Switched Multimegabit Data Service (SMDS) (Служба коммутации данныхмультимегабитного диапазона) является службой дейтаграмм с коммутациейпакетов, предназначенной для высокоскоростных информационных сообщенийглобальных сетей. Обеспечивая пропускную способность , которая первоначально будет находиться в диапазоне от 1 до 34 Mg/сек, SMDSв 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 об'единенные сети. Второй тенденцией является уменьшающаюся стоимость и высокий потенциал полосы пропускания волоконно-оптического носителя, обеспечивающие жизнеспосособность таких прикладных задач при их использовании в глобальных сетях.
SMDS описана в серии спецификаций, выпущенных Bell CommunicationsReseach (Bellcore) и принятых поставщиками оборудования для телекоммуникаций и коммерческими сетями связи. Одна из этих спецификаций описывает SMDS Interface Protocol (SIP) (Протоколинтерфейса 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 крупныхгородов (MAN), т.е. на стандарте IEEE 802.6 Distribuited Queue Dualbus (DQDB) (Дублированная шина очередей к распределенной базе данных).При применении этого протокола устройства CPE, такие как роутеры, могут быть подключены к сети SMDS и пользоватьсяобслуживанием SMDS для высокоскоростных об'единенных сетей.
На рис.15-1 изображен сценарий межсетевого об'единения сиспользованием SMDS. Как показано на рисунке, доступ к SMDS обеспечивается либо через средства передачи с пропускной способностью 1.544-Mgps (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 бытьобеспечен 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 восьмибитовыхбайтов информации пользователя. Следовательно, SMDS способенформировать все пакеты данных IEEE 802.3, IEEE 802.4, IEEE 802.5 и FDDI. Большой размер пакета согласуется с задачами высокоскоростногообслуживания.
Как и у других дейтаграммных протоколов, единицы данных SMDS несут адрескак источника, так и пункта назначения. Получатель единицы данныхможет использовать адрес источника для возврата данных отправителю и для выполнения таких функций, как разрешение адреса (отысканиесоответствия 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 доставляетсясетью нескольким получателям. Групповая адресация аналогичнамногопунктовой адресации в локальных сетях и является ценной характеристикой для прикладных задач об'единенных сетей, где она широкоиспользуется для маршрутизации, разрешения адреса и динамическогонахождения ресурсов сети (таких, как служебные файловые процессоры).
SMDS обеспечивает несколько других характеристик адресации. Адресаисточников подтверждаются сетью для проверки законности назначениярассматриваемого 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. Отбраковкаадресов источника производится в тот момент, когда информационнные единицы уходят из сети, в то время как отбраковка адресов пункта назначения производится в момент входа информационных единиц в сеть.Если адреса не являются разрешенными адресами, то доставкаинформационной единицы не производится. При наличии адресного экранирования абонент может организовать собственную виртуальнуюцепь, которая исключает ненужный трафик. Это обеспечивает абонентуэкран для защиты исходных данных и способствует повышению эффективности, т.к. устройствам, подключенным к SMDS, не обязательно тратить ресурсы на обработку ненужного трафика.
Чтобы приспособиться к широкому диапазону требований трафика и возможностей оборудования, SMDS обеспечивает ряд классов доступа.Различные классы доступа определяют различные максимальныеподдерживаемые скорости передачи информации, а также допустимуюстепень разбивки при отправке пакетов в сеть SMDS.
В интерфейсах скоростей DS-3 классы доступа реализуются через алгоритмыуправления 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 всеть.
Работа схемы управления разрешением на передачу очередного пакетав значительной степени ограничивает работу оборудования заказчика донекоторой поддерживаемой, или средней скорости передачи информации.Эта средняя скорость передачи меньше пропускной способности устройствадоступа 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 DS-1.
Доступ к сети SMDS осуществляется через SIP. SIP базируется на протоколе DQDB, определяемом стандартом IEEE 802.6 MAN. Протокол DQDB определяет схему управления доступом к носителю, которая позволяетоб'единять между собой множество систем через две однонаправленные логические шины.
В соответствии с IEEE 802.6, стандарт DQDB может быть использован дляпостроения частных, базирующихся на волоконно-оптических носителях сетей MAN, поддерживающих различные прикладные задачи, в том числепередачу 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, коммерческиелинии связи собираются обеспечить не только SMDN, нотакже и широкополосное видео и речевое обслуживание.
Для сопряжения с сетями SMDS необходима только часть протоколаIEEE 802.6, касающаяся передачи данных без установления соединения.Поэтому SIP не определяет поддержку применений, связанных с передачейголоса или видеосигналов.
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 егоработы в других окружениях (таких, как внутри сети SMDS). Одинпереключатель в сети SMDS воздействует на доступ DQDB как одна станция, в то время как оборудование заказчика воздействует на доступDQDB как одна или более станций.
Т.к. протокол DQDB предназначался для поддержки информационных и неинформационных систем, а также потому, что это протокол управленияколлективным доступом к среде, он является относительно сложным протоколом. Он состоит из двух частей:
Существуют две возможные конфигурации оборудования СРЕ для получениядоступа DQDB к сети SMDS (смотри рис.15-2). При конфигурации с однимСРЕ доступ DQDB просто соединяет переключатель в коммерческой сетии одну станцию, принадлежащую абоненту (СРЕ). Для конфигурации с большим числом СРЕ, доступ DQDB состоит из переключателя в сети имножества об'единенных 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 собойпросто подсеть DQDB из двух узлов. Каждый из этих узлов (переключательи СРЕ) передают данные другому через однонаправленную логическуюшину. Конкуренция на получение этой шины отсутствует, т.к. другихстанций нет. Поэтому нет необходимости использовать алгоритмраспределенного доступа с организацией очереди. При отсутствии тойсложности, 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.
SIP может быть логически разделен на 3 уровня, как это показанона Рис. 15-3 "Формирование пакета данных пользователя уровнями SIP".
Уровень 3
Задачи, выполняемые уровнем 3 SIP, включают в себя формирование пакета "единиц данных обслуживания SMDS" (service data units (SDU)) взаголовкеи концевике уровня 3. Затем "eдиницы данных протокола" (protocol data units (PDU)) разбиваются на PDU уровня 2 таким образом, чтобысоответствовать спецификациям уровня 2.
PDU уровня 3 SIP достаточно сложна. Она изображена на Рис. 15-4.
Поля на рисунке, помеченные знаком Х+, не используются средствамиSMDS; они присутствуют в протоколе для того, чтобы обеспечить выравнивание формата SIP с форматом протокола DQDB. Значения,помещенные в этих полях оборудованием CPE, должны быть доставленысетью в неизмененном виде.
Два резервных поля (reserved) должны быть заполнены нулями. Два поля BEtag содержат идентичные значения и используются дляформирования связи между первым и последним сегментами, или "единицами данныхпротокола" (PDU) уровня 2 одной из PDU уровня 3 SIP. Эти поля могутбыть использованы для определения условия, при котором как последний сегмент одной PDU уровня 3, так и первый сегмент следующей PDU уровня 3потеряны, что приводит к приему неисправной PDU уровня 3.
Адреса пункта назначения (destination) и источника (source)состоятиз двух частей: типа адреса (address type) и адреса (address).Тип адреса для обоих случаев занимает четыре наиболее значимых битаданного поля. Если адрес является адресом пункта назначения, то типадреса может представлять собой либо "1100", либо "1110". Первоезначение обозначает 60-битовый индивидуальный адрес, в то времякак второе значение обозначает 60-битовый групповой адрес. Если адрес является адресом истрочника, то поле типа адреса может означатьтолько индивидуальный адрес.
Bellcore Technical Advisories (Техническое Консультативное ЗаключениеBellcore) 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 подполейадреса источника и пункта назначения содержат значение "0001", котороеявляется международным кодом страны для Северной Америки. Следующие 40 битов содержат значения 10-значных адресов SMDS, закодированных в двоично-десятичных числах (BCD) и выровненных в соответствии с NANP.Последние 16 битов (наименее значащих) заполнены незначащей информацией (единицами).
Поле "идентификатора протокола высшего уровня" (higher-layer protocol identifier) указывает, какой тип протокола заключен в информационномполе. Это значение является важным для систем, использующим сеть SMDS (таких, как роутеры Cisco), но онo не обрабатываетсяи 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 12байтам. Следовательно, значение HEL всегда "0011".
Поле расширения заголовка (header extension (HE)) в настоящее времяопределяется 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 selectionvalue), 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). Формат PDU уровня 2 SIP представлен на Рис. 15-5.
Поле "управления доступом" (access control) PDU уровня 2 SIP содержитразличные значения, зависящие от направления информационного потока.Если слот отправлен из переключателя в CPE, то важным является толькоуказание о том, содержит или нет данное PDU информацию. Если слототправлен из СРЕ в переключатель, и при этом конфигурация представляетсобой 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 конкретныхструктур 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 серединыPDU уровня 3. Значения типов сегмента представлены на Рис. 15-6.
Поле "идентификатора (ID) сообщения" (message ID) обеспечивает связь PDU уровня 2 с каким-либо PDU уровня 3. ID сообщенияодинаково для всех сегментов данного PDU уровня 3. Длядоступа DQDB с множеством СРЕ, PDU, выходящие из разных СРЕ, должныиметь разные ID сообщения. Это позволяет сети SMDS, принимающейчередующиеся слоты от различных PDU уровня 3, ассоциировать каждыйPDU уровня 2 с соответствующим PDU уровня 3. Следующие друг задругом PDU уровня 3 из одного и того же СРЕ могут иметь идентичныеID сообщения. Это не вносит никакой неопределенности, т.к. любойотдельный 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 информационнойчастью PDU. В том случае, когда PDU уровня 2 незаполнена, это поле заполняется нулями.
Поле "длины полезной нагрузки" (payload length) указывает, какоечисло байтов PDU уровня 3 фактически содержится в поле единицысегментации. Если данная PDU уровня 2 незаполнена, то это поле также заполняется нулями.
И наконец, поле "CRC полезной нагрузки" (payload CRC) содержит 10-битовое значение "проверки при помощи циклического избыточногокода" (cyclic redundancy check (CRC)), используемое для обнаружениянеисправностей в полях типа сегмента, ID сообщений, единицы сегментации, длины полезной нагрузки и CRC полезной нагрузки. Даннаяпроверка CRC не охватывает поля информации управления доступом илиуправления сетью.
Уровень 1
Уровень 1 SIP обеспечивает протокол физического канала, который действует при скоростях DS-3 или DS-1 между СРЕ и сетью. Уровень 1SIP разделен на 2 части: подуровень системы передачи (transmission system) и Протокол конвергенции физического уровня (PhysicalLayer Convergence Protocol (PLCP)). Первая часть определяетхарактеристики и метод подключения к каналу передачи, т.е. DS-3 илиDS-1. Вторая часть определяет, каким образом должны быть организованыPDU уровня 2 или слоты в зависимости от блока данных DS-3 или DS-1,a также часть информации управления.
Т.к. SIP базируется на IEEE 802.6, у него есть преимущество-совместимость с будущими интерфейсами BISDN, которые обеспечатприменения, связанные не только с передачей данных, но также ивидеосигналов и голоса. Однако ценой обеспечения этой совместимостистали некоторые непроизводительные затраты протокола, которыенеобходимо учитывать при подсчете общей пропускной способности, которую можно получить при использовании SIP. Общая полоса пропусканиячерез доступ DQDB DS-3, доступная для данных пользователя PDU уровня 3, составляет примерно 34 Mb/сек. Через доступ DS-1 можетбыть перенесено примерно 1.2 Mb/сек информации пользователя.
Использование протокола "управления доступом к носителю" (МАС) IEEE 802.6 МАN в качестве базиса для SMDS SIP означает, что возможналокальная связь между СРЕ, совместно использующих один и тот же доступDQDB. Часть этой локальной связи будет видимой для переключателя,обслуживающего SNI, а часть нет. Поэтому переключатель должен использовать адрес пункта назначения единицы данных, чтобыдифференцировать информационные единицы, предназначенные для передач SMDS, и информационные единицы, предназначенные для локальной передачи между несколькими СРЕ, совместно использующими один доступ DQDB.
Внутри коммерческой сети возможность коммутации пакетов на большойскорости, которая необходима для SMDS, может быть обеспеченаприменением нескольких различных технологий. В настоящее время в рядсетей 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:
Как уже отмечалось, протокол IEEE 802.6 и SIP были специально разработаны так, чтобы соответствовать основному протоколу BISDN,называемому "Режим асинхронной передачи" (АТМ). АТМ и IEEE 802.6принадлежат к классу протоколов, часто называемых протоколами"быстрой коммутации пакетов" или "реле сегментов" (cell relay).Эти протоколы организуют информацию в небольшие, с фиксированнымиразмерами сегменты (в соответствии с терминологией SIP, это PDUуровня 2). Сегменты с фиксированными размерами могут обрабатыватьсяи коммутироваться в аппаратуре на очень высоких скоростях. Это накладывает жесткие ограничения на характеристики задержки, делаяпротоколы реле сегментов пригодными для применений, связанных с голосом и видеосигналами. После того, как станет доступным коммутирующее оборудование, базирующееся на АТМ, эта технология такжебудет внедрена в сети, обеспечивающие SMDS.