5.5.2. «Чистые» ip-сети
«Чистые» IP-сети отличаются от многослойных тем, что не имеют под уровнем IP (рис.5.3.) другой сети с коммутацией пакетов (ATM/FR), и IP-маршрутизаторы связываются между собой выделенными каналами (физическими или соединениями PDH/SDH/DWDM) (рис.5.4) [1].
IP
SDH/PDH
DWDM
Рис.5.4. Структура «чистой» IP-сети
В такой сети цифровые каналы по-прежнему образуются инфраструктурой двух нижних уровней, а этими каналами непосредственно пользуются интерфейсы IP-маршрутизаторов без какого-либо промежуточного уровня. Вариант IP-сети, когда IP-маршрутизатор использует каналы, образованные в сети SONET/SDH, получил название пакетной сети, работающей поверх SONET (Packet Over SONET, POS).
«Чистая» IP-сеть может успешно применяться для передачи чувствительного к задержкам трафика современных приложений в двух случаях:
если IP-сеть работает в режиме низкой нагрузки, поэтому сервисы всех типов не задерживаются очередями, а сеть не требует применения методов поддержки параметров QoS;
если слой IP обеспечивает поддержку параметров QoS собственными средствами за счет применения новых специальных механизмов (IntServ или DiffServ).
Чтобы маршрутизаторы «чистой» IP-сети могли использовать цифровые каналы, на этих каналах должен работать какой-либо протокол канального уровня. Существует несколько протоколов канального уровня, специально разработанных для соединений «точка-точка» ГС. В эти протоколы встроены полезные при работе в ГС процедуры:
управление потоком данных;
взаимная аутентификация удаленных устройств для защиты от «ложного» маршрутизатора, перехватывающего и перенаправляющего трафик для его прослушивания;
автоматическое предварительное согласование параметров обмена данными на канальном и сетевом уровнях – при удаленном взаимодействии, когда два устройства расположены в разных городах.
Из набора существующих протоколов «точка-точка» протокол IP сегодня использует два семейства протоколов: высокоуровневого управления линией связи (High-level Data Link Control, HDLC) и PPP. Известен и устаревший межсетевой протокол для последовательного канала SLIP, который долгое время был основным протоколом удаленного доступа индивидуальных клиентов к IP-сети через телефонную сеть. Но сегодня он уже полностью вытеснен протоколом PPP [1, 5]. Далее рассмотрим особенности упомянутых протоколов.
5.5.3. Протокол slip
Протокол SLIP был разработан в начале 80-х годов и стал первым стандартом де-факто, позволяющим устройствам, соединенным последовательной линией связи, работать по протоколам TCP/IP. Ввиду его функциональной простоты SLIP используется в основном на коммутируемых каналах связи, хотя применим и для выделенных. SLIP выполняет единственную функцию – он позволяет в поступающем потоке битов распознать начало и конец IP-пакета (другие протоколы сетевого уровня не поддерживает). Для этого SLIP использует специальный символ END, равный C016 (рис.5.5). А если байт данных случайно окажется равным END, он заменяется парой байтов: символом ESC (DB16) и кодом DC16. Если же байт данных случайно совпадет с ESC, он заменяется парой байтов: символом ESC (DB16) и кодом DD16 , как показано на рис.5.5 [1].
Хотя в спецификации SLIP не определена максимальная длина передаваемого пакета, реальный размер IP-пакета не должен превышать 1006 байтов (как изначально в BSD UNIX). Но большинство современных реализаций позволяют администратору самому установить размер пакета, по умолчанию устанавливая 1500 байтов.
Рис.5.5. Работа протокола SLIP и замены непригодных байтов
Для установления связи по протоколу SLIP компьютеры должны знать IP-адреса друг друга. Но иногда IP-адрес требуется передать, например, от маршрутизатора хосту. В протоколе SLIP нет механизмов обмена адресной информацией. Это ограничение не позволяет использовать SLIP для некоторых видов сетевых служб.
Другой недостаток SLIP – отсутствие индикации типа протокола, пакет которого инкапсулируется в SLIP-пакет. Поэтому через последовательную линию по протоколу SLIP можно передавать трафик лишь одного сетевого протокола – IP.
При работе с реальными телефонными линиями, зашумленными и поэтому искажающими пакеты при пересылке, требуются процедуры обнаружения и коррекции ошибок. А в протоколе SLIP такие процедуры не предусмотрены. Эти функции обеспечивают протоколы вышележащих уровней: IP проводит тестирование целостности пакета по заголовку IP, а транспортный протокол UDP или TCP проверяет целостность всех данных по контрольным суммам.
Низкая пропускная способность последовательных линий связи вынуждает сокращать время передачи пакетов, уменьшая объем содержащейся в них служебной информации. Эта задача решается с помощью протокола «сжатый SLIP» (Compressed SLIP, CSLIP), поддерживающего сжатие заголовков пакетов. Появление CSLIP объясняется тем фактом, что при использовании программ типа Telnet, Rlogin и других для пересылки одного байта данных требуется переслать 20-байтовый заголовок IP-пакета и 20-байтовый заголовок TCP-пакета (итого 40 байтов). CSLIP сжимает их вместе до 3-5 байтов. Большинство современных реализаций SLIP поддерживает спецификацию CSLIP [1, 5].