATM для очень больших пакетов достигает 90 %.
Технология SMDS использует формат ячеек DQDB. При этом накладные расходы аналогичны AAL3/4. Пакеты в технологии SMDS могут иметь длину до 9188 байт, что немногим больше, чем в технологии Frame Relay, а эффективность передачи ограничивается 80 % для очень больших пакетов.
В качестве итога данного раздела приведены четыре таблицы, в которых проводится сравнение технологий по различным критериям и показателям (табл. 2.4, 2.5, 2.6 и 2.7).
Таблица 2.4. Сравнение технологий
Поддержка\ Технология | Gigabit Ethernet | Fast Ethernet | ATM | FDDI |
Протокол IP | Да | Да | Требуется реализация RFC 1557,LANE, MPOA и/или IPNNI | Да |
Кадры Ethernet | Да | Да | Требуется технология LANE | Да, по стандарту 802.1h |
Видеоприложения | Да | Да | Да, но может потребоваться изменение приложений | Да |
Качество обслуживания | Да, с протоколом RSVP и/или 802.1Q/p | Да, с протоколом RSVP и/или 802.1Q/p | Да | Да, с протоколом RSVP и/или 802.1p |
Виртуальные сети IEEE 802.1Q/p | Да | Да | Требуется отображение LANE на 802.1Q | Да |
Таблица 2.5. Сравнение технологий II
Характеристика\ Технология
| ATM
| Коммутируемый Ethernet или Token Ring
| Преимущества ATM
|
Пропускная способность
| От 25.6 Мбит/с до 1.2 Гбит/с с поддержкой полнодуплексной передачи
| 4,10,16 или 100 Мбит/с; рабочая станция, подключаемая к порту коммутатора, может работать в полнодуплексном режиме
| Обработка множества потоков аудио-, видеоинформации и данных одновременно
|
Доступ к магистрали
| Поддерживает несколько каналов связи локального коммутатора с магистралью
| Возможен только один канал связи до магистрали
| При увеличении пользовательских требований к пропускной способности позволяет повысить скорость передачи и отказоустойчивость
|
Качество обслуживания
| ABR,CBR,VBRnUBR для виртуального соединения (эти аббревиатуры определяют категории служб ATM и рассмотрены ниже)
| UBR только для физического канала связи
| Мультимедийная информация высокого качества может одновременно передаваться по сети сданными
|
Контроль трафика
| От отправителя до получателя через всю сеть
| Отсутствует, так как коммутаторы, связующие каналы, являются разделяемыми ресурсами
| Обеспечивается максимальное использование доступных сетевых ресурсов
|
Групповая доставка
| Выполняется средствами коммутаторов ATM
| Реализуется с помощью специальных протоколов (в зависимости от моделей коммутаторов)
| Гибкость при доставке мультимедийной информации пользователям
|
Задержка
| Задаваема,предсказуема и является постоянной величиной
| Меняется в зависимости от трафика
| Позволяет функционировать критичным к задержкам приложениям
|
Контроль доступа к сети
| Технология ориентирована на предварительное установление соединения. Перед началом работы в сети конечная станция должна зарегистрироваться на коммутаторе, который может отклонить или принять этот запрос в зависимости от административных установок
| Взаимодействие любых конечных станций в сети происходит без всяких проверок. При включении функций фильтрации могут ухудшиться рабочие характеристики коммутаторов в сети
| Высокая надежность и низкая стоимость обслуживания
|
Таблица 2.6. Сравнение технологий III
Технология\ Описание
| Характеристика
| Недостатки
| Резюме
|
Коммутируемый Ethernet
| Использует существующие сетевые адаптеры. Конечные станции могут работать в полнодуплексном режиме. Доступны каналы связи с магистралью ATM. Ограниченное использование для мультимедийных приложений. Позволяет удалить из сети устаревшие мосты и маршрутизаторы, что повышает управляемость и производительность. Сохраняет сделанные инвестиции в сетевое оборудование
| Отсутствует контроль трафика; Нет стандартных механизмов обеспечения качества обслуживания
| Подходит для рабочих групп. Возможна постепенная миграция к более высоким скоростям с помощью сегментации существующей сети
|
ATM
| Повышает управляемость сети и снижает ее сложность. Поддерживает все стандартные кабельные системы. Высокая пропускная способность
| Требует новые сетевые адаптеры для всех подключаемых напрямую, конечных станций и серверов
| Превосходный выбор для будущих приложений, требовательных к пропускной способности
|
Коммутируемый Ethernet в качестве магистрали сети
| Удаляет из сетевой инфраструктуры некоторые мосты и маршрутизаторы, что упрощает управление. Доступны каналы связи с магистралью ATM. Хорошее решение для построения коллапсированной сетевой магистрали | Не масштабируема, так как каналы связи между коммутаторами локальных сетей находятся в общем пользовании; Нет стандартных механизмов обеспечения качества обслуживания; Большое количество возможных точек сбоя
| Может применяться для повышения производительности существующих локальных сетей; Нецелесообразно использовать для построения магистралей больших промышленных сетей
|
ATM в качестве магистрали сети
| Гибкое решение (доступны скорости передачи от 25.6 до 622 Мбит/с). Легкая в управлении сеть. Предсказуемое время ответа. Возможность объединения каналов связи для повышения общей производительности. Единый протокол передачи данных как для локальных, так и для глобальных сетей | Требует наличия новых магистральных коммутаторов; Обеспечивает максимальную эффективность только при реализации во всей распределенной сети
| Эффективна для рабочих групп, построенных на базе коммутаторов локальных сетей; Магистраль на базе технологии ATM является хорошим решением при необходимости постепенной миграции к более высоким скоростям
|
Таблица 2.7. Сравнение технологий IV
Характеристика/ Технология
| FOOI
| 100VG-AnyLan
| Fast Ethernet
| ATM
| Gigabit Ethernet
|
Максимальная длина сегмента
| 2 км (многомо-довый оптоволоконный кабель)
| 100м (кабели категорий 3, 4 или 5)
| 100 м (кабель категории 5); 412 м/2 км (оптоволоконный кабель)
| 200 м(кабель категории 5); 2 км (оптоволоконный кабель — ОСЗ)
| 25-100 м(кабель категории 5); 550-2000 м (оптоволоконный кабель)
|
Диаметр сети
| 100 км
| 200-6000 м
| 205-320 м
| N/A
| Определяется конкретным стандартом
|
Скорость передачи, Мбит/с
| 100
| 100
| 100
| 25.6-622
| 1 Гбит/с
|
Метод доступа к среде передачи
| Передача маркера
| Приоритет запросов
| CSMA/CD
| Установление соединений (PVC/SVC)
| CSMA/CD
|
Тип транспортного кадра
| IEEE 802.5
| Ethernet и Token Ring
| Ethernet
| Ячейка размером 53 байта
| Ethernet
|
Режим полнодуплексной передачи
| Есть
| Нет
| Есть
| Есть
| Есть
|
Передача мультимедиа
| Реализована в стандарте FDOI II
| Есть
| Нет
| Есть
| Есть(стандарт IEEE 802.1p/Q)
|
Интеграция с существующими локальными сетями
| Есть
| Есть
| Есть
| Есть
| Есть
|
Приоритетная область применения
| Магистраль сети
| Мульти- медиа, видеоконференции
| Высокоско- ростной доступ к серверам рабочих групп
| Магистраль сети
| Высокоскоростной доступ к серверам организации
|
Сравнительная стоимость реализации
| Средняя
| Низкая
| Низкая
| Высокая
| Средняя
|
Теперь, перечислив и сравнив основные технологии, которые может задействовать разработчик, давайте перейдем к базовым вопросам и методам, используемым при проектировании и разработке сети.
- Максим Кульгин Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия
- Часть I основы корпоративных сетей.
- 1. Базовые сетевые технологии
- Соединения и каналы
- Технологии b-isdn и atm
- Технология Frame Relay
- Технология isdn
- Плезиохронная и синхронная цифровые иерархии
- Технология sonet
- Технология smds
- Технология Ethernet
- Дальнейшее развитие технологии Ethernet
- Технология 100vg-AnyLan
- 2. Методология построения корпоративной сети
- Сравнение современных технологий передачи данных
- Требования к сети
- Архитектура сети
- Магистраль на базе коммутации ячеек
- Маршрутизация
- Коммутация
- Выделение маршрутов
- Сетевые шаблоны
- Сетевой шаблон глобальной сети
- Сетевой шаблон городской сети
- Шаблон городской сети с технологией sonet/sdh
- Шаблон городской сети с передачей atm поверх sonet/sdh
- Шаблон городской сети, как расширенной локальной сети
- Сетевой шаблон центрального офиса
- Реализация доступа и магистрали
- Критерии выбора технологии
- 3. Качество обслуживания в современных сетях
- Характеристики трафика
- Трафик разных приложений
- Качество обслуживания «на самоокупаемости»
- Обзор технологий качества обслуживания
- Обеспечение перекрывающей пропускной способности
- Приоритетные очереди в маршрутизаторах
- Протокол резервирования ресурсов
- Установление приоритетов в виртуальных сетях
- Качество обслуживания в сетях Frame Relay
- Качество обслуживания в сетях atm
- Рекомендации
- 4. Модель и уровни osi
- Эталонная модель osi
- Протоколы и интерфейсы
- Уровни модели osi Физический уровень
- Канальный уровень
- Сетевой уровень
- Транспортный уровень
- Сеансовый уровень
- Уровень представления
- Прикладной уровень
- Назначение уровней модели osi
- 5. Основные типы сетевых устройств
- Витая пара
- Коаксиальный кабель
- Оптоволоконный кабель
- Сетевые адаптеры
- Концентраторы
- Коммутаторы
- Коммутация «на лету»
- Коммутация с буферизацией
- Бесфрагментная коммутация
- Дополнительные функции коммутаторов
- Протокол stp
- Протокол stp и виртуальные сети
- Протокол stp: заключение
- Маршрутизаторы
- Брандмауэры
- Часть II стек протоколов тср/ip
- 6. Ip и другие протоколы нижнего уровня
- Протокол ip
- Протокол arp
- Протокол 1смр
- Протокол udp
- Протокол rtp
- Адресная схема протокола ip
- 7. Протокол tcp
- Формат заголовка
- Состояние системы
- Блок управления передачей
- Установление и закрытие соединений
- Плавающее окно
- Пропускная способность
- Контроль за перегрузками
- Управление потоком данных
- Политики отправки и приема сегментов
- Таймер повторной передачи
- Адаптивный таймер повторной передачи
- Узкие места в сети
- Протокол tcp в сетях atm
- 8. Маршрутицазия протокола ip
- Автономные системы
- Подсети
- Маска подсети
- Протокол rip
- Маска подсети переменной длины
- 9. Протоколы маршрутизации Протокол ospf
- Протоколы igrp и eigrp
- Протоколы политики маршрутизации egp и bgp
- Протокол igmp
- Алгоритмы построения дерева доставки
- Магистраль mbone
- Протоколы групповой маршрутизации Протокол dvmrp
- Протокол mospf
- Протокол рiм
- Бесклассовая междоменная маршрутизация
- Часть III Технология atm
- 10. Введение в технологию атм
- Появление atm
- Форум atm
- Основные компоненты atm
- Уровни atm
- Уровень адаптации atm
- Уровень atm
- Физический уровень
- Прямая передача ячеек
- Использование транспортных кадров
- Использование plcp
- Интерфейсы atm
- Мультиплексирование в сетях atm
- Инверсное мультиплексирование
- Безопасность в сетях atm
- Сигнализация atm
- 11. Основы технологии атм Соединения atm
- Сети без установления соединения
- Сети с установлением соединения
- Виртуальные соединения в сетях atm
- Типы виртуальных соединений
- Виртуальные пути и виртуальные каналы
- Установление соединений atm
- Ячейки atm
- Сети с передачей ячеек
- Формат ячеек atm
- Ячейки формата uni
- Ячейки формата nn1
- Подготовка ячеек к передаче
- Уровень адаптации aal1
- Уровень адаптации aal3/4
- Уровень адаптации aal5
- Адресация atm
- Адрес dcc aesa
- Адреса icd и е.164 aesa
- Управление адресами
- 12. Коммутация и маршрутизация в атм Коммутаторы atm
- Архитектура коммутаторов atm
- Интеграционные функции коммутаторов
- Управляемость
- Маршрутизация в atm
- Протокол маршрутизации запросов pnni
- Протокол сигнализации pnni
- Качество обслуживания
- Протокол tcp
- Протокол udp
- Резервирование ресурсов и протоколы управления потоком данных
- Организация очередей в маршрутизаторе
- Метод явного контроля скорости
- 14. Интегрированные и дифференцированные услуги Качество обслуживания
- Интегрированные услуги
- Сервисные уровни обслуживания
- Сервисное управление нагрузкой
- Гарантируемое обслуживание
- Протокол резервирования ресурсов rsvp
- Стили резервирования
- Развитие сетей с is
- Дифференцированные услуги
- Архитектура системы с предоставлением ds
- Граничные устройства домена ds
- Внутренние устройства домена ds
- Выходные домены
- Использование протокола rsvp в сетях с ds
- 15. Управление трафиком в атм
- Трафик-контракт
- Параметры трафика
- Категории сервиса
- Связь механизмов управления трафиком
- Контроль за установлением соединения
- Контроль за использованием полосы пропускания
- Формирование трафика
- Контроль потока abr
- Контроль приоритетов
- Организация очередей в коммутаторах
- Реализация очередей для службы ubr
- Реализация очередей для службы abr
- Методы отбрасывания пакетов
- Адаптивное управление буферами в коммутаторах
- 16. Интеграция с атм
- Протокол ip поверх atm
- Передача ip-Дейтаграмм по сети atm
- Взаимодействие устройств в одной логической подсети
- Групповая доставка информации в сети atm
- Взаимодействие устройств в разных логических подсетях
- Протокол nhrp
- Оценка потерь при работе протокола ip поверх atm
- Передача ip-дейтаграмм в кадрах sonet
- Технология эмуляции локальной сети — lane
- Концепция lane
- Технология мроа
- Клиент мроа
- Сервер мроа
- Взаимодействие технологий мроа и nhrp
- Масштабируемость в глобальных сетях
- Технология Tag Switching фирмы Cisco
- Технология aris фирмы ibm
- Технология mpls комитета ietf
- Перспективные разработки. Рекомендации
- Взаимодействие технологий atm и Frame Relay
- 17. Интеграция маршрутизации и коммуникации
- Общие вопросы выбора технологий
- Коммутирующие маршрутизаторы
- Коммутация третьего уровня в atm
- Технологии фирм Ipsilon и Toshiba
- Технология FastIp фирмы 3Com
- Технология NetFlow фирмы Cisco
- Технология SecureFast фирмы Cabletron
- Технология Multiprotocol Switched Services фирмы ibm
- 18. Мультимедиа в сети
- Передача видеоинформации
- Технические требования к передаче видеоинформации в сетях atm
- Некоторые рекомендации по созданию сетей atm с видео
- Передача голоса
- Часть V Приложения
- 1. Стандарты стека протоколов tcp/ip
- 2. Порты протоколов tcp и udp
- 3. Выделение ip - подсетей
- 4. Теория очередей и расчет параметров сети
- 5. Организации по стандартизации
- 6 Список фирм - членов Форума атм
- 7. Спецификации Форума атм
- 8. Список терминов
- 9. Список литературы Основная литература
- Дополнительная литература Технология atm и протокол ip поверх atm
- Технология качества обслуживания
- Система ip-адресаиии
- Некоторые ресурсы Internet
- Алфавитный указатель
- Оглавление
- Часть I 3
- Часть II 109
- Часть III Технология atm 207
- Часть IV 269
- Часть V Приложения 402