БИБЛИЯ ХАКЕРА

SMDS

Switched Multimegabit Data Service (SMDS) (Служба коммутации данных мультимегабитного диапазона) является службой дейтаграмм с коммутацией пакетов, предназначенной для высокоскоростных инфор­мационных сообщений глобальных сетей. Обеспечивая пропускную спо­собность, которая первоначально будет находиться в диапазоне от 1 до 34 Mg/сек, SMDS в настоящее время начинает повсеместно использоваться в общедоступных сетях передачи данных коммерческими сетями связи в результате реакции на две тенденции. Первая из них — это пролиферация обработки распределенных данных и других прикладных задач, для реа­лизации которых необходимы высокопроизводительные сети. Второй тенденцией является уменьшающаяся стоимость и высокий потенциал полосы пропускания волоконно-оптического носителя, обес­печивающие жизнеспособность таких прикладных задач при их зовании в глобальных сетях.

SMDS описана в серии спецификаций, выпущенных Bell Commu­nications Reseach (Bellcore) и принятых поставщиками оборудования для телекоммуникаций и коммерческими сетями связи. Одна из этих специ­фикаций описывает SMDS Interface Protocol (SIP) (Протокол интерфей­са SMDS), который является протоколом согласования между устройст­вом пользователя (называемым также customer premises equipment CPE — оборудованием в помещении заказчика) и оборудованием сети SMDS. SIP базируется на стандартном протоколе IEEE для сетей крупных горо­дов (MAN), то есть на стандарте IEEE 802.6 Distribuited Queue Dual bus (DQDB) (Дублированная шина очередей к распределенной базе данных). При применении этого протокола устройства СРЕ, такие как роутеры, могут быть подключены к сети SMDS и пользоваться обслуживанием SMDS для высокоскоростных объединенных сетей.

Основы технологии

Доступ к SMDS обеспечивается либо через средства передачи с про­пускной способностью (DS-1 или Digital Signal 1), либо через средства передачи с пропускной способностью 44.736-Mgps (DS-3 или Digital Signal 3). Несмотря на то, что SMDS обычно описывается как об­служивание, базирующееся на волоконно-оптических носителях, доступ DS-1 может быть обеспечен либо через волоконно-оптический, либо че­рез базирующийся на меди носитель с достаточно хорошими показателя­ми характеристики погрешностей. Пункт разграничения между сетью SMDS частной компании — владельца сети связи и оборудованием кли­ента называется интерфейсом абонент/сеть (SNI).

Единицы данных SMDS могут содержать в себе до 9,188 восьмиби­товых байтов информации пользователя. Следовательно, SMDS способен формировать все пакеты данных IEEE 802.3, IEEE 802.4, IEEE 802,5 и FDDI. Большой размер пакета согласуется с задачами высокоскоростно­го обслуживания.

Адресация

Как и у других дейтаграммных протоколов, единицы данных SMDS несут адрес как источника, так и пункта назначения. Получатель едини­цы данных может использовать адрес источника для возврата данных от­правителю и для выполнения таких функций, как разрешение адреса (отыскание соответствия между адресами высших уровней и адресами SMDS). Адреса SMDS являются 10-значными адресами, напоминающи­ми обычные телефонные номера.

Кроме того, SMDS обеспечивает групповые адреса, которые позво­ляют отправлять одну информационную единицу, которая затем достав­ляется сетью нескольким получателям. Групповая адресация аналогична многопунктовой адресации в локальных сетях и является ценной харак­теристикой для прикладных задач объединенных сетей, где она широко используется для маршрутизации, разрешения адреса и динамического нахождения ресурсов сети (таких, как служебные файловые процессоры).

SMDS обеспечивает несколько других характеристик адресации. Адреса источников подтверждаются сетью для проверки законности на­значения рассматриваемого адреса тому SNI, который является его источ­ником. Таким образом пользователи защищаются от обманного присвое­ния адреса (address spoofing), когда какой-нибудь отправитель выдает себя за другого отправителя. Возможна также отбраковка (экранирование) ад­ресов источника и пункта назначения. Отбраковка адресов источника производится в тот момент, когда информационные единицы уходят из сети, в то время как отбраковка адресов пункта назначения производится в момент входа информационных единиц в сеть. В случае, если адреса не являются разрешенными адресами, то доставка информационной едини­цы не производится. При наличии адресного экранирования абонент мо­жет организовать собственную виртуальную цепь, которая исключает не­нужный трафик. Это обеспечивает абоненту экран для защиты исходных данных и способствует повышению эффективности, так как устройствам, подключенным к SMDS, не обязательно тратить ресурсы на обработку не­нужного трафика.

Классы доступа

Для того, чтобы приспособиться к широкому диапазону требований трафика и возможностей оборудования, SMDS обеспечивает ряд классов доступа. Различные классы доступа определяют различные максималь­ные поддерживаемые скорости передачи информации, а также допусти­мую степень разбивки при отправке пакетов в сеть SMDS.

В интерфейсах скоростей DS-3 классы доступа реализуются через алгоритмы управления разрешением на передачу очередного пакета дан­ных. Эти алгоритмы отслеживают равновесие разрешений на передачу очередного пакета данных для каждого интерфейса заказчика. Разреше­ния даются на основе принципа периодичности, вплоть до определенно­го максимума. Затем баланс разрешений декрементируется по мере от­сылки пакетов в сеть.

Работа схемы управления разрешением на передачу очередного па­кета в значительной степени ограничивает работу оборудования Заказчи­ка до некоторой поддерживаемой, или средней скорости передачи инфор­мации. Эта средняя скорость передачи меньше пропускной способности устройства доступа DS-3 при полной информационной загрузке. Для ин­терфейса доступа DS-3 обеспечиваются 5 классов доступа, соответствую­щих средним скоростям передачи информации 4, 10, 16, 25 и 34 Mb/сек. Схема управления разрешением на передачу непригодна для интерфейсов доступа со скоростями

Протокол интерфейса SMDS (SIP)

Доступ к сети SMDS осуществляется через SIP. SIP базируется на протоколе DQDB, определяемом стандартом ШЕЕ 802.6 MAN. Протокол DQDB определяет схему управления доступом к которая поз­

Воляет объединять между собой множество систем через две однонаправ­ленные логические шины.

В соответствии с IEEE 802.6, стандарт DQDB может быть использо­ван для построения частных, базирующихся на волоконно-оптических носителях сетей MAN, поддерживающих различные прикладные задачи, в том числе передачу данных, голоса и видеосигналов. Этот протокол был выбран в качестве базиса для SIP по той причине, что это был открытый стандарт, который мог обеспечить все характеристики обслуживания SMDS и совместимость со стандартами передачи для коммерческих ли­ний связи, а также с новыми стандартами для Broadband ISDN (BISDN). По мере совершенствования и распространения технологии BISDN, ком* мерческие линии связи собираются обеспечить не только SMDN, но так­же и широкополосное видео и речевое обслуживание.

Для сопряжения с сетями SMDS необходима только часть протоко­ла IEEE 802.6, касающаяся передачи данных без установления соедине­ния. Поэтому SIP не определяет поддержку применений, связанных с пе­редачей голоса или видеосигналов.

В случае, если протокол DQDB используется для получения досту­па к сети SMDS, то результатом его работы является «доступ DQDB» (access DQDB). Термин «доступ DQDB» отличает работу протокола DQDB в интерфейсе SNI от его работы в других окружениях (таких, как внутри сети SMDS). Один переключатель в сети SMDS воздействует на доступ DQDB как одна станция, в то время как оборудование заказчика воздействует на доступ DQDB как одна или более станций.

Так как протокол DQDB предназначался для поддержки информа­ционных и неинформационных систем, а также потому, что это протокол управления коллективным доступом к среде, он является относительно сложным протоколом. Он состоит из двух частей:

♦ Синтаксиса протокола

♦ Алгоритма распределенного доступа с организацией очереди, который назначает управление коллективным доступом к носителю

Конфигурация СРЕ

Существуют две возможные конфигурации оборудования СРЕ для получения доступа DQDB к сети SMDS. При конфигурации с одним СРЕ доступ DQDB просто соединяет переключатель в коммерческой сети и одну станцию, принадлежащую абоненту (СРЕ). Для конфигурации с большим числом СРЕ, доступ DQDB состоит из переключателя в сети и множества объединенных СРЕ в местоположении абонента. Для второй конфигурации, все СРЕ должны принадлежать одному и тому же або­ненту.

Для случая с одним СРЕ, доступ DQDB фактически представляет собой просто подсеть DQDB из двух узлов. Каждый из этих узлов (пере­ключатель и СРЕ) передают данные другому через однонаправленную ло­гическую шину. Конкуренция на получение этой шины отсутствует, так как других станций нет. Поэтому нет необходимости использовать алго­ритм распределенного доступа с организацией очереди. При отсутствии той сложности, которую создает применение алгоритма распределенного доступа с организацией очереди, SIP для конфигурации с одним СРЕ на­много проще, чем SIP для конфигурации с большим числом СРЕ.

Уровни SIP

SIP может быть логически разделен на 3 уровня. Уровень 3

Задачи, выполняемые уровнем 3 SIP, включают в себя формирова­ние пакета «единиц данных обслуживания SMDS» (service data units (SDU)) в заголовке и концевике уровня 3. Затем «единицы данных прото­кола» (protocol data units (PDU)) разбиваются на PDU уровня 2 таким об­разом, чтобы соответствовать спецификациям уровня 2.

PDU уровня 3 SIP достаточно сложна.

Поля со знаком Х+ не используются средствами SMDS; они при­сутствуют в протоколе для того, чтобы обеспечить выравнивание форма­та SIP с форматом протокола DQDB. Значения, помещенные в этих по­лях оборудованием СРЕ, должны быть доставлены сетью в неизмененном виде.

Два резервных поля (reserved) должны быть заполнены нулями. Два поля BEtag содержат идентичные значения и используются для формиро­вания связи, между первым и последним сегментами, или «единицами данных протокола» (PDU) уровня 2 одной из PDU уровня 3 SIP. Эти по­ля могут быть использованы для определения условия, при котором как последний сегмент одной PDU уровня 3, так и первый сегмент следую­щей PDU уровня 3 потеряны, что приводит к приему неисправной PDU уровня 3.

Адреса пункта назначения (destination) и источника (source) состо­ят из двух частей: типа адреса (address type) и адреса (address). Тип адреса для обоих случаев занимает четыре наиболее значимых бита данного по­ля. В случае, если адрес является адресом пункта назначения, то тип ад­реса может представлять собой либо «1100», либо «1110». Первое значение обозначает 60-битовый индивидуальный адрес, в то время как второе зна­чение обозначает 60-битовый групповой адрес. В случае, если адрес явля­ется адресом источника, то поле типа адреса может означать только ин­дивидуальный адрес.

Bellcore Technical Advisories (Техническое Консультативное Заклю­чение Bellcore) определяет, каким образом у адресов, формат которых со­гласуется с North American Numbering Plan (NANP), должны быть закоди­рованы адресные поля источника и места назначения. В этом случае четыре наиболее значащих бита каждого из подполей адреса источника и пункта назначения содержат значение «0001», которое является междуна­родным кодом страны для Северной Америки. Следующие 40 битов со­держат значения 10-значныхадресов SMDS, закодированных в двоично - десятичных числах (BCD) и выровненных в соответствии с NAN Р.

Последние 16 битов (наименее значащих) заполнены незначащей инфор­мацией (единицами).

Поле «идентификатора протокола высшего уровня» (higher-layer protocol identifier) указывает, какой тип протокола заключен в информа­ционном поле. Это значение является важным для систем, использую­щим сеть SMDS (таких, как роутеры Cisco), но оно не обрабатывается и не изменяется сетью SMDS.

Поле «длины расширения заголовка» (header extesion length (HEL)) указывает на число 32-битовых слов в поле расширения заголовка. В на­стоящее время установлен размер этого поля для SMDS, равный 12 бай­там. Следовательно, значение HEL всегда «0011»,

Поле расширения заголовка (header extension в настоящее

Время определяется как имеющее два назначения. Одно из них — содер­жать номер версии SMDS, который используется для определения версии протокола. Второе — сообщать о «значении для выбора несущей» (carrier selection value), которое обеспечивает возможность выбирать конкретную несущую межобмена для того, чтобы переносить трафик SMDS из одной локальной коммерческой сети связи в другую. При необходимости в бу­дущем может быть определена другая информация, о которой будет сооб­щаться в поле расширения заголовка.

Уровень 2

PDU уровня 3 сегментируются на PDU уровня 2 с одинаковым раз­мером (53-восьмибитовых байта), которые часто называют «слотами» (slots) или «секциями» (cells).

Поле «управления доступом» (access control) PDU уровня 2 SIP со­держит различные значения, зависящие от направления информацион­ного потока. В случае, если слот отправлен из переключателя в СРЕ, то важным является только указание о том, содержит или нет данное PDU информацию. В случае, если слот отправлен из СРЕ в переключатель, и при этом конфигурация представляет собой конфигурацию с нескольки­ми СРЕ, то это поле может также содержать биты запроса, которые обо­значают запросы шины для этих слотов, соединяющей переключатель и СРЕ. Дальнейшие подробности об использовании этих битов запроса для реализации управления распределенным доступом к среде с организаци­ей очереди могут быть получены из стандарта IEEE 802.6.

Поле «информации управления сетью» (network control information) может содержать только два возможных значения. Одна из двух конкрет­ных структур битов включается в том случае, если PDU содержит инфор­мацию; другая используется, когда она отсутствует.

Поле «типа сегмента» (segment type) указывает, является ли данная PDU уровня 2 начальным, последним или каким-нибудь слотом из сере­дины PDU уровня 3.

Поле «идентификатора (ID) сообщения» (message ID) обеспечивает связь PDU уровня 2 с каким-либо PDU уровня 3. ID сообщения одинако­во для всех сегментов данного PDU уровня 3. Для доступа DQDB с мно­жеством CPE, PDU, выходящие из разных СРЕ, должны иметь разные ID сообщения. Это позволяет сети SMDS, принимающей чередующиеся слоты от различных PDU уровня 3, ассоциировать каждый PDU уровня 2 с соответствующим PDU уровня 3. Следующие друг за другом PDU уров­ня 3 из одного и того же СРЕ могут иметь идентичные ID сообщения. Это не вносит никакой неопределенности, так как любой отдельный СРЕ дол­жен отправить все PDU уровня 2, входящие в какой - либо PDU уровня 3, прежде чем он приступит к отправке PDU уровня 2, принадлежащих к другому PDU уровня 3.

Поле «единицы сегментации» (segmentation unit) является инфор­мационной частью PDU. В том случае, когда PDU уровня 2 не заполнена, это поле заполняется нулями.

Поле «длины полезной нагрузки» (payload length) указывает, какое число байтов PDU уровня 3 фактически содержится в поле единицы сег­ментации. В случае, если данная PDU уровня 2 не заполнена, то это поле также заполняется нулями.

И наконец, поле «CRC полезной нагрузки» (payload CRC) содержит 10-битовое значение «проверки при помощи циклического избыточного кода» (cyclic redundancy check используемое для обнаружения не­

Исправностей в полях типа сегмента, ID сообщений, единицы сегмента­ции, длины полезной нагрузки и CRC полезной нагрузки. Данная провер­ка CRC не охватывает поля информации управления доступом или управления сетью.

Уровень 1

Уровень 1 SIP обеспечивает протокол физического канала, который действует при скоростях DS-3 или DS-1 между СРЕ и сетью. Уровень 1 SIP разделен на 2 части: подуровень системы передачи (transmission sys­tem) и Протокол конвергенции физического уровня (Physical Layer Convergence Protocol Первая часть определяет характеристики и

Метод подключения к каналу передачи, то есть DS-3 или DS-1, Вторая часть определяет, каким образом должны быть организованы PDU уров­ня 2 или слоты в зависимости от блока данных DS-3 или а также часть информации управления.

Так как SIP базируется на IEEE 802.6, у него есть преимущество — совместимость с будущими интерфейсами BISDN, которые обеспечат связанные не только с передачей данных, но также и

Сигналов и голоса. Однако ценой обеспечения этой совместимости стали некоторые непроизводительные затраты протокола, которые необходимо учитывать при подсчете общей пропускной способности, которую можно получить при использовании SIP. Общая полоса пропускания через до­ступ DQDB DS-3, доступная для данных пользователя уровня 3, со­ставляет примерно 34 Mb/сек. Через доступ DS-1 может быть перенесено примерно 1.2 Mb/сек информации пользователя.

Использование протокола «управления доступом к носителю» (MAC) IEEE 802.6 MAN в качестве базиса для SMDS SIP означает, что возможна локальная связь между СРЕ, совместно использующих один и тот же доступ DQDB. Часть этой локальной связи будет видимой для пе­реключателя, обслуживающего а часть нет. Поэтому переключатель должен использовать адрес пункта назначения единицы данных, чтобы дифференцировать информационные единицы, предназначенные для пе­редач SMDS, и информационные единицы, предназначенные для локаль­ной передачи между несколькими СРЕ, совместно использующими один доступ DQDB.

Реализация сети

Внутри коммерческой сети возможность коммутации пакетов на большой скорости, которая необходима для SMDS, может быть обеспече­на применением нескольких различных технологий. В настоящее время в ряд сетей вводятся переключатели, базирующиеся на технологии MAN, например, на стандарте DQDB. Ряд Technical Advisories (Технических консультативных заключений), выпущенных Bellcore, определяют требо­вания стандарта на сетевое оборудование для таких функций, как:

♦ Сетевые операции

♦ Измерение частоты использования сети для предъявления счета

♦ Интерфейс между локальной коммерческой сетью и отдаленной коммерческой сетью

♦ Интерфейс между двумя переключателями в пределах одной и той же коммерческой сети.

♦ Управление клиентами сети

Как уже отмечалось, протокол IEEE 802.6 и SIP были специально разработаны так, чтобы соответствовать основному протоколу BISDN, называемому «Режим асинхронной передачи» (ATM). ATM и IEEE 802.6 принадлежат к классу протоколов, часто называемых протоколами «быс­трой коммутации пакетов» или «реле сегментов» (cell relay). Эти протоко­лы организуют информацию в небольшие, с фиксированными размерами сегменты (в соответствии с терминологией SIP, это PDU уровня 2). Сег­менты с фиксированными размерами могут обрабатываться и коммутиро­ваться в аппаратуре на очень высоких скоростях. Это накладывает жест­кие ограничения на характеристики задержки, делая протоколы реле сегментов пригодными для применений, связанных с голосом и видео­сигналами. После того, как станет доступным коммутирующее оборудо­вание, базирующееся на ATM, эта технология также будет внедрена в се­ти, обеспечивающие SMDS.