В рубрику "ИТ-интеграция" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Как известно, протокол IPv4, имеющий 32-разрядный адрес, ввиду исчерпания свободных адресов (из общего числа 4,2 млрд) был дополнен протоколом IPv6, имеющим 128-разрядный IP-адрес.
При этом для всех стран, внедряющих Интернет вещей, использование протокола IPv6 является обязательным и неоспоримым условием.
Модернизация Интернета, связанная с внесением протокола IPv6 как в ПО маршрутизаторов, так и в ПО пользовательских ПК, представляет собой длительный и дорогой процесс.
По статистике, проводимой компанией Google, к настоящему времени доля пользователей IPv6 в США – 25%, в Германии – 23%, в Японии – 10%, во Франции – 6%, а в России – 0,79%.
В этой связи оправданны попытки найти новое (инновационное) решение по созданию Единого информационного пространства всего мира, что необходимо для успешной реализации четвертой технологической революции в каждой стране.
В настоящее время это решение существует, но прежде полезно вернуться к истории создания компьютерных сетей.
В 1961 г. Л. Клейнроком была предложена технология коммутации пакетов – протокольных блоков данных (PDU), в которых указывались как адрес назначения, так и адрес отправителя.
При этом для обеспечения надежной передачи данных от отправителя к получателю организуется сеть радиально-узловой ячеистой структуры (Mesh-топология), в которой при выходе из строя линии связи или узла коммутации может быть использован обходной маршрут.
К этому времени широкое распространение получили системы удаленной обработки, которая обеспечивалась путем передачи данных между ЭВМ и терминалами с помощью кадров (Frame), в которых указывался только один 8-разрядный адрес терминала.
Поэтому ввиду громадных средств, вложенных в аппаратно-программные средства передачи данных, было принято простое решение – инкапсулировать пакет в информационное поле кадра.
Впервые эта технология была реализована в сети военного назначения ARPANET (США), затем в стандарте Х.25, а в дальнейшем была определена как второй и третий уровни 7-уровневой модели ISO/OSI.
В сети Интернет это протоколы: Point to Point Protocol (PPP) – второй уровень, а Internet Protocol (IP) – третий уровень модели ISO/OSI.
Реализация технологий VoIP и VideoIP, а также проникновение интернет-технологий во все сферы общественной деятельности были определены как стратегия All-over-IP.
Однако апологеты протокола IP не учли объективного наличия так называемой S-кривой технического прогресса, в соответствии с которой еще в 1980 г. появился протокол Ethernet (EEE802.3), в котором второй и третий уровни модели ISO/OSI были объединены в одном протокольном блоке данных (PDU).
При этом каждому ПК присваивается 48-разрядный МАС-адрес на физическом уровне, либо в сетевой интерфейсной карте (NIC), либо в однокристальном микроконтроллере Ethernet, который был реализован в микросхеме размером менее 1 кв. дюйма.
При наличии звуковой и видеокарты ПК превращается в новое мультисервисное устройство связи – Triple Play PC.
В настоящее время уже реализован коммутируемый Ethernet, в рамках которого в коммутаторах производится ретрансляция кадров Ethernet на основе анализа 48-разрядного МАС-адреса (при полном отсутствии протокола IP).
При этом связь между ПК производится с использованием всего стека протоколов, в том числе IEEE 802.20 – LLC (управление логическим каналом), в котором обеспечивались транспортные функции (четвертый уровень модели ISO/OSI):
В соответствии со стандартом 802.2 уровень управления логическим каналом LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур:
В силу того, что передача кадра и его коммутация (ретрансляция) в узлах сети производится на втором (физическом) уровне, этот процесс может быть реализован аппаратным способом (в темпе приема), что является главным преимуществом сети Ethernet по сравнению с сетями, обеспечивающими коммутацию пакетов.
Вторым преимуществом является наличие 48-разрядного МАС-адреса, что (теоретически) позволяет адресовать в Едином информационном пространстве десятки триллионов объектов.
Третьим (но не менее важным) преимуществом протокола Ethernet является возможность изменять МАС-адрес при проектировании конкретной локальной сети, для чего необходимо поставить 47 бит МАС-адреса в положение 1.
Изменение MAC-адреса производится с помощью утилиты SMAC (входящей в состав операционной системы), но при этом необходимо сохранить уникальный 24-разрядный код, присваиваемый IEEE каждому производителю, который станет “групповым адресом” для всех ПК данной локальной сети.
Необходимо сделать предварительное замечание: в системах связи общего пользования должна быть организована связь в различных населенных пунктах, в которых число жителей изменяется в широких пределах, от нескольких сотен до десятков миллионов. Хорошим примером решения данной проблемы является система организации телефонной связи на основе декадно-шаговой АТС, которая имеет иерархическую структуру, что нашло отражение и в присвоении каждому телефонному аппарату номера, который состоит из двух частей:
При этом подключение осуществляется вручную с помощью дискового номеронабирателя, с помощью которого через медную пару “последней мили” посылаются электрические импульсы, управляющие передвижением декадно-шаговых искателей.
Аналогично новый MAC-адрес ПК в локальной сети будет включать (см. рис. 1):
Локальные сети будут построены с помощью иерархии коммутирующих мультиплексоров (SwipleX-SX), которые не имеют мировых аналогов (патент РФ № 215 9511) и реализуются чисто аппаратно (см. рис. 2) на основе программируемых логических интегральных схем (FPGA).
В каждом из коммутирующих мультиплексоров создаются два канала: “восходящий” (к серверу) и “нисходящий” (от сервера).
В “восходящем” канале в буферном ЗУ обеспечивается предварительная параллельная буферизация поступающих кадров Ethernet от десяти входящих каналов со скоростью СМбит/с при последующей организации их передачи в выходной канал со скоростью 10 СМбит/с по дисциплине FIFO – “первым пришел – первым вышел”.
В “нисходящем” канале кадр Ethernet, поступающий со скоростью 10 СМбит/с, направляется (в соответствии с адресом назначения) к одной из 10-буферной ЗУ, после чего кадр передается со скоростью СМбит/с (С = 1, 10, 100, 1000).
Иерархия коммутирующих мультиплексоров позволит строить локальные сети на 10/100/1000/ 10 000 абонентов со скоростями передачи 1/10/100/1000 Мбит/с.
Необходимо отметить, что реальное существование всемирной сети Интернет позволяет осуществить “глобальный симбиоз”, дающий возможность пойти по пути простого сложения сетей: Internet + Ethernet = InterEthernet, что позволит значительно ускорить построение сети Inter-Ethernet – новой глобальной мультисервисной системы связи XXI века.
Этот процесс возможен при разделении сети Интернет на внешнюю и внутреннюю сети, что позволит использовать единственный публичный адрес IPv4 для выхода в Интернет всем объектам внутренней сети. Это возможно сделать в рамках технологии PAT (Port Address Translation), регламентируемой рекомендацией RFC 1918.
Данный подход будем использовать с той лишь разницей, что внутренней сетью Интернета будет локальная мультисервисная сеть связи (ЛМСС), реализованная по протоколу 802.3/802.2, где каждый ПК имеет один физический 48-разрядный МАС-адрес и при этом число ПК и других объектов (“вещей” и различных датчиков) в ЛМСС может достигать многих сотен и даже тысяч.
Полную версию статьи
читайте на сайте
tssonline.ru
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #4, 2018
Посещений: 2128
Автор
| |||
В рубрику "ИТ-интеграция" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
