Назначение и структура сетей Х.25

Стандарт Х.25 ITU "Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных для терминалов, работающих в пакетном режиме в сетях передачи данных общего пользования" был разработан комитетом CCITT в 1974 году. Позднее стандарт неоднократно совершенствовался. Стандарт наилучшим образом подходит для передачи трафика невысокой интенсивности, характерного для терминалов. Стандарт не описывает внутреннее устройство сети Х.25, а только определяет интерфейс подключения пользовательского компьютера к сети. Взаимодействие двух сетей Х.25 определяет стандарт Х.75.

Три нижних уровня стека протоколов в соответствии с моделью OSI - физический, канальный и сетевой, - определяются своими стандартами или рекомендациями. Таким образом, стандарт Х.25 определяет только сеть передачи данных. Позднее были разработаны рекомендации по протоколу транспортного уровня, уровня сессии и представления данных. Все разработанные стандарты полностью соответствуют модели взаимосвязи открытых систем стандартов (Open System Interconnect, OSI) Международного института стандартов (International Standard Organization, ISO).

Сети Х.25 хорошо работают на ненадежных линиях благодаря протоколам с установлением соединения и коррекцией ошибок на двух уровнях - канальном и сетевом.

Стек протоколов сети Х.25

Стандарты сетей Х.25 описывают функции нижних трех уровней модели OSI. Остальные протокольные уровни определяются другими стандартами. Стек протоколов сети передачи данных Х.25 показан на рисунке.

• На физическом уровне определены синхронные интерфейсы Х.21 и Х.21 bis к оборудованию передачи данных - либо специализированных устройств сопряжения, если выделенный канал является цифровым, либо к синхронному модему, если канал выделенный.
• На канальном уровне используется подмножество протоколов, определяемых рекомендацией HDLC, обеспечивающее возможность автоматической коррекции в случае возникновения ошибок в канале связи. Предусмотрен выбор из двух процедур доступа к каналу: LAP или LAP-B.
• На сетевом уровне определен протокол Х.25/3 обмена пакетами между оконечным оборудованием и сетью передачи данных.

Протокол физического уровня канала связи не оговорен, и это дает возможность использовать каналы разных стандартов.

На канальном уровне обычно используется протокол LAP-B. Этот протокол обеспечивает сбалансированный режим работы. По протоколу LAP-B устанавливается соединение между пользовательским оборудованием DTE (компьютером, IP- маршрутизатором) и коммутатором сети. По протоколу LAP-B возможно установление соединения на канальном уровне внутри сети между непосредственно связанными коммутаторами. Поддерживается как нормальный режим (с максимальным окном в 8 кадров и однобайтовым полем управления), так и расширенный режим (с максимальным окном в 128 кадров и двухбайтовым полем управления).

Сетевой уровень Х.25/3 (в стандарте он назван не сетевым, а пакетным уровнем) реализуется с использованием 14 различных типов пакетов. Надежную передачу данных обеспечивает протокол LAP-B, протокол Х.25/3 выполняет функции маршрутизации пакетов, установления и разрыва виртуального канала между конечными абонентами сети и управления потоком пакетов.

После установления соединения на канальном уровне конечный узел должен установить виртуальное соединение с другим конечным узлом сети. Для этого он в кадрах LAP-B посылает пакет Call Request протокола X.25.

Могут устанавливаться виртуальные соединения 4-х типов:

• Постоянный виртуальный канал
• Коммутируемый виртуальный канал только для входящих сообщений (симплексный)
• Коммутируемый виртуальный канал только для исходящих сообщений (симплексный)
• Коммутируемый дуплексный виртуальный канал

Максимальное количество логических групп - 12, хотя в конкретной сети допустимо и меньшее количество.

Максимальное количество виртуальных каналов, проходящих через один порт, равно 256.

В заголовке пакета предусмотрено поле услуг, необходимое для согласования дополнительных услуг, которые оказывает сеть абоненту. Пользователь с помощью услуги "Согласование параметров управления потоком" может попросить сеть использовать нестандартные значения параметров протокола - размера окна, максимального размера поля данных пакета и т. п. Протокол Х.25 допускает следующие максимальные значения длины поля данных: 16, 32, 64,128, 256, 512 и 1024 байт.

Виртуальный канал организуется отправкой пакета "Запрос соединения" (Call Request). Он принимается коммутатором сети и маршрутизируется на основании таблицы маршрутизации, прокладывая при этом виртуальный канал. Начальное значение номера виртуального канала задает пользователь в этом пакете в поле LCN. Протокол маршрутизации для сетей Х.25 не определен.

Для сокращения размера адресных таблиц в коммутаторах в сетях Х.25 реализуется принцип агрегирования адресов. Все терминалы, имеющие общий префикс в адресе, подключаются при этом к общему входному коммутатору подсети, соответствующей значению префикса. После установления виртуального канала конечные узлы обмениваются пакетами данных (пакет Data).

Гарантий пропускной способности сеть Х.25 не дает. Максимум, что может сделать сеть, - это приоритезировать трафик отдельных виртуальных каналов. Приоритет канала указывается в запросе на установление соединения в поле услуг.

Особенности технологии Х.25

Технология сетей Х.25 имеет несколько существенных признаков:

• Наличие в структуре сети специального устройства - PAD (Packet Assembler Disassembler), предназначенного для выполнения операции сборки нескольких потоков байт от алфавитно-цифровых терминалов в пакеты, передаваемые по сети и направляемые компьютерам для обработки. Эти устройства имеют также русскоязычное название "Сборщик-разборщик пакетов", СРП.
• Наличие трехуровневого стека протоколов с использованием на канальном и сетевом уровнях протоколов с установлением соединения, управляющих потоками данных и исправляющих ошибки.
• Ориентация на однородные стеки транспортных протоколов во всех узлах сети - сетевой уровень рассчитан на работу только с одним протоколом канального уровня и не может подобно протоколу IP объединять разнородные сети. Сеть Х.25 состоит из коммутаторов (Switches, S), называемых также центрами коммутации пакетов (ЦКП), расположенных в различных географических точках и соединенных высокоскоростными выделенными каналами (цифровые и аналоговые).

Асинхронные старт-стопные терминалы подключаются к сети через устройства PAD. Обычно PAD расположен в стойке коммутатора. Терминалы получают доступ к встроенному устройству PAD по телефонным каналам с помощью модемов с асинхронным интерфейсом. Встроенный PAD также подключается к телефонной сети с помощью нескольких модемов с асинхронным интерфейсом.

Удаленный PAD представляет собой небольшое автономное устройство, подключенное к коммутатору через выделенный канал связи Х.25. К удаленному устройству PAD терминалы подключаются по асинхронному интерфейсу (через интерфейс RS-232C). Один PAD обеспечивает доступ для 8, 16 или 24 асинхронных терминалов.

К основным функциям PAD, определенных стандартом Х.З, относятся:

• Cборка символов, полученных от асинхронных терминалов, в пакеты;
• Pазборка полей данных в пакетах и вывод данных на асинхронные терминалы;
• Управление процедурами установления соединения и разъединения по сети Х.25 с нужным компьютером
• Передача символов, включающих старт-стопные сигналы, и биты проверки на четность, по требованию асинхронного терминала;
• Продвижение пакетов при заполнении пакета, истечение времени ожидания и др.
  • (Дополнительно см. Протоколы высокого уровня в литературе на университетском сервере Вычислительные сети)

Терминалы не имеют конечных адресов сети Х.25. Адрес присваивается порту PAD, подключенный к коммутатору пакетов Х.25 с помощью выделенного канала.

Устройства PAD часто используются для подключения к сетям Х.25 кассовых терминалов и банкоматов, имеющих асинхронный интерфейс RS-232.

Стандарт Х.28 определяет параметры терминала, а также протокол взаимодействия терминала с устройством PAD. Протоколы Х.З и Х.28 определяют протокол эмуляции терминала. Пользователь с помощью устройства PAD устанавливает соединение с нужным компьютером, а затем может вести уже диалог с операционный системой этого компьютера, запуская нужные программы и просматривая результаты их работы на своем экране, как и при локальном подключении терминала к компьютеру.

Персональные компьютеры, мейнфреймы и локальные сети обычно подключаются к сети Х.25 непосредственно через адаптер Х.25 или маршрутизатор, поддерживающий на своих интерфейсах протоколы Х.25. Услугами PAD они не пользуются, а самостоятельно устанавливают виртуальные каналы в сети и передают по ним данные в пакетах Х.25.

Для управления устройствами PAD в сети существует протокол Х.29, с помощью которого узел сети может управлять и конфигурировать PAD удаленно, по сети.

Адресация в сетях Х.25

Если сеть Х.25 не связана с внешним миром, то она может использовать адрес любой длины (в пределах формата поля адреса) и давать адресам произвольные значения. Максимальная длина поля адреса в пакете Х.25 составляет 16 байт.

Рекомендация Х.121 CCITT определяет международную систему нумерации адресов для сетей передачи данных общего пользования. Для обмена данными между сетями Х.25, должна придерживаться адресация стандарта Х.121.

Адреса Х.121 (называемые также International Data Numbers, IDN) имеют разную длину, которая может доходить до 14 десятичных знаков. Первые четыре цифры IDN называют кодом идентификации сети (Data Network Identification Code, DNIC). DNIC поделен на две части; первая часть (3 цифры) определяет страну, в которой находится сеть, а вторая - номер сети Х.25 в данной стране. Внутри каждой страны можно организовать только 10 сетей Х.25, если требуется перенумеровать больше 10 сетей для одной страны, то одной стране дается несколько кодов. Остальные цифры называются номером национального терминала (National Terminal Number, NTN). Эти цифры позволяют идентифицировать определенный DTE в сети Х.25.