Компьютерные сети. 6-е изд. - Эндрю Таненбаум

работающий со многими протоколами в разных физических средах. Варианты использования PPP в сетях SONET описаны в стандарте RFC 2615 (см. Малис и Симпсон; Malis and Simpson, 1999). Применяется четырехбайтная контрольная сумма, так как она считается основным способом распознавания ошибок передачи на физическом, канальном и сетевом уровнях. Рекомендуется не сжимать поля Address, Control и Protocol, так как каналы SONET и так работают на относительно высокой скорости.

Есть и еще одна интересная особенность. Перед тем как попасть в поток данных SONET, полезная информация протокола PPP скремблируется (как описано в разделе 2.4.3). При скремблировании данные складываются по модулю 2 с длинной псевдослучайной последовательностью. Только после этого они пересылаются получателю. Проблема в том, что потоку данных SONET для успешной синхронизации требуется частая смена значений битов. В колебаниях голосового сигнала это происходит естественным образом, но при пересылке данных пользователь сам выбирает, какую информацию передать. Он может, к примеру, отправить длинную последовательность нулей и вызвать тем самым проблемы. Благодаря скремблированию вероятность такого развития событий ничтожно мала.

Перед тем как передавать фреймы PPP по каналу SONET, необходимо установить и настроить соединение PPP. Этапы, через которые проходит линия связи при ее установлении, использовании и разъединении, показаны на илл. 3.25.

Илл. 3.25. Диаграмма состояний установки и разрыва соединения PPP

Изначально линия в состоянии DEAD (отключена), то есть соединения на физическом уровне не существует. После создания физического соединения линия переходит в состояние ESTABLISH (установление соединения). В этот момент начинаются переговоры о параметрах с помощью протокола LCP. Узлы PPP обмениваются пакетами LCP (они содержатся в поле Payload фрейма PPP). Это необходимо для выбора из перечисленных выше параметров PPP. Инициирующий узел предлагает варианты, а отвечающие узлы либо соглашаются с ними, либо отвергают частично или полностью. Они также могут делать свои предложения.

При успешном результате переговоров линия переходит в фазу AUTHENTICATE (аутентификация). Теперь обе стороны по желанию могут проверить, кем является собеседник. После успешной аутентификации в фазе NETWORK (сеть) происходит обмен пакетами NCP для настройки сетевого уровня. NCP сложно описать общими словами, так как каждый из них отличается в зависимости от конкретного протокола сетевого уровня и поддерживает конфигурационные запросы, характерные только для него. Например, для IP наиболее важной задачей является назначение IP-адресов собеседникам на обоих концах линии.

Когда линия переходит в фазу OPEN (открыть), можно начинать передачу данных. Именно в этой фазе IP-пакеты пересылаются в PPP-фреймах по линии SONET. Когда передача данных закончена, линия переходит к фазе TERMINATE (завершить), а затем снова в состояние DEAD (выключено), когда физическое соединение разрывается.

3.5.2. ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) соединяет миллионы домашних пользователей с интернетом на скоростях, равных нескольким мегабитам в секунду. Для этого используются те же телефонные провода, по которым предоставляются услуги традиционной телефонии. В разделе 2.5.2 описано, как на стороне пользователя устанавливается устройство под названием DSL-модем. Он отправляет биты по абонентскому шлейфу, адресуя их DSLAM (DSL Access Multiplexer — мультиплексор доступа DSL), установленному в местном офисе телефонной компании. Теперь мы более подробно рассмотрим процесс передачи пакетов по каналам ADSL.

Общая схема работы протоколов и устройств показана на илл. 3.26. В разных сетях применяются различные протоколы, поэтому для демонстрации мы выбрали наиболее популярный сценарий. Домашний компьютер пользователя посылает IP-пакеты DSL-модему, используя канальный уровень, например сеть Ethernet. Затем DSL-модем отправляет IP-пакеты по абонентскому шлейфу на устройство DSLAM с помощью протоколов, которые мы рассмотрим далее. На стороне DSLAM или подключенного к нему маршрутизатора (в зависимости от реализации) IP-пакеты извлекаются, поступают в сеть провайдера и достигают точки назначения в интернете.

Илл. 3.26. Стек протоколов ADSL

Показанные на илл. 3.26 протоколы, работающие в канале ADSL, начинаются с низшего, физического уровня. Они основаны на мультиплексировании с ортогональным делением частот (также известном как цифровая многоканальная тональная модуляция), с которым мы познакомились в разделе 2.4.4. Ближе к вершине стека, под сетевым уровнем IP, находится PPP. Это тот же самый протокол PPP, который мы изучили при обсуждении передачи пакетов по сетям SONET. Он точно так же устанавливает и настраивает связь для передачи IP-пакетов.

Между ADSL и PPP находятся ATM и AAL5. Это новые протоколы, с которыми мы ранее не встречались. Протокол асинхронной передачи данных ATM (Asynchronous Transfer Mode) был разработан в начале 1990-х годов и широко рекламировался при первом запуске. Была обещана сетевая технология, которая решит все мировые телекоммуникационные проблемы, объединив голос, текстовые данные, кабельное телевидение, телеграф, почтовых голубей, связанные нитью консервные банки и все остальные способы передачи информации в единую интегрированную систему, способную удовлетворить любые требования пользователей. К сожалению, ожидания не оправдались. В целом ATM столкнулся с теми же проблемами, о которых мы упомянули в разговоре о протоколах OSI: неудачное время, плохая архитектура и реализация, а также политические нюансы. Тем не менее ATM все же добился большего успеха, чем OSI. И хотя он не покорил весь мир, его активно применяют в некоторых линиях широкополосного доступа, таких как DSL, и особенно в WAN-каналах телефонных сетей.

ATM представляет собой канальный уровень, основанный на пересылке ячеек (cells) информации фиксированной длины. «Асинхронная передача» означает, что нет необходимости отправлять ячейки постоянно, как это происходит с битами в синхронных линиях типа SONET. Ячейки пересылаются только тогда, когда имеется готовая к передаче информация. ATM — это технология, ориентированная на установление соединения. В заголовок каждой ячейки встраивается идентификатор виртуального контура (virtual circuit), и устройства используют этот идентификатор для пересылки ячеек по маршрутам внутри установленных соединений.

Длина каждой ячейки составляет 53 байта: 48 байт пользовательских данных плюс 5 байт заголовка. Используя ячейки небольшого размера, ATM гибко разделяет полосу пропускания физического канала между разными пользователями. Это полезно, например, при одновременной передаче голоса и данных по одному каналу. При пересылке фрагментов голосовой информации не возникнет длинных задержек благодаря отсутствию больших пакетов данных. Нестандартный выбор длины ячейки (сравните с более распространенным значением — степенью двойки) отражает важность политической составляющей разработки протокола. 48 байт под полезную информацию — это компромисс между 32-байтными ячейками, которые хотела использовать Европа, и 64-байтными, за которые голосовали США. Краткое описание протокола представили Сиу и Джейн (Siu and Jain, 1995).

Для пересылки данных по сети ATM необходимо преобразовать их в последовательность ячеек. Преобразование выполняется на уровне адаптации протокола ATM путем сегментации и обратной сборки. Для разных служб, пересылающих различную информацию