Ejemplo de red de área amplia
Un sistema telefónico antiguo de uso común
La red telefónica pública conmutada es una red basada en tecnología de conmutación de circuitos que transmite voz analógica. La cantidad de teléfonos en el mundo ha alcanzado los cientos de millones y sigue creciendo.
La única forma viable de conectar tantos teléfonos entre sí y hacerlos funcionar correctamente era utilizar conmutación jerárquica.
En resumen, la red telefónica se compone principalmente de tres partes: bucle local, línea troncal y conmutador. Entre ellos, las troncales y los conmutadores generalmente utilizan tecnología de conmutación y transmisión digital, y los bucles locales (también llamados bucles de usuario) utilizan básicamente líneas analógicas. Dado que el bucle local de PSTN es analógico, cuando dos computadoras quieren transmitir datos a través de PSTN, la conversión mutua de señales digitales y analógicas de computadora debe lograrse a través de ambas partes del módem.
PSTN es un circuito conmutado red, que puede considerarse como una extensión de la capa física. No existe un protocolo de capa superior para el control de errores en PSTN. Después de que las partes comunicantes establecen una conexión, el modo de conmutación de circuito ocupa exclusivamente un canal. Cuando las partes comunicantes no tienen información, el canal no puede ser utilizado por otros usuarios.
Los usuarios pueden utilizar líneas telefónicas ordinarias o alquilar líneas telefónicas dedicadas para la transmisión de datos. Es más económico utilizar PST N para realizar la comunicación de datos entre computadoras. Sin embargo, debido a la mala calidad de transmisión de las líneas PSTN, el ancho de banda limitado y la falta de función de almacenamiento de los conmutadores PSTN, PSTN sólo se puede utilizar en situaciones donde la calidad de la comunicación no es alta. Actualmente, la velocidad máxima de comunicación de datos a través de PSTN no supera los 5,6 Kbps.
X.25
X.25 es la interfaz entre equipos terminales de datos DTE y equipos de circuitos de datos DTE que funcionan en grupos en una red pública de datos formulada por la CCIT en los años 1970". X.25 se convirtió oficialmente en estándar internacional en marzo de 1976 y fue complementado y revisado en junio de 1980 y junio de 1984. Desde la perspectiva de la arquitectura I S O/OS I, X. 2 5 corresponde a las tres capas inferiores del modelo de referencia OS I, a saber, la capa física, la capa de enlace de datos y la capa de red.
El protocolo de capa física de X. 2 5 es X. 2 1, que define las características físicas, eléctricas, funcionales y de proceso entre el host y la red física. De hecho, pocas redes públicas admiten este estándar de capa física porque requiere que los usuarios utilicen señales digitales en lugar de analógicas en las líneas telefónicas. Como medida provisional, el CCITT define una interfaz analógica similar al conocido estándar RS-232.
La capa de enlace de datos de X. 2 5 describe la transmisión confiable de datos entre hosts de usuario y conmutadores de paquetes, incluida la definición del formato de trama, el control de errores, etc. La capa de enlace de datos X.25 generalmente utiliza el protocolo HDLC (Control de enlace de datos de alto nivel) de control de enlace de datos de alto nivel.
La capa de red de X. 2 5 describe la interacción entre el host y la red. El protocolo de capa de red maneja cuestiones como la definición de paquetes, el direccionamiento, el control de flujo y el control de congestión. La función principal de la capa de red es permitir a los usuarios establecer un circuito virtual y luego enviar paquetes de datos con una longitud máxima de 1,28 bytes en el circuito virtual establecido. Los mensajes llegan de forma fiable a su destino en orden. La capa de red X.25 utiliza el protocolo a nivel de paquetes (PLP).
X.2 5 está orientado a la conexión y admite circuitos virtuales conmutados (SVC) y circuitos virtuales permanentes (PVC). Un circuito virtual conmutado (S.V.C) se establece cuando un remitente envía un mensaje a la red solicitando una conexión y comunicándose con una máquina remota. Una vez que se establece un circuito virtual, se pueden enviar datos a través de la conexión establecida y se garantiza que los datos llegarán al receptor correctamente. X.25 también proporciona un mecanismo de control de flujo para evitar que los remitentes rápidos abrumen a los receptores lentos.
El uso del circuito virtual permanente (PVC) es el mismo que el SVC, pero está preestablecido mediante conversaciones entre los usuarios y las empresas de telecomunicaciones de larga distancia, por lo que siempre existe y los usuarios pueden utilizarlo directamente sin establecer un enlace. El PVC es similar a una línea dedicada alquilada.
Dado que muchos terminales de usuario no son compatibles con el protocolo X. 25, para permitir que los terminales tontos (terminales no inteligentes) accedan a la red X. 25, CCITT ha formulado otro conjunto de estándares. Los terminales de usuario acceden a la red X. 2 5 a través de una "caja negra" llamada ensamblador de paquetes (PA D). El protocolo estándar utilizado para describir las funciones de PA D se llama X.3
X. El protocolo 28 se utiliza entre el terminal de usuario y PA D; otro protocolo llamado X. 29 se utiliza para PA D y. X. 2 5 redes.
La red X.2 5 se desarrolló cuando la calidad de transmisión de los enlaces físicos era deficiente. Para garantizar la confiabilidad de la transmisión de datos, debe realizar una verificación de errores y una retransmisión de errores en cada enlace; aunque este complejo mecanismo de verificación de errores limita su eficiencia de transmisión, proporciona seguridad para la transmisión segura de los datos del usuario.
La ventaja sobresaliente de la red X. 2 5 es que se pueden abrir múltiples circuitos virtuales en un circuito físico para uso simultáneo por múltiples usuarios. La red tiene funciones de enrutamiento dinámico y funciones de corrección de errores complejas y completas. La red de conmutación de paquetes X.2 5 puede atender la comunicación de datos entre terminales y ordenadores de diferentes velocidades y modelos, y entre ordenadores y redes de área local. La velocidad de transferencia de datos proporcionada por la red X.25 es generalmente de 64 Kbps.
Defense Data Network
Digital Data Network (DDN) es una red de transmisión que proporciona comunicaciones de datos a través de canales digitales. Proporciona principalmente líneas o redes digitales dedicadas punto a punto y punto a multipunto.
D D N consta de canales digitales, nodos D D N, sistemas de gestión de red y bucles de usuario. Los medios de transmisión de DDN incluyen principalmente fibra óptica, microondas digitales y canales satelitales. DDN utiliza una conexión cruzada digital administrada por computadora (D Una vez que el usuario presenta la solicitud, el administrador de la red puede cambiar la ruta o la estructura de la red privada de la línea dedicada del usuario a través de comandos de software sin pasar por el proyecto de reconstrucción y expansión de la línea física. Por lo tanto, es muy importante que DDN se conecte a la línea. con el ancho de banda requerido en el tiempo acordado según las necesidades del usuario.
El servicio básico proporcionado por D D N es una línea dedicada punto a punto. Desde la perspectiva del usuario, alquilar una línea dedicada punto a punto significa alquilar un canal digital de alta calidad y gran ancho de banda. Los usuarios que alquilan una línea dedicada digital punto a punto en DDN es muy similar a alquilar una línea telefónica dedicada. La diferencia entre una línea dedicada DDN y una línea telefónica dedicada es que la línea telefónica dedicada es una conexión física fija y la línea telefónica dedicada es un canal analógico con ancho de banda estrecho, mala calidad y baja velocidad de transmisión de datos; Es una conexión semifija y su velocidad de transmisión de datos y enrutamiento se pueden cambiar según sea necesario. Cambie en cualquier momento. Además, la línea dedicada DDN es un canal digital de gran ancho de banda y alta calidad que utiliza tecnología de redundancia en caliente y tiene una función de derivación automática para fallas de enrutamiento.
La siguiente es una introducción a la diferencia entre las redes d D D N y X. 2 5. X.25 es una red de conmutación de paquetes. La propia red X.25 cuenta con un protocolo de tres capas, que establece circuitos virtuales temporales a través de llamadas. X. 2 5 tiene funciones como conversión de protocolo y coincidencia de velocidad. Es adecuado para la comunicación mutua entre equipos de usuario con diferentes estándares de comunicación y diferentes velocidades. Sin embargo, DDN es una red totalmente transparente y no tiene función de conmutación. La principal forma de utilizar DDN es alquilar una línea dedicada de forma regular o irregular. Desde la perspectiva del costo que los usuarios deben soportar, X. 25 se cobra por bytes y DDN se cobra mediante un alquiler mensual fijo. Por lo tanto, DDN es adecuado para la comunicación de datos entre redes de área local o hosts que requieren comunicación frecuente. La velocidad de transmisión de datos proporcionada por la red DDN es generalmente de 2 Mbps, pudiendo alcanzar hasta 45 Mbps o incluso más.
Fr
La tecnología Frame Relay (FR) se desarrolla a partir de la tecnología de conmutación de paquetes X. 2 5. La introducción de FR se debió a cambios en la tecnología de las comunicaciones durante los últimos 20 años. Hace veinte años, la gente utilizaba líneas telefónicas lentas, analógicas y poco fiables para comunicarse. En ese momento, la velocidad de procesamiento de la computadora era lenta y el precio relativamente caro.
Por lo tanto, se utilizan protocolos muy complejos para manejar errores de transmisión en la red para evitar que la computadora del usuario tenga que lidiar con la recuperación de errores.
Con el desarrollo continuo de la tecnología de las comunicaciones, especialmente el uso generalizado de las comunicaciones por fibra óptica, la velocidad de transmisión de las líneas de comunicación es cada vez mayor, pero la tasa de error de bits es cada vez menor. Para mejorar la velocidad de transmisión de la red, la tecnología Frame Relay omite las funciones de control de errores y control de flujo en la red de conmutación de paquetes X.25, lo que significa que la red Frame Relay puede utilizar protocolos de comunicación más simples al transmitir datos, y algunos trabajos se deja en manos del usuario, lo que hace que las redes Frame Relay funcionen mejor que las redes X.25, que pueden proporcionar velocidades de transferencia de datos de 1. 5 millones de libras/segundo.
Podemos pensar en Frame Relay como un circuito privado virtual. Los usuarios pueden alquilar un circuito virtual permanente entre dos nodos y enviar tramas de datos a través del circuito virtual. La longitud de la trama de datos puede alcanzar los 1600 bytes. Los usuarios también pueden comunicarse entre múltiples nodos alquilando múltiples circuitos virtuales permanentes.
La diferencia entre una línea arrendada real (línea D D N) y una línea arrendada virtual es que: para una línea arrendada real, los usuarios pueden enviar datos continuamente a la velocidad de transmisión de datos más alta de la línea todos los días; Líneas arrendadas virtuales, los usuarios pueden enviar datos dentro de un cierto período de tiempo. Los datos se envían a la velocidad máxima de la línea durante ese tiempo y, por supuesto, la velocidad de transmisión de datos promedio del usuario debe ser inferior al nivel acordado previamente. En otras palabras, los operadores de larga distancia cobran menos por las líneas privadas virtuales que por las líneas físicas dedicadas.
La tecnología Frame Relay solo proporciona las funciones de procesamiento de comunicación más simples, como la determinación del inicio y el final de la trama y la verificación de errores en la transmisión de la trama. Cuando un conmutador Frame Relay recibe una trama corrupta, la descarta. La tecnología Frame Relay no proporciona mecanismos de control de flujo y reconocimiento.
Tanto las redes Frame Relay como las redes X. 2 5 utilizan tecnología de multiplexación de circuitos virtuales para aprovechar al máximo los recursos de ancho de banda de la red y reducir los costos de comunicación del usuario. Sin embargo, debido a que la red Frame Relay no corrige las tramas de error y simplifica el protocolo, el tiempo necesario para que los conmutadores Frame Relay procesen las tramas de datos se acorta considerablemente. El retraso en la transmisión de información del usuario de un extremo a otro es menor que el de la red X. 2 5, y el rendimiento de la red Frame Relay es El volumen también es mayor que el de la red X.25. La red Frame Relay también proporciona un conjunto completo de mecanismos de gestión de ancho de banda y control de congestión, que tiene más ventajas que la red X. 25 en términos de asignación dinámica de ancho de banda. Las redes Frame Relay pueden proporcionar líneas privadas virtuales con velocidades que oscilan entre 2 Mbit/s y 45 Mbit/s.
(Se logra a través de la red telefónica) Servicio de Datos Multimegabit Conmutado (Switched Multimegabit Data Service)
El Servicio de Datos Multimegabit Conmutado (SMDS) está diseñado para conectar múltiples redes de área local. Fue desarrollado por Bellcore en la década de 1980 e implementado en algunas áreas a principios de la década de 1990.
Para ilustrar el uso de SMDS, veamos un ejemplo. Supongamos que una empresa tiene cuatro oficinas en cuatro ciudades y cada oficina tiene una LAN. La empresa decidió conectar cuatro LAN. Una solución que se puede adoptar es alquilar seis líneas dedicadas de alta velocidad para conectar las cuatro LAN entre sí, como se muestra en la Figura 4-1 a. demasiado caro.
Otro método es utilizar SMDS, como se muestra en la Figura 4-1 B. Podemos pensar en SMDS como una red troncal de alta velocidad entre LAN, que permite que una LAN envíe mensajes a otras LAN a través de SMDS. La línea de corta distancia entre la LAN y el SMD S (que se muestra como la línea gruesa en la Figura 4-1b) se puede alquilar a la compañía telefónica. Normalmente, esta sección de la línea utiliza el protocolo DQDB de MAN, pero también son posibles otros tipos de protocolos.
Figura 4-1 Dos soluciones diferentes para conectar cuatro LAN. Aunque los servicios proporcionados por la mayoría de las compañías telefónicas son para servicios de comunicación continua, SMDS está diseñado para comunicación en ráfagas. En otras palabras, a veces una LAN debe enviar rápidamente mensajes de datos a otra LAN y, más a menudo, no hay datos para transmitir entre LAN. Figura 4-1 a La solución que utiliza líneas arrendadas tiene los siguientes problemas: una vez que se usan las líneas arrendadas, los usuarios deben pagar una tarifa mensual alta por cada línea, independientemente de si han estado usando estas líneas. Para las comunicaciones intermitentes, las líneas arrendadas son una solución relativamente costosa y el SMDS es más competitivo en costos que la TI.
Si hay n LAN, es necesario alquilar n(n-1)/2 líneas dedicadas de larga distancia para interconectarse completamente, mientras que solo es necesario alquilar n líneas de corta distancia para conectar la LAN al enrutador SMDS.
Dado que el objetivo del diseño de SMDS es utilizarse para la comunicación entre LAN y LAN, su velocidad de transmisión de datos debe ser lo suficientemente alta. La velocidad estándar es de 45 Mb/s, pero también son posibles velocidades inferiores a 45 Mb/s.
S MDS proporciona servicios de transmisión de mensajes sin conexión. El formato de la información de gestión de seguridad se muestra en la Figura 4-2. Los mensajes SMDS tienen tres campos:
Campo de dirección de destino, campo de dirección de origen y campo de datos de usuario de longitud variable. La longitud máxima de los datos del usuario puede alcanzar los 9188 bytes. La máquina en la LAN del remitente envía el mensaje al conmutador SMDS de la compañía telefónica a través de la línea de acceso. SMDS hace todo lo posible para entregar el mensaje al nodo de destino, pero no garantiza que el mensaje se entregue correctamente.
Figura 4-2 Formato de trama SMDS
La dirección de origen y la dirección de destino incluyen un código binario de 4 dígitos y un número de teléfono decimal de 15 dígitos. Cada número decimal está codificado individualmente como un número binario de 4 bits. El número de teléfono consta de un código de país, un código de área y un número de abonado, lo que significa que se pueden proporcionar servicios internacionales al abonado.
Cada vez que llega un mensaje a la red de SMD, el primer enrutador de SMD es responsable de verificar si la dirección de origen del mensaje corresponde a la línea entrante para evitar ser falsificado durante la facturación. Si la dirección es incorrecta, el mensaje se descartará; si la dirección es correcta, el mensaje continuará enviándose al nodo de destino.
Una función muy útil de SMDS es la retransmisión. Los usuarios pueden definir un grupo de números de teléfono SMDS y asignar un número especial a todo el grupo. Cualquier mensaje enviado a este número especial se enviará a todos los miembros del grupo.
Otra característica útil de SMDS es el enmascaramiento de direcciones para mensajes entrantes y salientes. Para enmascarar las direcciones de salida, LAN 1 LAN 2 LAN 3 LAN 4 LAN 4 LAN 1 LAN 2 smds a) Conecte las cuatro LAN con líneas arrendadas b) Conecte las cuatro LAN con SMDS.
Dirección de destino
Número de bytes 8 8 ≤9 188
Datos del usuario de la dirección de origen
Los usuarios pueden especificar un conjunto de números de teléfono Restringiendo así a los usuarios a enviar mensajes únicamente a direcciones específicas (números de teléfono). De manera similar, para el bloqueo de direcciones de entrada, los usuarios pueden restringir las llamadas entrantes de usuarios externos especificando un conjunto de números de teléfono.
Al utilizar esta función de SMDS, los usuarios pueden establecer una red privada.
La parte de carga útil de una trama SMDS puede ser cualquier secuencia de bytes y la longitud máxima de este campo es 9 1 8 8 bytes.
El campo de datos de una trama SMDS puede transportar mensajes Ethernet, mensajes Token Ring de IBM, mensajes I.P. Es decir, SMDS solo transmite datos desde la LAN de origen a la LAN de destino sin modificaciones (de forma transparente).
S M D S maneja las comunicaciones en ráfaga de la siguiente manera. El enrutador conectado a la línea de acceso del usuario contiene un contador que aumenta a una velocidad fija, digamos 1 cada 10 μs. Cada vez que el enrutador recibe un mensaje, verifica el valor del contador y lo compara con la longitud del mensaje que acaba de recibir. (en palabras) para comparar. Si el valor del contador es mayor que el número de bytes del mensaje, el mensaje se envía inmediatamente y el valor del contador se resta del número de bytes del mensaje. Si la longitud del mensaje es mayor que el valor del contador,
el mensaje se descarta.
De hecho, según la frecuencia de conteo de 1 0 μs más 1, el usuario puede enviar datos a una velocidad promedio de 100 000 bytes/segundo, pero la velocidad de datos en ráfaga puede ser mayor.
Por ejemplo, si el período de inactividad de la línea de acceso del usuario es de 100 ms, el valor del contador es 1000, por lo que el usuario puede enviar 1 Kbyte de datos a una velocidad de transmisión de 45 Mbps, el tiempo de transmisión requerido por el enrutador es de 180 μs. En una línea alquilada de 100 000 bytes/segundo, los mismos datos se transmiten a 1 K. Siempre que la velocidad de datos promedio del usuario siempre permanezca en la velocidad de datos previamente acordada, SMD/S es la respuesta del usuario a diversas comunicaciones de datos. Se proporcionan tarifas con retrasos menores previa solicitud. Este mecanismo proporciona una respuesta rápida a los usuarios que necesitan enviar datos y al mismo tiempo evita que los usuarios utilicen más ancho de banda del que acordaron pagar por adelantado.
A través del análisis anterior, ya sabemos que SMDS admite una velocidad de transmisión de datos más alta que Frame Relay, pero SMDS no tiene conexión.