Отдел продаж: работает

Техническая поддержка: работает

Описание протокола X.25

План статьи.

  • Обсуждение истории и развития протокола X.25.
  • Описание основных функций и компонентов протокола X.25.
  • Описание форматов кадра протокола X.25.

Введение.

X.25 - разработанный сектором по стандартизации телекоммуникаций в составе международного совета по телекоммуникациям (ITU-T) стандарт протокола связи глобальных сетей (WAN), который определяет как устанавливается и поддерживается соединение между пользовательскими и сетевыми устройствами. X.25 спроектирован для эффективного функционирования вне зависимости от типа систем подключённых к сети. Обычно используется в сетях с пакетной коммутацией (PSN), например, телефонных компаний. Абоненты оплачивают услуги на основании использования ими сети. Разработка протокола X.25 была инициирована компаниями связи в 1970-х годах. В наше время, существует потребность в протоколах глобальных сетей, способных обеспечивать взаимосвязь между сетями общего пользования (PDN). Протокол X.25 применяется как международный стандарт ITU-T.


Оборудование X.25 и взаимодействие устройств.

Сетевые устройства X.25 разделяются на три основные группы: терминальное оборудование (DTE), оборудование передачи данных (DCE) и коммутаторы пакетов (PSE). Терминальное оборудование - это оконечные системы, которые взаимодействуют через сеть X.25. Обычно это терминалы, персональные компьютеры и сервера, расположенные на территории абонента. Оборудование передачи данных - это устройства связи такие как модемы и коммутаторы пакетов, которые обеспечивают сопряжение между терминальным оборудованием и коммутатором пакетов, и, как правило, находятся в ведении компании связи. Коммутаторы пакетов формируют сеть компании связи. Они пересылают данные от одного DTE к другому по пакетной сети X.25. Рисунок 1 иллюстрирует взаимодействие между тремя группами устройств сети X.25.


DTE, DCE и PSE строение сети X.25
Рисунок 1. DTE, DCE и PSE строение сети X.25

Пакетный ассемблер/дизассемблер.

Пакетный ассемблер/дизассемблер (ПАД, PAD) - устройство часто встречающееся в сети X.25. ПАД используется когда терминальное оборудование, такое как символьный терминал, слишком простое для поддержания полной функциональности протокола X.25. ПАД располагается между терминальным оборудованием и оборудованием передачи данных. Он выполняет три основные функции: буферизацию (хранение данных до тех пор, когда устройство не будет готово их обработать), пакетное ассемблирование (сборку) и пакетное дизассемблирование (разборку). ПАД накапливает в буфере данные посланные к или от DTE. Также он собирает данные в пакет и пересылает их к DCE (в том числе добавляя заголовок X.25). И наконец, ПАД разбирает входящие пакеты до отправки данных к DTE (также удаляя заголовки X.25). Рисунок 2 иллюстрирует основные действия ПАД при получении пакета из глобальной сети X.25.


ПАД буферирует, собирает и разбирает пакеты данных
Рисунок 2. ПАД буферирует, собирает и разбирает пакеты данных

Установка сессии X.25.

Сессии X.25 устанавливаются, когда одно терминальное оборудование устанавливает связь с другим для запроса сеанса связи. Терминальное оборудование получившее запрос может либо принять, либо отвергнуть соединение. Если запрос принят, то две системы начинают полнодуплексную передачу информации. Любой DTE может прервать соединение. После того, как сессия прервана, любой следующий запрос соединения устанавливает новую сессию.


Виртуальные каналы X.25.

Виртуальный канал - логическое соединение созданное для обеспечения надёжной связи между двумя сетевыми устройствами. Виртуальный канал - это логический, двунаправленный путь от одного терминального оборудования к другому через сеть X.25. Физически, соединение может проходить между любым количеством промежуточных узлов, таких как DCE и PSE. Множество виртуальных каналов (логических соединений) может быть мультиплексировано в один физический канал (физическое соединение). Виртуальные каналы демультиплексируются на принимающей стороне, и данные посылаются назначенным получателям.


Виртуальные каналы могут быть мультиплексированы в один физический канал
Рисунок 3. Виртуальные каналы могут быть мультиплексированы в один физический канал

Существует два типа виртуальных каналов в сети X.25: коммутируемые и постоянные. Коммутируемый виртуальный канал (SVC) - временное соединение использующееся для временной передачи данных. Эти каналы требуют чтобы терминальное оборудование устанавливало, поддерживало и прерывало сессию при каждом новом соединении. Постоянный виртуальный канал (PVC) - постоянно установленное соединение использующееся для частой и постоянной передачи данных. Постоянные виртуальные каналы не требуют установления и прерывания сессии, поэтому DTE может начинать передачу данных по необходимости, поскольку сессия всегда установлена.

Основные операции виртуальных каналов сети X.25 начинаются, когда DTE указывает виртуальный канал (в заголовках пакета) и отправляет пакеты локально подключённому DCE. С этого момента локальное DCE проверяет заголовки пакетов чтобы определить, какой виртуальный канал использовать, и отправляет пакеты ближайшему по пути PSE в этом виртуальном канале. Коммутаторы пакетов пересылают поток обмена к следующему промежуточному узлу в пути, который может быть другим коммутатором пакетов или DCE.

Когда поток данных достигает удалённого DCE, заголовки пакета проверяются и определяется адрес назначения. После этого пакеты посылаются принимающему DTE. Если передача проходит по SVC и ни одно устройство не отправляет данные, то виртуальный канал прерывается.


Стек протоколов X.25.

Стек протоколов X.25 соответствует трём нижним уровням эталонной модели OSI. В реализации X.25 обычно используются следующие протоколы: протокол пакетного уровня (PLP), сбалансированная процедура доступа к каналу (LAPB), протоколы физического уровня последовательных интерфейсов (такие как EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, EIA-530 и G.703). Рисунок 4 показывает соответствие протоколов X.25 уровням эталонной модели OSI.


Соответствие протоколов X.25 уровням эталонной модели OSI
Рисунок 4. Соответствие протоколов X.25 уровням эталонной модели OSI

Протокол пакетного уровня (PLP).

Протокол пакетного уровня (PLP) - X.25 протокол сетевого уровня. Протокол PLP управляет обменом пакетами между DTE через виртуальные каналы. PLP может работать через протокол управления логической связью (LLC2) реализованный в локальной сети и через интерфейсы цифровой сети с интеграцией услуг связи (ISDN) через протокол LAPD.

Протокол PLP работает в пяти различных режимах: установка соединения, передача данных, ожидание, разрыв соединения и перезапуск.

Режим установки соединения используется при установке коммутируемого виртуального канала между DTE. Протокол PLP использует схему адресации X.121 для установки виртуального канала. Режим установки соединения выполняется на уровне виртуальных каналов, это означет, что пока один виртуальный канал находится в режиме установки соединения, другой может находиться в режиме передачи данных. Этот режим используется только с коммутируемыми виртуальными каналами, но не с постоянными.

Режим передачи данных используется для передачи информации между двумя DTE через виртуальный канал. В этом режиме протокол PLP обрабатывает сегментацию и пересборку, заполнение, контроль ошибок и контроль потока. Этот режим выполняется на уровне виртуальных каналов и используется как с коммутируемыми, так и постоянными виртуальными каналами.

Режим ожидания используется когда виртуальный канал установлен, но передача данных неосуществляется. Он выполняется на уровне виртуальных кналов и может использоваться только с SVC.

Режим разрыва соединения используется для окончания сеанса связи между двумя DTE и разрыва коммутируемого виртуального канала. Этот режим выполняется на уровне виртуальных кналов и может использоваться только с SVC.

Режим перезапуска используется для синхронизации передачи между DTE и подключенным DCE. Этот режим не выполняется на уровне виртуальных кналов. Он оказывает влияние на все установленные виртуальные каналы.

В пакете PLP существуют четыре поля:

  • Идентификатор общего формата данных (GFI) - указывает параметры пакета, такие как содержит ли пакет пользовательские данные или управляющую информацию, какой тип окон используется и требуется ли подтвержение доставки.
  • Идентификатор логического канала (LCI) - указывает виртуальный канал на локальном стыке DTE/DCE.
  • Идентификатор типа пакета (PTI) - указывает один из 17 различных типов PLP пакетов.
  • Данные пользователя - содержит информацию верхнего уровня. Это поле присутствует только в пакете данных. Иначе добавляются дополнительные поля содержащие управляющую информацию.

Процедура доступа к каналу (LAPB).

LAPB - протокол канального уровня, который управляет передачей и формированием кадров между DTE и DCE. LAPB - бит-ориентированный протокол который гарантирует, что кадры переданы в правильном порядке и без ошибок.

Существует три типа кадров LAPB: информационный, управляющий и ненумерованный. Информационный кадр (I-кадр) переносит информацию верхнего уровня и некоторую управляющую информацию. I-кадр предназначен для передачи последовательности, контроля потока и обнаружения и исправления ошибок. I-кадры переносят номера последовательностей передачи и приёма. Управляющий кадр (S-кадр) переносит управляющую информацию. S-кадр предназначен для запроса и приостановки передачи, отчёта о статусе и подтверждении приёма I-кадров. S-кадры переносят только номера последовательности приёма. Ненумерованный кадр (U-кадр) переносят управляющую информацию. U-кадр предназначен для установкииразрыва соединения, а также для сообщения об ошибках. U-кадры не переносят номеров последовательностей.


Протокол X.21bis.

X.21bis - используемый в X.25 протокол физического уровня, который определяет электрические и механические процедуры для использования физической среды. X.21bis отвечает за включение и выключение физического соединения DTE и DCE. Он поддерживает соединение точка-точка, со скоростью до 19.2 кбит/с и синхронной полнодуплексной передачей по четырёхпроводной линии. Рисунок 5 показывает формат PLP пакета и его связь с кадрами LAPB и X.21.


PLP пакет инкапсулированный в кадры LAPB и X.21
Рисунок 5. PLP пакет инкапсулированный в кадры LAPB и X.21

Формат кадра LAPB.

Кадр LAPB содержит заголовок, данные и трейлер (окончание). Формат кадра LAPB и его взаимосвязь с пакетами PLP и кадрами X.21bis показаны на рисунке 6.

Описание полей кадра протокола LAPB:

  • Flag - разделяет начало и конец кадров LAPB. Для того, чтобы в теле кадра не встречалась битовая последовательность Flag используется битстаффинг (подстановка битов).
  • Address - указывает тип кадра - команда или ответ.
  • Control - классифицирует кадры команд и ответов и указывает что I-кадр, S-кадр или U-кадр используется. Также это поле содержит номер последовательности кадра и его тип (например, приёмник готов или окончание соединения). Длинна управляющих кадров различна и зависит от его типа.
  • Data - содержит информацию верхнего уровня - инкапсулированный PLP пакет.
  • FCS - отвечает за контроль ошибок и целостность передаваемых данных.

Кадр LAPB включает заголовок, окончание и упакованные данные
Рисунок 6. Кадр LAPB включает заголовок, окончание и упакованные данные

Формат адреса X.121.

Адреса X.121 используются в протоколе X.25 PLP в режиме установки соединения для установления коммутируемого виртуального канала. Формат адреса X.121 показан на рисунке 7.

Поле адреса X.121 включает международный номер в службе данных (IDN), который состоит из двух полей: кода идентификации сети данных (DNIC) и национального номера терминала (NTN).

Поле DNIC необязательно, оно показывает PSN в которой расположен адресуемый DTE. Это поле иногда опускается при вызовах внутри одной PSN. DNIC состоит из двух частей: Country и PSN. Поле Country указывает страну, в которой расположена адресуемая PSN. Поле PSN указывает на PSN, в которой расположен адресуемый DTE.

Поле NTN определяет для какого DTE в PSN предназначен пакет. Это поле переменной длинны.


Адрес X.121
Рисунок 7. Адрес X.121

Выводы.

X.25 - это стандарт протокола ITU-T, который определяет как устанавливаются и поддерживаются соединения между пользовательскими и сетевыми устройствами наиболее эффективно несмотря на тип систем подключённых к сети. Устройства X.25 - терминальное оборудование (DTE), оборудование передачи данных (DCE) и коммутаторы пакетов (PSE). Соединения X.25 на линиии связи бывают двух типов - коммутируемый виртуальный канал (SVC) и постоянный виртуальный канал (PVC). X.25 использует следующие три потокола, которые соответствуют трём нижним уровням эталонной модели OSI:

  • На сетевом уровне протокол пакетного уровня (PLP)
  • Сбалансированная процедура доступа к каналу (LAPB) на канальном уровне
  • X.21bis, EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, EIA-530 и G.703 на физическом уровне

Вопросы для повторения.

В - В каких типах сетей обычно используется протокол X.25?
A - В основном, протокол X.25 используется в пакетных сетях операторов связи, например, в телефонных компаниях.

В - Как называются основные три группы, на которые разделяются устройства X.25?
A - Терминальное оборудование (DTE), оборудование передачи данных (DCE) и коммутаторы пакетов (PSE).

В - Каковы три основные функции ПАД (PAD)?
A - Буферирование, ассемблирование пакетов и дизассемблирование пакетов.

В - Как назваются протоколы стека X.25 и каким уровням эталонной модели OSI они соответвтуют?
A - Протокол пакетного уровня (PLP) на сетевом уровне; сбалансированная процедура доступа к каналу (LAPB) на канальном уровне; X.21bis, EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, EIA-530 и G.703 на физическом уровне.

Спасибо, что выбрали RigWEB!