Введение в сетевые технологии. Соединение точка-точка

Соединение точка-точка обеспечивает единственную связь от клиента к отдаленной сети.

Связь точка-точка (или последовательная линия) может подключить два географически отдаленных хоста. Соединение точка-точка обычно арендуются у провайдера и поэтому часто называются арендованными каналами. Для соединения точка-точка, провайдер выделяет канал определенной пропускной способности. Провайдер будет, однако, еще использовать технологии мультиплексирования в пределах сети. Арендованный канал соединяется с сетью провайдера через DSU/CSU.
DSU(Digital Service Unit) модуль цифрового сервиса - пользовательское устройство, взаимодействующее с цифровым устройством, таким как CSU. DSU конвертирует пользовательские данные в биполярный формат для передачи.
CSU(Channel Service Unit) устройство обслуживания канала - оборудование, устанавливаемое на стороне заказчика (потребителя услуг), для подключения к линиям телефонной компании. Устройства CSU обеспечивают диагностику и защиту сети.
DSU/CSU - Внешнее устройство, объединяющее в себе возможности DSU и CSU и обеспечивающее подключение оборудования к цифровым системам.

Протокол HDLC

Бит - ориентированный протокол предусматривает передачу информацию в виде потока битов, не разделяемых на байты. Поэтому для разделения кадров используются специальные последовательности - флаги. В начале кадра ставится флаг открывающий, а в конце - флаг закрывающий.
Бит - ориентированный протокол удобен относительно коммуникационной среды, так как канал связи как раз ориентирован на передачу последовательности битов. Потенциально бит - ориентированный протоколы являются более скоростными по сравнению байт - ориентированными, что обусловливает их широкое распространение в современных вычислительных сетях.
Типичным представителем группы бит - ориентированных протоколов являются протокол HDLC (High - livel Data Link Control - высший уровень управления каналом связи) и его подмножество. Протокол HLDC управляет информационным каналом с помощью специальных управляющих кадров, в которых передаются команды.
Информационные кадры нумеруются. Кроме того, протокол HDLC позволяет без получения положительной квитанции передавать до трех - пяти кадров. Положительная квитанция, полученная, например, на третий кадр, показывает, что два предыдущих приняты без ошибок и необходимо повторить передачу только четвертого и пятого кадров. Такой алгоритм работы и обеспечивает высокое быстродействие протокола.
Различные промышленные фирмы пользуются своими производными от протокола HDLC. Протокол Cisco HDLC не совместим с разновидностями этого протокола от других фирм. Поэтому, когда необходимо обеспечить совместимость должен использоваться протокол PPP.

Протокол канала связи с непосредственным соединением (Point-to-Point Protocol)

Основная функция PPP - управление передачей данных по выделенным или коммутируемым линиям связи.
PPP обеспечивает стандартный метод взаимодействия двух узлов сети. Предполагается, что обеспечивается двунаправленная одновременная передача данных. Данные "нарезаются" на фрагменты, которые называются пакетами. Пакеты передаются от узла к узлу упорядоченно. В отличии от SLIP, PPP позволяет одновременно передавать по линии связи пакеты различных протоколов. Кроме того, PPP предполагает процесс автоконфигурации обоих взаимодействующих сторон. Собственно говоря, PPP состоит из трех частей: механизма инкапсуляции (encapsulation), протокола управления соединением (link control protocol) и семейства протоколов управления сетью (network control protocols).

Компоненты PPP

РРР обеспечивает метод передачи дейтаграмм через последовательные каналы связи с непосредственным соединением. Он содержит три основных компонента:

Алгоритм работы

Для того чтобы организовать связь через канал связи с непосредственным соединением, инициирующий РРР сначала отправляет пакеты LCP для выбора конфигурации и (факультативно) проверки канала передачи данных. После того, как канал установлен и пакетом LCP проведено необходимое согласование факультативных средств, инициирующий РРР отправляет пакеты NCP, чтобы выбрать и определить конфигурацию одного или более протоколов сетевого уровня. Как только конфигурация каждого выбранного протокола определена, дейтаграммы из каждого протокола сетевого уровня могут быть отправлены через данный канал. Канал сохраняет свою конфигурацию для связи до тех пор, пока явно выраженные пакеты LCP или NCP не закроют этот канал, или пока не произойдет какое-нибудь внешнее событие (например, истечет срок бездействия таймера или вмешается какой-нибудь пользователь).
Link Control Protocol (LCP) может согласовывать модификации стандартной структуры блока данных РРР. Однако модифицированные блоки данных всегда будут четко различимы от стандартных блоков данных.
Фаза Dead начинает и заканчивает процесс связи. В случае появления внешнего события (например, готовность аппаратного обеспечения осуществить связь) будет инициирована фаза Establish, в которой происходит согласование различных параметров соединения (обмен пакетами LCP). В случае невозможности согласовать некоторый параметр процесс прервется и протокол перейдет в состояние Dead. Если же все необходимые параметры согласованы, будет инициирована фаза Authenticate, в которой проводится проверка на подлинность участников сеанса (если таковая требуется). В случае неудачной аутентификации будет инициирована фаза Terminate, подготавливающая разрыв соединения. Если же фаза Authenticate прошла успешно, протокол переходит к фазе Network. В этой фазе осуществляется пересылка данных в соответствии с ранее сконфигурированными параметрами связи (в частности - типом сетевого протокола). Фаза Network начинается с того, что каждый протокол сетевого уровня (например, IP или IPX) конфигурирует различные параметры (скажем, согласует алгоритм сжатия заголовка пакета, обменивается адресной информацией) с помощью соответствующих протоколов Network Control Protocol (например, IP Control Protocol или IPX Control Protocol). Фаза Terminate (используется по окончании передачи кадров или в случае возникновения каких-либо ошибок) прерывает передачу кадров и переводит протокол РРР в состояние Dead.

Структура кадра протокола PPP

РРР использует принципы, терминологию и структуру блока данных процедур HDLC (High Level Data Link Control)

1 байт	1 байт	1 байт	2 байта	(до 1500 байтов)	2 байта	1 байт
Flag	Address	Control	Protocol	Information	CRC	Flag
(7E)	(FF)	(03)				(7Е)

Длина последовательности "флаг" равна одному байту; она указывает на начало или конец блока данных. Эта последовательность состоит из бинарной последовательности 01111110.

Длина поля "адрес" равна 1 байту; оно содержит бинарную последовательность 11111111, представляющую собой стандартный широковещательный адрес. РРР не присваивает индивидуальных адресов станциям, то есть содержимое поля "адрес" никогда не изменяется.

Поле "управление" составляет 1 байт и содержит бинарную последовательность 00000011, которая требует от пользователя передачи информации непоследовательным кадром. Предусмотрены услуги без установления соединения канала связи, аналогичные услугам LLC Type 1.

Длина поля "протокол" равна 2 байтам; его значение идентифицирует протокол, заключенный в информационном поле блока данных.

Значения поля Protocol и соответствующие им пакеты
Значение поля Protocol	Тип пакета
0021	IP
0023	ISO CLNP
0025	Xerox NS IDP
0027	DECnet Phase IV
0029	Apple Talk
002В	IPX
002D	Van Jacobson Compressed TCP/IP 1
002F	Van Jacobson Compressed TCP/IP 2
8021	IP Control Protocol
8023	ISO CLNP Control Protocol
8025	Xerox NS IDP Control Protocol
8027	DECnet Phase IV Control Protocol
8029	Apple Talk Control Protocol
802B	IPX Control Protocol
C021	Link Control Protocol
C023	User/Password Authentication Protocol

Длина поля "данные" - от нуля и больше; оно содержит дейтаграмму для протокола, заданного в поле протокола. Максимальная длина умолчания информационного поля равна 1500 байтам. В соответствии с априорным соглашением, разрешающие реализации РРР могут использовать другие значения максимальной длины информационного поля. Если при синхронном типе связи в поле "данные" появляется байт со значением 7E (значение байта-флага), то ситуация обрабатывается на аппаратном уровне с помощью техники вставки битов (bit stuffing). При асинхронном (стартстопном)типе связи ситуации, когда между байтами-флагами появляются байты со значениями 7E или 7D (значение символа Esc - escape) и значениями меньшими 20 (управляющие символы ASCII), обрабатываются при помощи составных последовательностей. Байт 7E передается как двухбайтовая последовательность 7D,5E; байт 7D - как последовательность 7D,5D; байты XX со значениями меньшими 20 - как XX, 01.

Поле "проверочная последовательность блока данных" (контрольная сумма) обычно составляет 16 бит (два байта). В соответствии с априорным соглашением, разрешающие реализации РРР могут использовать 32-х битовое (четырехбайтовое) поле CSC, чтобы улучшить процесс выявления ошибок.

Протокол управления канала связи PPP (LCP)

LCP обеспечивает метод организации, выбора конфигурации, поддержания и окончания работы канала с непосредственным соединением. Процесс LCP проходит через 4 четко различаемые фазы:

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.