Технологии переключения

Интернет, каким мы его знаем сегодня, вырос как на дрожжах с тех пор, как он впервые стал по-настоящему популярным в 1994 году. Ну, времена изменились, и технологии, безусловно, развились с тех пор. В настоящее время у большинства из нас есть высокоскоростные модемы, будь то DSL или широкополосные кабельные модемы. Эти модемы передают и получают данные, которые ваш компьютер генерирует от вашего имени. Это делается очень упорядоченным образом вашей операционной системой. Поскольку большинство из нас использует ту или иную версию Microsoft Windows, мы можем отобразить, как наш компьютер генерирует эту информацию, сопоставив ее с эталонной моделью OSI. Почти каждый уровень этой коммуникационной модели имеет некоторую информацию, добавленную к нему операционной системой вашего компьютера.

Давайте подумаем об этом сверху вниз. На прикладном уровне Internet Explorer сделает HTTP-запрос GET для вашей домашней страницы. Слою представления или сеансовому уровню нечего было бы добавить. Затем ваш компьютер сгенерирует заголовок TCP, а сетевой уровень — заголовок IP. После этого ваш канальный уровень поместит эту информацию в логический формат и поместит информацию MAC в начале этого кадра. Наконец, он будет отправлен через сетевую карту на физическом уровне. Принимая во внимание это просачивание байтов с прикладного уровня вниз, мы понимаем, что каждый пакет, вероятно, не всегда будет одинакового размера. Это не проблема для компьютера, но представляет проблему, если вы хотите быстрее переключать эту информацию. Различные формы и размеры пакетов Ethernet представляют собой проблему, если мы хотим ускорить процесс. Быть предсказуемым не всегда плохо. Знание того, что компьютер всегда будет генерировать кадры определенного размера, безусловно, поможет в разработке более быстрого способа коммутации этих теперь пакетов одинакового размера.

Так же, как игра в пинбол

Умные люди поняли, что пакеты, генерируемые стеком TCP/IP операционной системы, связаны с постоянным изменением размеров пакетов. Эти инженеры решили, что пришло время разработать новые технологии, позволяющие использовать преимущества более быстрых сетей. Хотя с нашей точки зрения эта передача данных может произойти в мгновение ока, ее, безусловно, можно ускорить. Что ж, благодаря этому пониманию была разработана система Frame Relay, которая начала набирать популярность и всеобщее признание. На самом деле Frame Relay состоит из двух компонентов. Физический «уровень один», который является физическим интерфейсом Frame Relay, то есть: RS-232. Также рассматривается как Frame Relay — это технология коммутации, которая находится на уровне канала передачи данных, который является «вторым уровнем».

Теперь у вас может быть маршрутизатор, настроенный на работу в качестве коммутатора Frame Relay, что позволяет ускорить обмен данными, поскольку все, что в нем изменится, — это сегмент данных, который может иметь переменную длину. Остальная часть такая же.

8 байт 16 байт Переменная 16 байт 8 байт
Флаги Адресные данные Флаги FCS

Вышеупомянутое показывает, как выглядит «кадр» Frame Relay. Мы видим, что единственная часть, которая изменяется в размере, — это часть данных. В первой части находится поле флагов, которое отмечает и начало, и конец самого кадра. После поля флагов у нас есть адрес, и он содержит различные фрагменты данных. Ключевым элементом данных, содержащихся здесь, является DLCI. Это значение используется для целей идентификации, и на самом деле это то, как сеть сама маршрутизирует данные. Также в поле адреса можно отметить значения перегрузки, если они возникнут во время передачи.

Следующим в камбузе является раздел данных, за которым следует поле FCS (последовательность проверки кадра). Это поле также очень важно, так как оно используется для обеспечения целостности данных. Подобно полю контрольной суммы в базовых протоколах TCP/IP, это значение вычисляется исходным устройством, а затем повторно вычисляется устройством назначения для подтверждения целостности. Само собой разумеется, что вы хотели бы знать, не были ли ваши данные каким-либо образом повреждены во время передачи. Наконец, у нас снова есть раздел флагов, чтобы сигнализировать о конце самого кадра. Следует отметить, что это стандартный кадр ретрансляции кадров, и существует другой тип кадра. Это будет формат кадра LMI. Это существенно отличается, и я бы посоветовал вам быстро поискать его в Google.

Банкомат не только для банков!

Некоторое время назад мы с коллегой болтали о банкомате (режиме асинхронной передачи), когда вошел другой коллега. Он начал жаловаться на очередь в банкомате своего банка. Это дало нам обоим хороший смех, поскольку мы говорили о технологии переключения по сравнению с реальными банковскими услугами, предлагаемыми через банкоматный терминал. При этом многие люди все еще сбиты с толку этим и клянутся, что их банкомат использует банкомат! Излишне говорить, что немногие люди за пределами сетевого мира знают об этой технологии коммутации. С годами, когда наши подключения к Интернету стали быстрее, мало кто вообще задумывался о том, как эти подключения стали быстрее. Или, что более важно, насколько чертовски быстро работает это внутреннее рабочее соединение.

Как и в рассмотренном выше Frame Relay, ATM работает на канальном уровне в эталонной модели OSI. ATM возникла из-за того, что нужно было отправлять большой объем трафика, и для этого требовался лучший способ. Вероятно, уже при нашей жизни мы увидим основу для настоящей волоконно-оптической сети, заложенной крупными интернет-провайдерами, которая повлияет на нас как на домашних пользователей. Благодаря тому, что банкомат выполняет большую часть черновой работы, это поможет этому стать реальностью. Как и в случае с Frame Relay, у ATM есть требования к аппаратному обеспечению. Аппаратные устройства, такие как мультиплексоры, коммутаторы и маршрутизаторы, используются вместе с ATM. Аппаратные устройства великолепны, но, как обычно, вам все еще нужен программный интерфейс для нормального управления ими.

С очень впечатляющей скоростью ATM приходится удивляться, как он может так быстро переключать трафик. В отличие от случайных размеров пакетов TCP/IP, ATM имеет фиксированный размер ячейки. Таким образом, входящий трафик всегда имеет один и тот же размер, что упрощает задачу из-за отсутствия лучшего термина. Эта простота позволяет значительно увеличить пропускную способность данных. Как выглядит передача через банкомат? Давайте взглянем!

<———–5 байт———-> 48 байт
Полезная нагрузка контрольной суммы заголовка управления меткой VCI

Вышеупомянутое формирование из 53 ячеек - это то, как это будет выглядеть каждый раз. Благодаря этой предсказуемости появляется возможность очень быстро переключать эти клетки. Как мы видели выше, ключевым словом Frame Relay является «предсказуемость». Обе эти технологии переключения обеспечивают более быстрое переключение данных благодаря их предсказуемому характеру. Это делается посредством их инкапсуляции данных верхнего уровня в их соответствующих форматах. Это был очень общий обзор как Frame Relay, так и ATM. Надеюсь, этого будет достаточно, чтобы разжечь ваш аппетит, чтобы исследовать их обоих подробнее. Как мы начинаем видеть, весь мир состоит не только из TCP/IP. До следующего раза!