Стандартизация сетевых служб
Почему ATM?
Путь к ATM
Комплекс служб NBBS

Достоинства служб NBBS и MSS с точки зрения пользователя


IBM выпускает практически всю номенклатуру сетевых продуктов. Одно из главных направлений ее деятельности, Switched Virtual Networking (SVN), - создание коммутируемых виртуальных сетей ATM как для магистральных соединений, так и для связи с настольными системами. Сегодня IBM занимает одно из первых мест в Европе по числу установленных портов ATM. Мы предлагаем обзор разработок IBM в области ATM. Дополнительные сведения можно получить на Web-сервере корпорации по адресу http://www.raleigh.ibm.com.

Стандартизация сетевых служб

В 1995 г. IBM объявила о своей новой стратегии в области корпоративных сетей, получившей название Network Centric Model (NCM). Она заключается в создании стандартных служб, необходимых для внедрения систем клиент-сервер, интерактивных систем мультимедиа и средств взаимодействия с мобильными пользователями. Эти службы должны быть легко доступны любому сотруднику, в каком бы подразделении и офисе он ни находился. Службы корпоративных сетей основаны на технологии ATM (Asynchronous Transfer Mode), которая совместима с разнообразными протоколами верхних уровней. По словам главы IBM Луиса Герстнера, технологии высокоскоростных сетей, подобные ATM, превращают современные системы клиент-сервер в истинно интерактивные глобальные сети.

В своих разработках IBM опирается на официальные стандарты, принятые такими организациями, как X/Open, OMG, OSF, ANSI, IEEE, ISO и др. Применяются и неофициальные стандарты, получившие достаточно широкое распространение. Список используемых нормативов содержится в постоянно обновляемом документе Open Blueprint. IBM является одним из главных участников консорциума ATM Forum и строго соблюдает принятые им стандарты. (Со всеми спецификациями, принятыми ATM Forum, можно познакомиться на Web-сервере http://www.atmforum.com.)

IBM придает большое значение средствам сетевого администрирования. Для корпоративных сетей компания выпустила программную систему TME 10, в основе которой - комплекс SystemView производства IBM и продукт Tivoli Management Environment компании Tivoli (подробную информацию о TME 10 можно получить на Web-сервере http://www.tivoli.com).

Следующее направление деятельности в рамках модели NCM - ПО промежуточного уровня (middleware). Особое внимание уделяется сохранению позиций IBM в области суперкомпьютеров, а именно развитию серии SP2. Корпорация расширяет возможности своей информационной сети IBM Global Network, внедряя в нее ATM.

Первым шагом по переходу IBM к модели NCM стало приобретение ею в 1995 г. компании Lotus, чье групповое ПО Notes получило высокую оценку руководства корпорации. В 1996 г. в IBM вошла компания Tivoli. По замыслу руководства IBM, модель NCM, порожденная потребностями корпоративного сектора, должна связать между собой все группы потребителей - крупные организации, фирмы малого и среднего бизнеса, изготовителей комплексного оборудования (OEM-партнеров) и частных лиц. Следовательно, должна вырасти роль IBM как всеобщего интегратора.

Почему ATM?

Особенности распределенных интерактивных систем мультимедиа заключаются в следующем. Во-первых, логическая связь между разнородными потоками (данных, речи, неподвижных и видеоизображений и др.) и их совместная обработка делают целесообразным использование общей сети. Оборудование и протоколы нижних уровней этой сети должны служить основой разнообразных служб для решения как сегодняшних, так и будущих задач. Во-вторых, передача должна идти с высокой переменной скоростью, а также с малой слабо меняющейся задержкой. Высокая скорость и малые задержки требуются для передачи больших объемов информации (например, изображений) в режиме диалога, малые изменения задержки - для качественного воспроизведения звука и видеоизображения в реальном времени. В-третьих, пропускная способность линий, будучи дорогостоящим ресурсом, должна расходоваться экономно.

Для связи, чувствительной к задержкам (например, телефонной), принято применять сети с коммутацией каналов, а для передачи данных - сети с коммутацией пакетов.

В сетях с коммутацией каналов соединение получает фиксированную часть пропускной способности линий на весь сеанс связи, а в узлах коммутации накопление и обработка не производятся: сигнал просто передается из одной линии в другую. Так обеспечивается предсказуемое малое время доставки сообщения, но при передаче с переменной скоростью пропускная способность канала используется не полностью.

В сетях с коммутацией пакетов соединению в узле выделяется вся пропускная способность выходной линии на время передачи пакета, а затем узел может перейти к передаче пакета другого соединения. Таким образом минимизируется время простоя линии, однако создается дополнительная неопределенность в работе сети, поскольку пакеты имеют различную длину и поступают в узел коммутации неритмично. При мультиплексировании (совместной передаче) речевого и видеотрафика с трафиком данных длинные пакеты данных могут вызывать недопустимо большие колебания сетевой задержки первых двух видов трафика.

Возможность накопления пакетов в узлах коммутации позволяет применять статистическое мультиплексирование прерывистых потоков, при котором пиковая скорость выходного потока меньше суммы пиковых скоростей входных. Однако из-за указанной неопределенности вероятны потери пакетов при возникновении затора (congestion) - переполнения буфера в узле. Поэтому ведутся поиски методов ограничения трафика, поступающего от пользователей.

В технологии ATM быстродействие коммутации каналов сочетается с гибкостью коммутации пакетов (см.: Введение в ATM//Сети, 1997, N 5, с. 37-46). Чтобы сократить время доставки, ослабить его колебания и уменьшить вероятность заторов, за соединением закрепляют определенную часть ресурсов сети, т. е. объем памяти в узлах и долю пропускной способности линий. Легче всего это сделать, приняв, что все пакеты, передаваемые по одному соединению в одном направлении, должны следовать одним и тем же путем. Если за соединением, имеющим заданный маршрут передачи (виртуальным каналом), зарезервирована память в узлах коммутации и временные интервалы для передачи пакетов узлами, то соединение превращается в аналог канала в сети с коммутацией каналов.

Для точного регулирования времени передачи длина ячейки (пакета ATM) установлена постоянной и небольшой - 53 байта. Поэтому пропускная способность, которая выделена соединению (измеряемая числом ячеек, проходящих в единицу времени), может принимать практически любые значения в определенном интервале (тогда как в сетях с коммутацией каналов пропускная способность канала должна быть кратна некоторой значительной величине, например 64 кбит/с).

Технология ATM позволяет изменять пропускную способность соединения во время передачи и, следовательно, выделять соединению ровно столько ресурсов, сколько ему необходимо в данный момент. Переход от коммутации каналов к ATM избавляет абонента от необходимости заказывать избыточную пропускную способность и даже указывать при установлении соединения точное ее значение. Допускается также установление соединения без резервирования ресурсов, а значит, без гарантии качества обслуживания.

Одним словом, сети ATM обладают широкими - и далеко не исчерпанными - возможностями управления трафиком (traffic management), т. е. распределения и перераспределения ресурсов между соединениями и ячейками в зависимости от характеристик соединений и предъявляемых к ним требований. Сюда входят и методы ограничения трафика (flow control), поступающего от пользователей. Однако реализация этих возможностей затруднена многообразием видов трафика.

Высокая производительность коммутаторов достигается с помощью нового метода - быстрой коммутации пакетов (fast packet switching). Его главные отличия - реализация основных функций узла аппаратным способом и применение параллельной обработки. Узлы коммутации проектируют по модульному принципу: чтобы увеличить число портов и производительность узла, достаточно увеличить число процессоров в нем. Благодаря быстрой коммутации пакетов в территориально-распределенной сети задержка в узлах становится значительно меньшей чем задержка распространения в линиях, что характерно для сетей с коммутацией каналов. Тем самым производительность сети приближается к физическому пределу.

Специалисты IBM выделяют следующие достоинства технологии ATM:

  • пригодна как для частных сетей, так и для сетей общего пользования;
  • применима в локальных (ЛС) и территориально-распределенных сетях с линиями типа экранированная или неэкранированная витая пара, коаксиальными, волоконно-оптическими и беспроводными каналами с пропускной способностью от 25 до 622 Мбит/с;
  • удобна для мультиплексирования речи, видеоизображений, графики и данных;
  • позволяет регулировать пропускную способность линий, отведенную соединению (bandwidth on demand);
  • дает возможность строить недорогие сети.
  • Предполагается, что возможность унификации оборудования, адаптации к требованиям пользователей и передачи различных видов трафика на большие расстояния и с высокой скоростью по одним и тем же линиям позволит сделать сети ATM экономически эффективными.

    В сущности, ATM - это спсоб совместной передачи потоков, которые логически взаимосвязаны, но значительно отличаются друг от друга по своим характеристикам (пиковой и средней скоростям доступа и т.п.) и по требованиям к качеству обслуживания (задержке, ее вариации, проценту потерь и др.). В области глобальных телекоммуникаций ATM приходит на смену синхронному временному мультиплексированию, и сегодня практически все главные провайдеры перевели или планируют перевести на ATM свои магистральные сети. Что же касается частных корпоративных сетей, здесь успех ATM зависит от того, какие службы для прикладных программ будут созданы на основе данной технологии.

    Путь к ATM

    В области ATM корпорация IBM поставила перед собой следующие цели:

  • разработать экономически эффективные передовые технологии, которые будут служить основой выпускаемых продуктов;
  • выпустить полный набор устройств для локальных и территориально-распределенных сетей и полный комплект средств сетевого администрирования;
  • разработать архитектуру высокоскоростной сети, которая позволяет заказчику постепенно перейти к ATM. Эта архитектура должна быть совместима с используемой заказчиком кабельной системой и прикладным ПО, способна к развитию и расширению, иметь более широкий диапазон функций и давать больший экономический эффект, чем имеющаяся.
  • В 1987 г. были начаты работы над комплексом служб для территориально-распределенных сетей ATM, который получил название NBBS (Networking BroadBand Services, сетевые широкополосные службы). Они ведутся Научно-исследовательской лабораторией имени Томаса Дж. Уотсона и, с 1989 г., Отделением сетевой аппаратуры (Networking Hardware Division).

    С точки зрения пользователя службы NBBS обладают следующими достоинствами:

  • передача по стандарту ATM с гарантированным качеством сервиса для всех видов трафика - данных, оцифрованных аудио- и видеосигналов и др.;
  • совместимость с традиционными компьютерными и телефонными сетями. Одна и та же сеть NBBS может вести передачу по нескольким протоколам - TCP/IP, OSI, SNA и т.п.;
  • эффективные методы управления трафиком, которые позволяют экономно использовать ресурсы сети;
  • возможности многоадресной передачи и организации видеоконференцсвязи внутри группы пользователей.
  • Следует отметить, что в NBBS предусмотрена передача данных не только ячейками ATM, но и пакетами различной длины - режим PTM (Packet Transfer Mode). Более подробно NBBS будет описан в следующем разделе.

    Относительно недавно службы NBBS были дополнены комплексом MSS (Multiprotocol Switched Services, службы многопротокольных коммутируемых сетей), который решает следующие задачи:

  • организация и управление виртуальными ЛС;
  • ограничение широковещательной передачи путем преобразования сообщений в индивидуальные;
  • эмуляция ЛС в сетях ATM, обладающая расширенными по сравнению со стандартом LANE (LAN Emulation) возможностями;
  • распределенная маршрутизация.
  • Службы NBBS частично реализованы в экспериментальной территориально-распределенной сети AURORA производительностью около 1 Гбит/с. Она предназначена для исследования высокоскоростных сетей - аппаратуры, методов управления трафиком и администрирования, способов реализации широко распространенных протоколов, архитектур новых протоколов, интерфейсов прикладного ПО распределенных систем, возможностей применения.

    Главные участники проекта - Морристаунская исследовательская и конструкторская лаборатория фирмы Bell Communications Research (Bellcore; Морристаун, шт. Нью-Джерси), Научно-исследовательская лаборатория имени Томаса Дж. Уотсона корпорации IBM (Готорн, шт. Нью-Йорк), Лаборатория информатики Массачусетского технологического института (Кембридж, шт. Массачусетс) и Лаборатория распределенных систем Университета Пенсильвании (Филадельфия, шт. Пенсильвания). Средства связи предоставлены компаниями Bell Atlantic, MCI и NYNEX. Проект финансируется Национальным научным фондом (NSF) и Управлением перспективного планирования Министерства обороны (ARPA). Результаты исследований предполагается использовать в сети NREN (National Research and Education Network), которая обслуживает различные федеральные ведомства США.

    География сети показана на рис. 1, а ее структура - на рис. 2. Коммутаторы четырех организаций связаны между собой волоконно-оптическими линиями SONET типа OC-12 (622 Мбит/с). Выбор топологии сети производится с помощью переключателей линий, которые позволяют устанавливать прямую связь между различными парами узлов. Каждый из объектов соединен тремя линиями со своим переключателем.

    Picture_1

    Рисунок 1.
    География экспериментальной сети AURORA: BCR - Мористаунская лаборатория фирмы Bellcore; Penn - Лаборатория распределенных систем Университета Пенсильвании; IBM - Лаборатория им. Уотсона корпорации IBM; MIT - Лаборатория информатики Массачусетского технологического института.

    Picture_2

    Рисунок 2.
    Структура экспериментальной сети AURORA (РС - рабочие станции, ВС - видеосистемы).

    Переключатели являются сложными устройствами: в их состав входят кроссовые коммутаторы (cross-connect switches) и мультиплексоры с выделением и кроссовой коммутацией каналов (add-drop multiplexers). Таким образом, можно получить две отдельные сети, каждая из которых охватывает все четыре объекта, одну полносвязную сеть без одной линии и все промежуточные варианты.

    Применяются коммутаторы двух видов - коммутатор ATM модели Sunshine, разработанный Bellcore, и коммутатор PTM модели plaNET, созданный IBM. В самом простом варианте коммутаторы двух видов работают независимо друг от друга, каждый в своей сети. Изучается также их взаимодействие в общей сети.

    Коммутатор Sunshine имеет 32 входных и 32 выходных порта пропускной способностью 155 Мбит/c каждый. Обработка ячеек производится RISC-процессорами. Sunshine сконструирован в виде одной платы с двадцатью заказными СБИС. В коммутаторе plaNET применяется 64-разрядная кольцевая общая шина производительностью 100 млн передач/с. Он позволяет обрабатывать пакеты с различными уровнями приоритета и алгоритмами маршрутизации; для управления им используется компьютер RS/6000. PlaNET предназначен для систем мультимедиа, может работать и в режиме ATM.

    Передача между конечными точками соединения производится по протоколу RTP (Rapid Transport Protocol), разработанному IBM. Для повышения скорости число состояний и таймеров в нем выбрано малым. В запросе на установление соединения содержится блок полезных данных. Возможны также передача дейтаграмм и многоадресная рассылка.

    В сети AURORA изучается способ взаимодействия прикладных программ, основанный на модели распределенной общей памяти. Согласно этому методу, передача с одного компьютера на другой организована в виде процедур записи и чтения по некоторому адресу в оперативной памяти. Данная модель принята в распределенной операционной системе UPWARDS (U Penn Wide-Area Disrtributed System), применяемой для организации интерактивного взаимодействия рабочих станций через высокоскоростную территориально-распределенную сеть. Система UPWARDS предоставлена Университетом Пенсильвании.

    В рамках проекта рассматриваются такие прикладные задачи, как передача медицинских изображений и видеоконференцсвязь для целей обучения, совместной разработки ПО, лабораторных экспериментов, деловых совещаний, развития самой сети AURORA. Кроме того, Массачусетский технологический институт и IBM ведут исследования общих вопросов интеграции сетевых служб, например методов хранения, поиска и передачи мультимедиа-документов в режиме диалога.

    По мнению руководителей проекта AURORA, можно ожидать, что два режима передачи - ATM и PTM - будут сосуществовать, и потому их взаимодействие следует предусматривать при проектировании сетей. Проводимые исследования позволят накопить опыт использования режимов ATM и PTM, найти области их применения порознь и вместе.

    Первые коммерческие продукты для сетей ATM были выпущены IBM во второй половине 1994 г. Службы NBBS реализованы в коммутаторе территориально-распределенных сетей IBM 2220 Nways BroadBand Switch. В нем, как и в других коммутаторах ATM, предлагаемых корпорацией, применяется микропроцессор быстрой коммутации пакетов под названием "однокристальный коммутатор" (switch-on-a-chip), который разработан в Цюрихском научно-исследовательском центре IBM. Архитектура однокристального коммутатора - неблокирующая с автоматическим устранением соперничества. Он содержит 2,4 млн транзисторов, 472 вывода, 16 входных и 16 выходных портов. Пропускная способность - 400 Мбит/с на один порт. В микропроцессоре имеются средства ограничения трафика, самомаршрутизации, многоадресной и широковещательной передачи.

    В 1995 г. была представлена архитектура SVN. Главными составными частями SVN являются базовые и периферийные коммутаторы, комплексы служб NBBS и MSS и средства администрирования. Подход IBM заключается в постепенной замене маршрутизаторов на коммутаторы ATM, которые предполагается сначала внедрять в базовой сети, а затем распространять на периферийные сети. В итоге маршрутизация станет осуществляться с помощью служб MSS.

    В периферийных коммутаторах, предлагаемых IBM, реализованы с помощью мостов и маршрутизаторов все стандартные протоколы маршрутизации, что обеспечивает совместимость с имеющимися ЛС (например, Ethernet и Token Ring). Благодаря наличию коммутаторов как в базовой, так и в периферийной сетях выбор маршрута производится на периферии.

    В мае 1996 г. 3Com, Bay Networks и IBM объявили о формировании консорциума Network Interoperability Alliance (NIA). Его целями являются выработка стандартов межсетевого взаимодействия, тестирование выпускаемых участниками консорциума продуктов на способность взаимодействия в ЛС и помощь заказчикам в развертывании и модернизации сетей. В соответствии с предлагаемыми NIA стандартами, ЛС должны строиться на основе трехуровневой модели, состоящей из уровня серверов и ПК, уровня базовых и граничных активных сетевых устройств и уровня ПО сетевого администрирования.

    В своих продуктах участники консорциума планируют использовать ключевые элементы технологий BaySIS (Bay Networks), SVN (IBM) и Transcend (3Com). В качестве основных стандартов выбраны сквозная маршрутизация (zero hop routing), которую NIA планирует распространить на сети ATM, спецификации IEEE 802.1p и IEEE 802.1q, а также протокол I-PNNI. Вместе с тем, в соглашении отсутствуют такие важные пункты, как разработка новых стандартов, общей архитектуры и методов сетевого администрирования, сотрудничество в создании новых продуктов, обмен технологиями и проведение согласованной маркетинговой политики.

    IBM участвует в модернизации коммутаторов ATM и frame relay фирмы Cascade Communication. Эти устройства IBM поставляет вместе со своими продуктами для территориально-распределенных сетей. Службы MSS будут использованы фирмой Xylan в выпускаемых ею коммутаторах.

    В октябре 1996 г. IBM представила широкий ассортимент аппаратуры и модернизированное ПО администрирования для сетей ATM. Было объявлено, что доход от реализации продукции этого класса в 1995 г. составил около 10% мирового оборота корпорации - примерно 7 млрд дол.

    Комплекс служб NBBS

    Главными функциями комплекса NBBS являются:

  • обеспечение совместимости с распространенными протоколами и выбор наилучшего режима передачи - ячейками ATM или пакетами различной длины (режим PTM);
  • управление трафиком, включая расчет, распределение и оперативное перераспределение пропускной способности, предотвращение заторов, маршрутизацию соединений согласно качеству сервиса (QoS), а также их оперативную перемаршрутизацию при недостатке ресурсов и разрывах линий;
  • передача сообщений внутри групп пользователей;
  • быстрый обмен управляющими сообщениями между коммутаторами.
  • Ниже мы будем применять термин "блок" как общее название для ячейки ATM и пакета NBBS.

    NBBS состоит из служб трех видов (рис. 3) - доступа (access services), управления (control point services) и транспортных (transport services).

    Picture_3

    Рисунок 3.
    Основные службы многопротокольной высокоскоростной сети.

    1. Службы доступа отвечают за взаимодействие с абонентом. Он подключается к службам NBBS через своего агента доступа, который устанавливает связь с агентом доступа другого абонента, эмулируя требуемый протокол. Агент доступа состоит из трех частей - агента протокола (protocol agent), агента соединения (connection agent) и агента каталога (directory agent).

    Агент протокола интерпретирует требования абонента к соединению и эмулирует абонентский протокол, выбирая наилучший режим передачи. Агент соединения устанавливает, поддерживает и разрывает соединение. Информацию от абонент он получает через агента протокола. Применяются соединения типа точка-точка, точка-группа и группа-группа. Кроме того, соединения отличаются друг от друга наличием или отсутствием гарантированного качества обслуживания. Первые устанавливаются только если для них есть ресурсы, а вторые - всегда.

    Чтобы соединения с гарантированным качеством обслуживания не заняли всю сеть, для распределения между ними отводится определенная часть пропускной способности линий. Обычно она составляет около 85%. Если требуется гарантированное качество обслуживания и, следовательно, резервирование ресурсов, то агент соединения, обслуживающий вызывающего абонента, посылает вызываемому узлу по выбранному пути запрос на ресурсы, который прочитывается всеми промежуточными узлами. Если от адресата и каждого из промежуточных узлов поступает положительный ответ, соединение считается установленным. Выбор пути производится службами управления.

    Агенты каталога всех агентов доступа совместно ведут распределенную базу данных всех пользователей и отыскивают их по запросам агентов протокола. Агенты каталога производят преобразование адресов (address resolution), т. е. определение адреса вызываемого абонента в формате NBBS по его адресу в прикладном формате, например по IP-адресу или по телефонному номеру.

    При установлении соединения отправитель сообщает адрес вызываемого абонента (в прикладном формате), параметры соединения и качества обслуживания. В параметры соединения входят пиковая скорость, коэффициент использования линии и средняя длительность интервала непрерывной передачи. (Коэффициент использования линии - это отношение времени, в течение которого линия занята, к общему времени.) К параметрам качества обслуживания относятся время, требуемое для установления соединения, время, необходимое для его расторжения, уровень защиты информации, максимальная вероятность потери блока из-за переполнения буфера, время доставки блока и максимальное число линий связи на пути к адресату. На основе этих данных службы доступа отыскивают адресата и устанавливают с ним соединение, зарезервировав за ним пропускную способность согласно требуемому качеству обслуживания.

    В службах NBBS пропускная способность, предоставляемая соединению, носит название эквивалентной пропускной способности. Она рассчитывается исходя из параметров соединения, качества сервиса и характеристик сети. При этом (в отличие от ATM, где параметры соединения - детерминированные величины) используется более общая, статистическая, модель отправителя. Согласно ей, скорость передачи равна либо пиковому значению, либо нулю, а длительности интервала передачи и интервала простоя являются случайными величинами с нормальными распределениями.

    Соединение получает также определенный приоритет в соответствии с качеством сервиса, который указывается в каждом передаваемом блоке и учитывается при обработке в узлах.

    При установлении соединения заключается соглашение между абонентом и службами сети, согласно которому абонент обязуется поддерживать заявленные им значения параметров соединения, а службы сети - вести передачу с требуемым качеством обслуживания. По инициативе абонента условия соглашения могут быть изменены во время сеанса связи. Кроме того, возможна адаптация пропускной способности (bandwidth adaptation), т. е. оперативное увеличение или уменьшение эквивалентной пропускной способности соединения с сохранением качества обслуживания, когда значения параметров входного трафика перестают соответствовать заявленным.

    Поскольку адаптация не нарушает соглашения, она происходит без участия абонента: контроль его трафика сеть берет на себя. Если скорость передачи возрастает настолько, что узлы и линии, по которым проходит соединение, перестают поддерживать требуемое качество обслуживания, то производится оперативная перемаршрутизация соединения. Она применяется также при возникновении дефицита в ресурсах, которые необходимы соединению, имеющему более высокий приоритет, и при разрывах линий. Если дополнительных ресурсов найти не удается, службами управления производится выборочное отбрасывание блоков или расторжение соединения.

    Для борьбы с заторами в соединениях с резервированием ресурсов применяется усовершенствованный вариант известного алгоритма "протекающего ведра" (leaky bucket algorithm). (Этот алгоритм используется, например, в протоколе frame relay.) Для соединений без резервирования ресурсов разработан алгоритм EARB (Extended Adaptive Rate-Based, расширенный адаптивный алгоритм ограничения скорости). Чтобы не усложнять работу промежуточных узлов, оба алгоритма и процедура адаптации пропускной способности действуют только в узлах доступа. Эти меры позволяют в большинстве случаев предотвращать заторы, а не только устранять возникшие.

    2. Службы управления необходимы в основном для установления и расторжения соединений, для их перемаршрутизации и адаптации пропускной способности. Они контролируют топологию сети, состояние и параметры линий, обеспечивая оптимальное использование их пропускной способности. Эти службы делятся на пять групп: службы связи (link services), топологические (topology services), выбора путей (path selection services), группового управления (set management services) и борьбы с заторами (congestion control services).

    Службы связи выполняют активизацию и деактивизацию линий связи. При активизации производится определение параметров и проверка линий. Службы связи сообщают топологическим службам об изменениях состояния линий.

    Топологические службы формируют и ведут распределенную топологическую базу данных (ТБД) и связующее дерево (spanning tree) сети. ТБД содержит сведения об узлах и линиях, которые делятся на данные о конфигурации и нагрузке. В первые входят перечень узлов и линий, их характеристики (объем буферов, пропускная способность, задержка распространения и т.п.), выполняемые функции и др. Данные о нагрузке описывают соответствие между уровнями приоритета соединений и значениями зарезервированной пропускной способности и коэффициентами использования линий. Копия ТБД сети содержится в каждом узле и обновляется по специальному алгоритму, называемому топологическим (topology algorithm). Обновление производится при изменениях характеристик и состояния линий, при значительных изменениях зарезервированной пропускной способности и при объединении подсетей в одну. ТБД используется главным образом службами выбора путей.

    Связующее дерево - это структура данных, которая описывает пути передачи сообщений о топологии и нагрузке линий. Для каждого узла указан только один путь, что исключает дублирование и зацикливание сообщений. Связующее дерево перестраивается при отключениях и добавлениях узлов. Алгоритм его перестройки работает вместе с топологическим алгоритмом. (Алгоритм связующего дерева применяется также при маршрутизации мостами в ЛС.)

    Службы выбора путей действуют по запросу агентов соединения служб доступа и на основе информации в ТБД. Применяется модифицированный алгоритм Беллмана-Форда. Исходными данными служат заявленные отправителем параметры соединения, предъявленные им требования к качеству обслуживания и режим передачи, выбранный протокольным агентом служб доступа. Путь определяется так, чтобы достичь максимальной производительности сети в целом при минимальном числе линий и объеме сетевых ресурсов, отведенных соединению. Обеспечивается сбалансированность трафика (load balancing), т. е. приблизительно одинаковое значение коэффициента использования для всех линий сети. Это сокращает время перемаршрутизации соединений. В режиме PTM для соединения определяются два пути, так как характеристики трафика в общем случае зависят от направления передачи. Например, в соединениях клиент-сервер за коротким запросом может следовать длинный ответ.

    Службы группового управления обеспечивают многоадресную передачу, применяемую при организации виртуальных ЛС, дистрибутивных видеослужб и при рассылке управляющих данных.

    Службы борьбы с заторами контролируют объем свободной памяти в узле и при необходимости производят выборочное отбрасывание блоков.

    3. Транспортные службы доставляют сообщение адресату в режиме ATM или PTM. Передача управляющих сообщений NBBS производится по вышеупомянутому протоколу RTP.

    Транспортные службы отвечают за передачу между конечными узлами соединения. Они упаковывают сообщения абонентов в блоки, а блоки - в кадры линии связи. При потере блока производится его повторная передача. Полезные данные проверяются только в конечных узлах.

    Предусмотрены три вида интерфейсов канального уровня - низкоскоростной интерфейс битового уровня, высокоскоростной интерфейс байтового уровня и интерфейс ЛС. Первый из них предназначен для выделенных линий T1 и T3 и соответствует стандарту HDLC, второй - стандарту SONET, третий - протоколам MAC-уровня ЛС.

    Службы NBBS не предъявляют собственных требований к физической среде, а опираются на существующие стандарты, такие как SONET.

    * * *

    IBM ведет широкомасштабную работу по реализации и развитию технологии ATM. Выпускаемое аппаратное и программное обеспечение полностью отвечает стандартам и содержит ряд дополнительных возможностей, среди которых - средства эффективного управления трафиком, организации рабочих групп, эмуляции ЛС и распределенной маршрутизации. Обеспечена также совместимость с традиционными компьютерными и телефонными сетями. Передача на низших уровнях может осуществляться не только в режиме АТМ, но и пакетами различной длины (режим PTM). Решения, предлагаемые корпорацией, облегчают переход к высокоскоростным сетям интегрированных услуг.


    Обзор подготовлен по материалам предоставленным компанией IBM. Дополнительную информацию можно получить по тел. (095)940-20-00

    Достоинства служб NBBS и MSS с точки зрения пользователя

  • Передача по стандарту ATM с гарантированным качеством обслуживания для всех видов трафика - данных, оцифрованных аудио- и видеосигналов и др.
  • Совместимость с традиционными компьютерными и телефонными сетями. Одна и та же сеть может вести передачу по нескольким протоколам - TCP/IP, OSI, SNA и др.
  • Эффективные методы управления трафиком, которые позволяют экономно использовать ресурсы сети.
  • Возможности многоадресной передачи и организации видеоконференцсвязи внутри группы пользователей.
  • Эмуляция ЛС в сетях ATM, обладающая расширенными по сравнению со стандартом LANE функциями; возможно создание виртуальных ЛС.
  • Ограничение широковещательной передачи путем преобразования сообщений в индивидуальные.
  • Распределенная маршрутизация.
  • Поделитесь материалом с коллегами и друзьями