Оптимальне управління діяльністю авіакопанії засобами гетерогенних комп’ютерних мереж

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Оптимальне управління діяльністю авіакопанії засобами гетерогенних комп’ютерних мереж

Оптимальне управління діяльністю авіакопанії засобами гетерогенних комп’ютерних мереж

Вступ

Зараз, в умовах багатократних інформаційних потоків, що зростають щороку, вже практично неможливо уявити чітку взаємодію банківських структур, торгових і посередницьких фірм, державних установ і інших організацій без сучасної обчислювальної техніки і комп'ютерних мереж. Інакше довелося б містити гігантський штат обробників паперових документів і кур'єрів, причому надійність і швидкість функціонування такої системи все одно була б модемним зв'язком, що значно нижче надавався, і комп'ютерними мережами. Адже кожна хвилина затримки в пересилці важливих інформаційних повідомлень може вилитися у вельми відчутні грошові втрати і іміджеві крахи.

Результатом еволюції комп'ютерних технологій з'явилися гетерогенні комп'ютерні мережі (ГКМ) на основі обчислювальних мереж. Обчислювальна мережа - це складний комплекс взаємозв'язаних і погоджено функціонуючих програмних і апаратних компонентів.

Комплекс апаратний - програмних засобів мережі може бути описаний багаторівневою моделлю.

У основі будь-якої мережі лежить апаратний шар, який включає комп'ютери різних класів. Набор комп'ютерів в мережі повинен відповідати набору різноманітних завдань, що вирішуються мережею.

Другий шар складає різноманітне мережеве устаткування, необхідне для створення локально-обчислювальних мереж, і комунікаційне устаткування для зв'язку з глобальними мережами. Комунікаційні пристрої грають не менш важливу роль, чим комп'ютери, які є основними елементами по обробці даних.

Третім шаром є операційні системи, які складають програмну основу мережі. При побудові мережевої структури важливо враховувати наскільки ефективно дана операційна система може взаємодіяти з іншими операційними системами мережі, наскільки вона здатна забезпечити безпеку і захист даних і так далі

Самим верхнім шаром мережевих засобів є різні мережеві застосування, такі як мережеві бази даних, поштові системи, засоби архівації даних і ін. Важливо знати сумісність різних мережевих застосувань.

В даний час використання ГКМ дає підприємству численні можливості. Кінцевою метою використання обчислювальних мереж на підприємстві є підвищення ефективності його роботи, яке може виражатися, наприклад, в збільшенні прибутку підприємства. Якщо ж розглядати питання впровадження ГКМ в роботу установ (з урахуванням появи нових можливостей у підприємства) більш глибоко, то з цього витікають ще декілька переваг.

Останнім часом почав переважати інший спонукальний мотив розгортання мереж, набагато важливіший, ніж економія засобів при розділенні дорогих ресурсів. Цим мотивом стало прагнення забезпечити користувачам мережі оперативний доступ до обширної корпоративної інформації.

Використання мережі приводить до вдосконалення комунікацій, тобто до поліпшення процесу обміну інформацією і взаємодії між співробітниками підприємства, а також його клієнтами і постачальниками. Мережі знижують потребу підприємств в інших формах передачі інформації, таких як телефон або звичайна пошта. Часто обчислювальні мережі на підприємстві розгортаються із-за можливості організації електронної пошти.

Безумовно, ГКМ мають і свої проблеми (складнощі з сумісністю програмного забезпечення, проблеми з транспортуванням повідомлень по каналах зв'язку з урахуванням забезпечення надійності і продуктивності), але головним доказом ефективності є безперечний факт їх повсюдного розповсюдження. Все більше і більше з'являються крупні мережі з сотнями робочих станцій і десятками серверів.

Виходячи з цього, тема даної роботи «Оптимальне управління діяльністю авіакопанії засобами гетерогенних комп'ютерних мереж» є актуальною.

Метою дипломного проектування є набуття практичних навиків в проектуванні обчислювальних мереж масштабу крупного підприємства, закріплення теоретичних знань по дисциплінах підготовки спеціальності «Комп'ютерні системи і мережі».

Виходячи з мети роботи, завданнями дослідження є:

1. Розподіл всіх апаратних засобів ГКМ авіакомпанії, у тому числі і у філіях, по відділах.

2. Вибір і обґрунтування операційної системи, використовувану в ГКМ, мережевої операційної системи, СУБД, бухгалтерських програм, програмного забезпечення управління авіакомпанії і так далі.

3. Визначення числа і типів серверів, використовуваних в авіакомпанії, а також місць їх розташування.

4. Вибір і обґрунтування типів каналів зв'язку між корпусами, між центральним офісом і філіями авіакомпанії.

5. Вибір активного комунікаційного устаткування для проектування мережі і визначення місця їх розташування.

6. Розробка структурної схеми обчислювальної мережі ГКМ авіакомпанії (всі відділи, розміщення хостов, лінії зв'язку між ними, розташування серверів і так далі).

1. Аналіз технологій гетерогенних комп'ютерних мереж

1.1 Технології комп'ютерних мереж масштабу підприємства

Обчислювальні мережі набули поширення при появі міні-комп'ютерів, порівняно низька вартість яких дозволила багатьом підприємствам і організаціям встановлювати в одній будівлі декілька таких комп'ютерів. Локальні обчислювальні мережі об'єднують комп'ютери однієї будівлі або декілька будівель в єдину мережу, при цьому технології локальних мереж забезпечують економічне з'єднання комп'ютерів за рахунок використання стандартних топологій і якісних кабельних систем. В результаті селекції, проведеною практикою, в арсеналі розробника залишилося декілька базових технологій, на основі яких працюють переважна більшість локальних сучасних мереж: Fast Ethernet і FDDI.

1.1.1 Технологія Fast Ethernet

Fast Ethernet використовує метод передачі даних CSMACD-доступ до середовища з контролем тієї, що несе і виявленням колізій. Fast Ethernet використовує розмір пакету 15160 байт. Крім того, Fast Ethernet накладає обмеження на відстань між пристроями, що підключаються, - не більше 100 метрів. Для того, щоб понизити перевантаження, мережі стандарту Fast Ethernet розбиваються на сегменти, які об'єднуються за допомогою мостів і маршрутизаторів. Сьогодні при побудові центральної магістралі, об'єднуючої сервери, використовують комутовані Fast Ethernet. Fast Ethernet-комутатори можна розглядати як високошвидкісні багато портові мости, які в стані самостійного визначити, в який з його портів адресований пакет. Комутатор проглядає заголовки пакетів і таким чином складає таблицю, що визначає, де знаходиться той або інший абонент з такою фізичною адресою. Це дозволяє обмежити область розповсюдження пакету і понизити вірогідність переповнювання, посилаючи його тільки в потрібний порт. Тільки широкомовні пакети розсилаються по всіх портах. Офіційний стандарт 803.u встановив три різні специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet.

100BASE-TX - для двохпарного кабелю на неекранованій витій парі UTP категорії 5 або екранованій витій парі STP Type1;

Стандарт 100BaseTX вимагає застосування двох пар UTP або STP. Одна пара служить для передачі, інша - для прийому. Цим вимогам відповідають два основні кабельні стандарти: EIA/TIA-568 UTP Категорії 5 і STP Типу 1 компанії IBM. У 100BaseTX привабливе забезпечення повнодуплексного режиму при роботі з мережевими серверами, а також використання всього два з чотирьох пар восьмижильного кабелю - дві інші пари залишаються вільними і можуть бути використані надалі для розширення можливостей мережі.

Недоліки: цей кабель дорожчий за інші восьмижильні кабелі, крім того, для роботи з ним потрібне використання пробійних, роз'ємів і комутаційних панелей, що задовольняють вимогам Категорії 5. Потрібно додати, що для підтримки повнодуплексного режиму слід встановити повнодуплексні комутатори.

100Base-T4 - для чотирипарного кабелю на неекранованій витій парі UTP категорії 3, 4 або 5;

100BASE-T4 є розширенням стандарту 10Base-T з пропускною спроможністю від 10 М бит/с до 100 Мбіт/с. Стандарт 100Base-T включає протокол обробки множинного доступу з пізнанням тієї, що несе і виявленням конфліктів CSMA/CD. У 100Base-T4 використовуються всі чотири пари восьмижильного кабелю: одна для передачі, інша для прийому, а що залишилися дві працюють як на передачу, так і на прийом. Таким чином, в 100Base-T4 і прийом, і передача даних можуть здійснюватися по трьом парам. Розкладаючи 100 Мбіт/с на три пари. 100Base-T4 зменшує частоту сигналу, тому для його передачі досить і менш високоякісного кабелю. Для реалізації мереж 100Base-T4 підійдуть кабелі UTP Категорій 3 і 5, так само як і UTP Категорії 5 і STP Типу 1.В 10Base-T відстань між концентратором і робочою станцією не повинна перевищувати 100 метров. Оскільки сполучні пристрої (повторители) вносять додаткові затримки, реальна робоча відстань між вузлами може опинитися ще менше.

Недоліки ж полягають в тому, що для 100Base-T4 потрібно всі чотири пари і що повнодуплексний режим цим протоколом не підтримується.

100BASE-FX - для багатомодового оптоволоконного кабелю, використовуються два волокна.

Fast Ethernet включає також стандарт для роботи з багатомодовим оптоволокном з 62.5-мікронним ядром і 125-мікронною оболонкою. Стандарт 100BaseFX орієнтований в основному на магістралі - на з'єднання повторителей Fast Ethernet в межах однієї будівлі. Традиційні переваги оптичного кабелю властиві і стандарту 100BaseFX: стійкість до електромагнітних шумів, покращуваний захист даних і великі відстані між мережевими пристроями.

1.1.2 Gigabit Ethernet

Унаслідок зростання інформаційних потоків виникла потреба в збільшенні швидкості передачі стандарту Ethernet. Була запропонована специфікація Gigabit Ethernet, прийнята до розробки комітетом IEEE 802.3. У травні 1996 року декілька крупних виробників мережевого устаткування, таких як 3Com, Cisco, Bay Networks, Compaq і Intel, організували Gigabit Ethernet Alliance. Спочатку до складу Альянсу увійшло 11 компаній. На початок 1998 року Альянс включав вже більше 100 компаній.

Gigabit Ethernet використовує той же протокол передачі CSMA/CD, що і його попередники Ethernet і Fast Ethernet. Цей протокол визначає максимальну довжину сегменту. Мінімальний розмір кадру CSMA/CD в специфікації 802.3 дорівнює 64 байтам. Саме мінімальний розмір кадру визначає максимальна відстань між станціями. Ця відстань також називається діаметром колізійного домена. Час передачі такого кадру дорівнює 51,2 мкс або 512 ВТ (bit time - час, необхідний для передачі одного біта). Тому час, за який сигнал досягає видаленого вузла і повертається назад, не повинен перевищувати 512 ВТ. Цей час визначає максимальну довжину мережі Ethernet.

У разі Fast Ethernet швидкість передачі зростає, а час трансляції кадру зменшується до 5,12 мкс. Для виявлення всіх колізій до кінця трансляції кадру необхідно або збільшувати довжину кадру, або зменшувати максимальну довжину сегменту. У Fast Ethernet був залишений такий же мінімальний розмір кадру, як і в Ethernet. При цьому сумісність була збережена, але діаметр колізійного домена значно зменшився. У разі Gigabit Ethernet швидкість передачі зростає вдесятеро. Відповідно, зменшується час передачі пакету аналогічної довжини. Якщо залишити мінімальний розмір кадру без змін, то максимальна довжина сегменту зменшиться до 20 метрів.

В цьому випадку устаткування не знаходить широкого застосування, як і трапилося із стандартом 1000Base-CX. Тому було ухвалено рішення збільшити час трансляції кадру 4096 ВТ. Це в 8 разів більше, ніж у разі Fast Ethernet. Проте мінімальний розмір кадру для сумісності з попередніми стандартами був залишений колишнім. Замість збільшення розміру кадру до нього було додано додаткове поле, назване «розширення носія» (carrier extension). Розширення носія не несе в собі службової інформації. Воно призначене для заповнення каналу і збільшення діаметру колізійного домена.

Якщо розмір кадру менше 512 байт, то поле розширення доповнює його до 512 байт. Якщо ж розмір кадру перевищує 512 байт, то поле розширення не додається. У такого рішення існує один крупний недолік: велика частина смуги пропускання каналу витрачається даремно, особливо при передачі великого числа коротких кадрів. Тому компанією Nbase Communications була запропонована технологія, названа «пакетна перевантаженість» (packet bursting). Сенс її в наступному. Якщо у станції є декілька коротких кадрів, то перший з них доповнюється полем розширення носія до 512 байт і відправляється. Подальші кадри посилаються услід з мінімальною міжкадровою відстанню 96 байт, яке заповнене символами розширення. В результаті ніяке інший пристрій не може уклинитися в чергу до закінчення передачі всіх наявних пакетів. Максимальний розмір подібної «черги» складає 1518 байт. Тому колізія може виникнути тільки на етапі передачі першого оригінального кадру, доповненого розширенням носія. Завдяки цьому збільшується продуктивність мережі, особливо при великих навантаженнях.

В даний час виробники випускають повний спектр устаткування Gigabit Ethernet: мережеві адаптери, комутатори, концентратори, конвертори. Через те, що стандарт для оптичного волокна був прийнятий на рік раніше, велика частина устаткування, що випускається сьогодні, має інтерфейси для оптичного волокна.

Основні труднощі при використанні Gigabit Ethernet пов'язані з виникненням диференціальної затримки сигналів в багатомодових волоконних кабелях. В результаті виникають порушення синхронізації сигналу, що обмежують максимальну відстань, на яку можуть передаватися дані по Gigabit Ethernet.

У Gigabit Ethernet з урахуванням кодування по схемі 8B/10B ми отримуємо швидкість передачі даних в 1 Гбіт/с.

Специфікація Gigabit Ethernet спочатку передбачала три середовища передачі:

1000BASE-LX одномодовий і багатомодовий оптичний кабель з довгохвильовим лазером 1300 нм, для довгих магістралей, для будівель і комплексів будівель. Максимальна протяжність багатомодового кабелю 550 м, з діаметром волокна 62,5 мкм, і 550 м з діаметром волокна 50 мкм. Для одномодового з максимальною протяжність 5 км., з діаметром волокна 9 мкм.

1000BASE-SX багатомодовий оптичний кабель з короткохвильовими лазерами (850 нм) для коротких недорогих магістралей, максимальна протяженность220 м, з діаметром волокна 62,5 мкм, і 500 м з діаметром волокна 50 мкм.

1000BASE-CX симетричний екранований короткий 150-омний мідний кабель для устаткування в апаратних і серверних. Максимальна протяжність 25 м.

1000BASE-T для чотирипарних кабелів з неекранованими витими парами Категорії 5. Ця група отримала найменування 803.2ab. Максимальна протяжність 100 м.

На відміну від 100Base-T, де для передачі даних задіяно тільки дві пари, тут використовуються всі чотири пари. Швидкість передачі по одній парі складає 125 Мбіт/с, що в сумі дає 500 Мбіт/с. Для досягнення швидкості 1 Гбіт/с була використана технологія «подвійний дуплекс» (dual duplex). Суть її полягає в наступному. Зазвичай для передачі інформації по одній парі використовується один з фронтів сигналу, що розповсюджується по цій лінії. Це означає, що передача інформації може йти тільки в одному напрямі, тобто одна пара може бути використана тільки для прийому або передачі інформації. Подвійний дуплекс має на увазі використання обох фронтів сигналу, тобто передача інформації по одній парі відбувається одночасно в двох напрямах. Таким чином, пропускна спроможність однієї пари зростає до 250 Мбіт/с. Проте при цьому починають позначатися перехідні перешкоди, викликані впливом трьох сусідніх пар в чотирипарному кабелі, кількості помилок, що приводять до значного зростання, в приймачі і передавачі. Для зменшення числа помилок була запропонована п'ятирівнева імпульсно-амплітудна схема кодування PAM-5.

Широко використовуване чотирьохрівневе кодування обробляє біти, що поступають, парами. Тобто існує чотири різні комбінації: 11, 00, 10, 01. Передавач кожній парі біт може зіставити свій рівень напруги передаваного сигналу. Це дозволяє зменшити частоту модуляції з 250 до 125 Мгц. Додавання п'ятого рівня дозволяє створити надмірність коди, унаслідок чого стає можливою корекція помилок на прийомі. Це дозволяє збільшити співвідношення сигнал/шум і зменшити вплив перехідних перешкод.

Окрім перехідних перешкод із-за дуплексної передачі по чотирьох парах починають позначатися ще два параметри, не визначені раніше ні в одній специфікації. Це приведене перехідне загасання на дальньому кінці (Equal Level Far End Crosstalk - ELFEXT) і поворотні втрати (return loss). ELFEXT оцінює інтенсивність перехресних перешкод на протилежному кінці лінії з урахуванням загасання. Ця нормована величина, не залежна від довжини лінії, підлягає вимірюванню з двох сторін. Поворотні втрати характеризують відхилення хвилевого опору лінії від номіналу і є відношенням вхідного сигналу до відбитого сигналу.

1.1.3 Технологія FDDI

Одній з найбільш популярних мереж, що використовують оптичне волокно, (не рахуючи fast ethernet) є FDDI. FDDI (fiber distributed data interface, ISO 9314-1, rfc-1512-1390, -1329, -1285) стандарт американського інституту стандартів (ansi), прийнятий без зміни ISO. Протокол розрахований на фізичну швидкість передачі інформації 100 Мбіт/с і призначений для мереж з сумарною довжиною до 100 км (40 км. для мультимодових волокон) при відстані між вузлами 2 км. або більш. Частота помилок в мережі не перевищує 10-9. У FDDI використовується схема подвійного кільцевого лічильника (Рис. 1.1.3.1; буквами а, b, c, d і e позначені станції-концентратори). Кільцева схема єдине можливе рішення для оптичного волокна (не рахуючи схеми крапка-крапка). Для доступу до мережі використовується спеціальний маркер (розвиток протоколу IEEE 802.5 - Token Ring). Мережі FDDI не мають собі рівних при побудові опорних магістралей (backbone) локальних мереж, дозволяючи реалізувати принципово нові можливості - видалену обробку зображень і інтерактивну графіку. Зазвичай пристрої (DAS - dual attached station) підключаються до обох кілець одночасно. Пакети по цих кільцях рухаються в протилежних напрямах. У нормі тільки одне кільце активне (первинне), але при виникненні збою (відмова в одному з вузлів) активізується і друге кільце, що помітно підвищує надійність системи, дозволяючи обійти несправну ділянку (схема з'єднань усередині станцій-концентраторів на Рис. 1.1 є сильно спрощеною). Передбачена можливість підключення станцій і лише до одного кільця (SAS - single attached station), що помітно дешевше. До одного кільця можна підключити до 500 das і 1000 sas. Сервер і клієнт мають різні типи інтерфейсів.

Топологія зв'язків в FDDI влаштована таким чином, що відмова в будь-якому з вузлів із-за виходу з ладу устаткування або відключення живлення не приведе до розриву кільця, потік кадрів автоматично піде в обхід пошкодженої ділянки.

Рис. 1.1. Схема зв'язків в подвійному кільці FDDI

FDDI дозволяє працювати з кадрами розміром 4500 октетів, за вирахуванням місця, займаного преамбулою, залишається 4470 октетів для передачі даних. RFC-1188 резервує 256 октетів для заголовків, залишаючи для даних 4096 октетів. Маршрутизатор, що підтримує протокол FDDI має бути здатний приймати такі довгі пакети. Посилатися ж повинні дейтограми не довше 576 октетів, якщо не ясно, чи зможе адресат приймати довгі кадри.

Послуги інформаційного каналу (data link service) реалізуються через протокол IEEE 802.2 logical link control (LLC). В результаті ми маємо наступний стек протоколів (Рис. 1.2):

Рис. 1.2. Схема протокольних підрівнів для FDDI

Рівень MAC (media access control) визначає доступ до мережевого середовища, включаючи формат кадрів, адресацію, алгоритм обчислення crc і механізм виправлення помилок. Рівень PHY (physical layer protocol) задає процедуру кодування / декодування, синхронізацію, формування кадрів і ін. Як базова використовується кодування 4b/5b (перетворення 4-бітової коди в 5-бітовий), а в каналі - NRZI. Рівень PMD (physical layer medium) визначає характеристики транспортного середовища, включаючи оптичні канали, рівні живлення, регламентує частоту помилок, задає вимоги до оптичних компонентів і роз'ємів. Блок схема інтерфейсу між рівнями MAC і PHY показана на Рис. 1.3.

Рис. 1.3. Схема фізичного інтерфейсу FDDI

IP-дейтограми, ARP-запроси і відгуки, що пересилаються по мережі FDDI, повинні інкапсулюватися в пакети 802.2 LLC і SNAP (subnetwork access protocol; див. Рис. 1.4 і 1.5), а на фізичному рівні в FDDI MAC. Протокол snap повинен використовуватися з організаційними кодами, вказуючими, що SNAP-заголовок містить код Ethertype. 24-бітовий організаційний код (organization code) в snap має дорівнювати нулю, а останні 16 біт повинні відповідати Ethertype (див. assigned numbers, RFC-1700; IP=2048, ARP=2054).

Всі кадри повинні пересилатися відповідно до стандарту 802.2 LLC тип 1 (формат ненумерованої інформації, з полями DSAP (destination service access point) і SSAP (source service access point) заголовка 802.2, рівними наказаним значенням SAP (service access point) для SNAP.

Рис. 1.4. Структура деяких полів заголовків пакетів

Повна довжина LLC- і SNAP-заголовков складає 8 октетів. Десяткове значення k1 рівне 170. k2 дорівнює 0. Управляючий код дорівнює 3 (ненумерована інформація).

Для перетворення 16 - або 48-розрядної FDDI-адреса в 32-розрядну IP-адрес використовується протокол ARP. Операційний код дорівнює 1 для запиту і 2 для відгуку. Специфікація FDDI MAC визначає максимальний розмір кадру рівним 4500 октетам, включаючи 16-октетну преамбулу. Преамбула складається з код 11111, стартовий роздільник має вигляд 1100010001, а крайовий роздільник - 0110101101 (у всіх випадках застосована 5-бітова нотація). Контрольна сума CRC обчислюється для полів, починаючи з поля управління по дані включно.

Рис. 1.5. Формат пакету протоколу FDDI

Віднімаючи 8 байт LLC/SNAP заголовка, набуваємо значень максимального розміру пакету (MTU) 4470 (4478) октетів. Для сумісності розмір пакетів для IP-дейтограмм і ARP-пакетов узгоджується з вимогами конкретної мережі. FDDI реалізує маркерний доступ, формат пакету-маркера має вигляд, показаний на Рис. 1.6. Залежно від розміру кільця в нім можуть циркулювати декілька маркерів.

Рис. 1.6. Формат кадру-маркера

802.2 клас I LLC вимагає підтримки команд ненумерована інформація (UI), команд і відгуків exchange identification (XID), а також test. Станції не зобов'язані уміти передавати команди XID і test, але мають бути здатні посилати відгуки.

Командні кадри ідентифікуються по нульовому молодшому біту SSAP-адреса. Кадри-відгуки мають молодший біт SSAP-адреса рівний 1. UI-команди містять в полі LLC, що управляє, код 3.

Команди/відгуки XID мають код поля LLC, рівний 175 (значення десяткове) при значенні бита poll/final=0 або 191 при poll/final=1. Код управління LLC для команд/відгуків test дорівнює 227, якщо poll/final=0, і 243 при poll/final=1.

Відгуки і команди UI при poll=1 ігноруються. Команди UI, відмінні, що мають, від snap sap в DSAP - або SSAP-полях, не вважаються за пакети IP або ARP.

При отриманні команд XID або test має бути посланий відповідний відгук. Відгук посилається, коли DSAP рівний SNAP SAP (170), null SAP (0), або при global SAP (255). При інших DSAP відгуки не посилаються.

При посилці відгуку на команди XID або test, значення біта final відгуку має дорівнювати значенню біта poll команди. Кадр відгуку XID повинен включати інформаційне поле 802.2 XID 129.1.0, вказуюче на клас послуг 1 (що не вимагають встановлення зв'язку).

Кадри відгуку test повинні відповідати інформаційному полю кадру команди test.

Для початку передачі станція повинна отримати в своє розпорядження маркер. Якщо станція знаходиться в пасивному стані, вона передає маркер наступної станції. Але із-за великої протяжності кілець FDDI час затримки тут помітно більше, ніж у разі Token Ring. У кільці FDDI може знаходитися декілька кадрів одночасні. Станція сама видаляє кадри з кільця, послані їй самій. Всі станції повинні мати таймер обертання маркера (TRT - token rotation time), який вимірює час з моменту, коли станція останній раз приймала цей пакет. Є змінна TTRT (target token rotation time). Значення TRT порівнюється з TTRT і лише пріоритетні кадри можуть бути передані при TRT> TTRT. Звичайна передача даних контролюється таймером THT (token hold timer). Коли станція отримує маркер, вона заносить TRT в таймер THT, який починає зворотний відлік. Станція може посилати кадри до тих пір, поки THT залишається більше TTRT. Насправді THT визначає максимальне число октетів (символів), яке може бути послане станцією в рамках одного кадру (THT задає граничний час, протягом якого станція може передавати дані).

IEEE специфікує числа як послідовності битий, де молодший біт передається першим. У протоколах Інтернет порядок битий іншою, що може викликати помилки. Нижче приведена коротка табл. 1.1 відповідності для деяких з чисел.

Таблиця 1.1

Оптоволокно особливе привабливо для мереж, де ЕОМ розміщені в далеко віддалених один від одного будівлях і при високому рівні електромагнітних наведень. Оптоволокно є незамінним середовищем для широкосмугових каналів зв'язків (пригадаємо теорему Шенона). Привабливе таке середовище і з погляду надійності (бульдозери, що рвуть кабель, не в рахунок) і безпеки (відсутність зовнішніх випромінювань). Відстань між станціями при використанні такого кабелю може досягати 8-9 км. (а не 2 км., як у разі багатомодового кабелю із смугою 500МГц/км). Зарубіжні одномодові кабелі групи 1 допускають максимальну відстань між вузлами в 10 км., а групи 2 - 40 км. при смузі пропускання 1 Гбіт/с. Підключення до мережі fddi проводиться зазвичай через фотооптичні трансивери (ФОТ), які перетворять оптичний сигнал в електричний. Джерелом світла є светоизлучающий діод з довжиною хвилі 1350 або 1500 нм. Товщина передавального оптоволокна дорівнює 50/125 або 62.5/125 мікрон (чисельник - діаметр волокна, що несе світло; знаменник - зовнішній діаметр клэдинга; числа відносяться до мультимодовому волокна). При виборі того або іншого кабелю слід мати на увазі, що ослаблення більш 11дБ не допустимо, при більшому ослабленні число помилок в процесі передачі стає дуже великим. Саме це обмеження ставить верхня межа на довжину при використанні багатомодового волокна (при довжині 2 км. ослаблення досягає 10,5 дБ). Вибираючи оптичні роз'єми, потрібно пам'ятати, що хороший роз'єм не повинен вносити ослаблення більше 2 дБ. Там де це можливо, переважно зварка волокон, яка при якісного виконання вносить ослаблення сигналу не більше 0,3 дБ. На випадок виходу з ладу устаткування або відключення живлення зручно використовувати оптичні перемикачі, що обводять (але вони вносять ослаблення близько 2.5-4 дБ). При їх використанні гранична відстань між вузлами має бути скорочене більш ніж удвічі. Якщо видно, що втрати досягають критичного рівня, слід вибирати кабель з волокном 62.5/125 мікрон. При прокладці оптичного кабелю не можна допускати дуже малих радіусів перегинів (можливий обрив волокна, збільшуються втрати світла). Кабелі, що відносяться до різних кілець fddi, слід рознести, в цьому випадку один бульдозер не зможе обірвати відразу обидва кабелі.

FDDI-кадри використовують заголовки, визначувані стандартом IEEE 802.2 (LLC - logical link control), який не має поля тип, присутній в Ethernet-заголовке. FDDI і ethernet мають різний порядок передачі бітів, тому мости і маршрутизатори між FDDI і Ethernet повинні уміти виконувати відповідні перетворення. Через особливості маршрутизаторів не всі протоколи можуть бути реалізовані на стику FDDI і Ethernet (наприклад, DEC LAT працювати не буде). Для вирішення проблеми створені гібридні прилади (brouter), які для одних протоколів працюють як маршрутизатори, будучи мостами для інших. Ці прилади для одних пакетів прозорі, інші ж пересилаються з використанням інкапсуляції. Враховуючи те, що FDDI може пересилати до 400000 пакетів в секунду, схеми розпізнавання адрес моста повинна мати відповідна швидкодія.

Нетрадиційним для інших мереж є концентратор, використовуваний в FDDI. Він дозволяє підключити декілька приладів SAS-типа до стандартного FDDI-кольцу, створюючи структури типу дерева. Але такі структури несуть в собі певні обмеження на довжини мережевих елементів, так при використанні повторителя видалення не повинно перевищувати 1,5 км., а у разі моста 2,5 км. (одномодовий варіант). Не дивлячись на ці обмеження і те, що базовою топологією мереж FDDI є кільце, зіркоподібні варіанти також мають право на життя, допустимі і комбінації цих топологий. В межах однієї будівлі підключення доцільно робити через концентратор, окремі ж будівлі об'єднуються по схемі кільце. До кільця FDDI можуть також легко підключатися і субмережі Token Ring (через міст або маршрутизатор).

Концентратори бувають двох типів: DAS і SAS. Такі прилади підвищують надійність мережі, оскільки не вимушують мережу при відключенні окремого приладу переходити в аварійний режим обходу. Застосування концентраторів знижує і вартість підключення до FDDI. Концентратори можуть допомогти при створенні невеликих групових субмереж, призначених для вирішення специфічних завдань (наприклад, CAD, CAM або обробка зображень).

Новим пристроєм, використовуваним в FDDI-узлах, є міжвузлові процесори (internetwork nodal processor - INP), які є розвитком ідей front end processor (FEP). INP, завдяки модульності, може допомогти користувачеві адаптуватися до змін, що постійно відбуваються в мережах, де він працює. INP може виконувати функції багатопротокольного моста або маршрутизатора. Управління FDDI-оборудованием проводиться за допомогою протоколу SNMP і бази даних MIB. Передбачені деякі додаткові діагностичні засоби, які виявляють не тільки апаратні збої, але і деякі програмні помилки. Застосування мостів для об'єднання FDDI-сетей дозволяє забезпечити високий ступінь мережевої безпеки і вирішити багато топологічних проблем, зняти обмеження з граничного числа DAS-подключений (<500). Вибір між мостом і маршрутизатором визначається тим, що важливіше, вартість, гнучкість системи мулу висока пропускна спроможність.

Рис. 1.8. Варіанти зв'язків у разі обривів волокон

При обривах оптоволокна можливе часткове (при двох обривах) або повне (при одному обриві) відновлення зв'язності мережі.

1.2 Технології комп'ютерних мереж масштабу корпорації

1.2.1 Інтегровані мережі ISDN

ISDN стала першим кроком на шляху створення єдиної інфраструктури для передачі голосу, даних і інших типів інформації. Акронім ISDN розшифровується як цифрова мережа з інтеграцією послуг (Integrated Services Digital Network). Концепція ISDN була розроблена в 70-х роках Bellcore, а сама технологія стандартизована CCITT в 1984 році. Рекомендації описують стандартний набір інтерфейсів і сигнальних протоколів для передачі голосу і даних по звичайних телефонних лініях. Завдяки ISDN різні пристрої типу телефонів, комп'ютерів, факс-аппаратов можуть одночасно передавати і приймати цифрові сигнали після встановлення комутованого з'єднання з абонентом на протилежному кінці.

Таким чином, ISDN дозволяє зробити все з'єднання між кінцевими вузлами (а не тільки між АТС) цифровим.

Щоб краще зрозуміти ISDN, дану технологію корисно порівняти із звичайною телефонною системою.

По-перше, ISDN - це цифрова, а не аналогова мережа, тобто напругу має декілька дискретних рівнів, а не є прямим аналогом коливань акустичного тиску.

По-друге, як випливає з назви, вона забезпечує інтегроване обслуговування, інакше кажучи, дозволяє передавати голос, дані і навіть відео по одній мережі. Іншими словами, замість трьох різних систем - телефонної мережі, виділених ліній для передачі даних і кабельного телебачення - достатньо однієї! Звичайна телефонна лінія є однією неекранованою парою мідних проводів від настінної розетки до центральної АТС. Зазвичай ця лінія називається абонентським шлейфом. АТС - це крапки, куди сходяться всі абонентські лінії. Телефонний комутатор, що знаходиться там, дозволяє зв'язатися з абонентом, що викликається.

В принципі ту ж саму абонентську лінію за певних умов можна використовувати і для ISDN.

Взагалі-то, абонентські лінії мають недостатню ширину смуги, оскільки вони призначаються для передачі аналогових сигналів в смузі 3,1 кГц (від 300 до 3400 Гц). Крім того, характеристики навантажуючої індукційної котушки такі, що втрати у вказаному діапазоні мінімальні, але різко зростають при частоті понад 3400 Гц. Це сіє справжній хаос у фазових і амплітудних характеристиках сигналу ISDN, тому отримання ISDN вдома можливо при

наступних умовах:

вилученні навантажуючих індукційних котушок (як правило, вони застосовуються на лініях протяжністю близько 4-5 км. і більш);

установці цифрових эхоподавителей на обох кінцях лінії;

прокладці високоякісного телефонного кабелю;

застосуванні підсилювачів ISDN-сигнала.

В результаті абонентська лінія зможе передавати, наприклад, дві телефонні розмови замість одного.

Базовий інтерфейс обміну (Basic Rate Interface, BRI) складається з трьох окремих каналів - двох опорних каналів (bearer channel, або B-channel) і одного каналу даних. Кожен канал B має швидкість 64 кбит/с, а канал D - 16 кбит/с. Канал D використовується для сигналізації, наприклад передачі виклику і розриву зв'язку. Канали B призначаються для передачі даних, таких

як оцифрований голос або двійкові дані. Саме BRI мався на увазі, коли ми говорили про можливість використання звичайної абонентської телефонної лінії для ISDN.

Первинний інтерфейс обміну (Primary Rate Interface, PRI) складається з 30 каналів B на 64 кбит/с і одному каналі D, також на 64 кбит/с. Як і у попередньому випадку, канали B призначені для передачі даних, а канал D - для службової інформації. Для PRI ви повинні орендувати лінію E-1 в 2,048 Мбіт/с від вашого офісу до центральної АТС. У США PRI утворюють 23 канали B і один канал D.

Час встановлення зв'язку складає всього від 1 до 3 секунд, завдяки тому що цифрова сигналізація по каналу D виключає повільний процес генерації і декодування тональних сигналів, а також необхідність узгодження параметрів зв'язку модемами (порівняєте це з хвилинним очікуванням встановлення зв'язку між модемами). Крім того, канал D може використовуватися не тільки для передачі сигнальній інформації, але і для передачі даних телеметрії, електронної пошти і тому подібне

Перш ніж переходити до опису загальних достоїнств ISDN, хотілося б привести декілька приватних прикладів. Наприклад, багато керівників мають спеціальну кнопку на своїх телефонах, за допомогою якої вони можуть миттєво зв'язатися з секретаркою (нульовий час встановлення зв'язку). ISDN-телефони забезпечують моментальний зв'язок з одним з декількох наперед заданих абонентів в будь-якій точці миру по натисненню всього однієї кнопки. Ще одна можливість - відображення телефонного номера, імені і адреси що дзвонить на дисплеї у момент дзвінка. У складнішому варіанті, коли телефон підключений до комп'ютера, монітор ПК може відображати відповідний запис про той, що дзвонить з бази даних.

У разі BRI обидва В-канали можуть бути об'єднані, наприклад, для забезпечення швидшого доступу до провайдера Internet, а під час вступу вхідного виклику один канал B тут же звільняється; після закінчення розмови канал B автоматично підключається до передачі даних.

Загальні ж достоїнства ISDN полягають в наступному.

По-перше, ISDN піднімає в порівнянні з модемами поріг в 56 Кбіт/с для швидкості обміну даними між комп'ютерами по звичайній телефонній мережі.

ISDN дозволяє оперувати одночасно декількома цифровими каналами по одній телефонній проводці, і таким чином використовувати її для передачі цифрового, а не аналогового сигналу. За допомогою протоколів об'єднання каналів типу BONDING або багатоканального PPP базовий інтерфейс обміну дозволяє досягти швидкості передачі нестислих даних в 128 кбит/с. Крім того, затримка, тобто час від відправки виклику до встановлення зв'язку, для ліній ISDN менше у декілька разів.

По-друге, раніше кожному пристрою була необхідна окрема телефонна лінія, якщо вони повинні були працювати одночасно. Наприклад, окрема лінія була потрібна для телефону, факсу, модему, моста / маршрутизатора і системи відеоконференцій. У разі ISDN сигнали від декількох джерел можна комбінувати для передачі по одній лінії, причому ISDN надає єдиний інтерфейс для всіх джерел.

По-третє, замість відправки виклику по основному каналу абонента у разі звичайної телефонної системи ISDN посилає цифровий пакет по окремому зовнішньому каналу. З одного боку, цей сигнал ніяк не впливає на вже встановлені з'єднання, з іншої - встановлення зв'язку відбувається дуже швидко. Сигналізація дозволяє також визначити, хто дзвонить, а телефонне устаткування ISDN може автоматично ухвалювати рішення, куди перенаправити дзвінок.

1.2.2 Технологія АТМ

АТМ - дитина телефонних компаній. Технологія ця розроблялася далеко не з розрахунку на комп'ютерні мережі передачі даних. АТМ радикально відрізняється від звичайних мережевих технологій. Основна одиниця передачі в цьому стандарті - це осередок, на відміну від звичного пакету. Осередок містить в собі 48 байт даних і 5 байт заголовка. Частково це необхідно, щоб забезпечити дуже маленький час затримки передачі мультимедійних даних.

Пристрої АТМ встановлюють зв'язок між собою і передають дані по віртуальних каналах зв'язки, які можуть бути тимчасовими або постійними. Постійний канал зв'язку - це шлях, по якому передається інформація. Він завжди залишається відкритим незалежно від трафіку. Тимчасові канали створюються на вимогу і, як тільки передача даних закінчується, закриваються.

З самого початку АТМ проектувався як система комутації за допомогою віртуальних каналів зв'язки, які забезпечують заздалегідь специфікований рівень якості сервісу (Quality of Service - QOS) і підтримують постійну або змінну швидкість передачі даних. Модель QOS дозволяє додаткам запитати гарантовану швидкість передачі між приймачем і джерелом, не обертаючи уваги на те, наскільки складений шлях між ними. Кожен АТМ - комутатор, зв'язуючись з іншим, вибирає такий шлях, який гарантує потрібну додатком швидкість.

Якщо система не може задовольнити запит, то вона повідомляє про це додаток. Правда, існуючі протоколи передачі даних і додатку не мають ніякого поняття про QOS, так що це ще одна відмінна властивість, яку ніхто не використовує.

Завдяки наявності таких корисних властивостей АТМ нікого не дивує загальне бажання продовжувати вдосконалення цей стандарт. Але поки існуючі реалізації устаткування досить обмежені первинним підходом, який орієнтувався на інших, некомп'ютерні, завдання.

Форум АТМ спеціально розробив специфікації для емуляції мережі - LAN emulation (LANE). LANE перетворює «точка-точка» - ориентированную АТМ мережа в звичайну, де клієнти і сервери бачать її як нормальну широкомовну мережу, що використовує протокол IP (а скоро і IPX). LANE складається з чотирьох різних протоколів: протоколу конфігурації сервера (LAN emulation configuration service - LECS), протоколу сервера (LAN emulation server - LES), протоколу загального віщання і невідомого сервера (Broadcast and Unknown Server - BUS) і протоколу клієнта (LAN emulation client - LEC).

Коли клієнт за допомогою LANE намагається підключитися до мережі АТМ, то спочатку він використовує протокол LECS. Оскільки АТМ не підтримує широкомовних повідомлень, форум АТМ виділила спеціальна адреса LECS, яка ніхто інший вже не використовує. Посилаючи повідомлення за цією адресою клієнт отримує адресу відповідного йому LES. Рівень LES забезпечує необхідні функції ELAN (emulated LAN). З їх допомогою клієнт може отримати адресу BUS-сервиса і послати йому повідомлення «підключився такий-то клієнт», щоб потім BUS рівень міг, отримуючи повідомлення, переслати його всім клієнтам, що реєструються.

Для того, щоб використовувати не АТМ протоколи, необхідно використовувати LEC. LEC працює як конвертор, емулюючи звичайну топологію мережі, яку має на увазі IP. Оскільки LANE тільки моделює Ethernet, то він може усунути деякі старі технологічні помилки. Кожен ELAN може використовувати різні розміри пакетів. ELAN, який обслуговує станції, підключені за допомогою звичайного Ethernet, використовує пакети розміром 1516 байт, тоді як ELAN що забезпечує зв'язок між серверами може посилати пакети по 9180 байт. Всім цим управляє LEC.

LEC перехоплює широкомовні повідомлення і посилає їх BUS. Коли BUS отримує таке повідомлення, то посилає його копію кожному LEC, що реєструється. Одночасно, перш ніж розіслати копії, він перетворить пакет назад в Ethernet-форму, указуючи замість своєї адреси широкомовний.

Розмір осередку в 48 байт плюс п'ятибайтовий заголовок є причиною того, що тільки 90,5% пропускної смуги витрачається на передачу корисній інформації. Таким чином, реальна швидкість передачі даних - всього лише 140 Мбіт/с. І це без урахування накладних витрат на установку зв'язку і інші службові взаємодії між різними рівнями протоколів - BUS і LECS.

Так, АТМ - складна технологія і поки його використання обмежує LANE. Все це сильно стримує широке розповсюдженню даного стандарту. Правда, існує обгрунтована надія, що він дійсно застосовуватиметься, коли з'являться додатки, які зможуть скористатися перевагами АТМ безпосередньо.

АТМ - даною абревіатурою може позначатися технологія асинхронної передачі даних (Asynchronous Transfer Mode), а не тільки Adobe Type Manager або Automatoc Teller Machine, що багатьом може показатися звичнішим. Дану технологію побудови високошвидкісних обчислювальних мереж з комутацією пакетів характеризує унікальна масштабованість від невеликих локальних мереж швидкостями обміну 25-50 Мбіт/сек до трансконтинентальних мереж.

Як передавальне середовище використовується або витаючи пара (до 155 Мбіт/сек) або оптоволокно.

АТМ є розвитком STM (Synchronous Transfer Mode), технології передачі пакетованих даних і мови на великі відстані, традиційно використовуваною для побудови телекомунікаційних магістралей і телефонної мережі. Тому перш за все ми розглянемо STM.

Модель STM.

АТМ є розвитком STM (Synchronous Transfer Mode), технології передачі пакетних даних і мови на великі відстані, традиційно використовуваною для побудови телекомунікаційних магістралей і телефонної мережі. STM є мережевим механізмом з комутацією з'єднань, де з'єднання встановлюється перш, ніж почнеться передача даних, і розривається після її закінчення. Таким чином, взаємодіючі вузли захоплюють і утримують канал, поки не порахують необхідним роз'єднатися, незалежно від того, передають вони дані або «мовчать». Дані в STM передаються за допомогою розділення всієї смуги каналу на базові трансмісійні елементи, звані тимчасовими каналами або слотами. Канальні інтервали об'єднані в цикл передачі, що містить фіксоване число каналів, пронумерованих від 1 до N. Кожному слоту ставитися у відповідність одне з'єднання. Кожна з обойм (їх теж може бути декілька - від 1 до М), визначає свій набір з'єднань. Цикл передачі надає свої канальні інтервали для встановлення з'єднання з періодом Т. Прі цьому гарантується, що протягом цього періоду необхідна обойма буде доступна. Параметри N, M і Т визначаються відповідними комітетами із стандартизації і розрізняються в Америці і Европе.

В рамках каналу STM кожне з'єднання асоціюється з фіксованим номером слота в конкретній обоймі. Одного разу захоплений слот залишається у розпорядженні з'єднання протягом всього часу існування цього з'єднання.

Перехід на АТМ.

Дослідження застосування оптоволоконних каналів в трансокеанських і трансконтинентальних масштабах виявили ряд особливостей передачі даних різних типів. У сучасних комунікаціях можна виділити два типи запитів:

критичні до затримок (наприклад, сигнали телебачення високої чіткості і звукова інформація);

передача даних, не дуже критичних до затримок, але не допускаючих втрат інформації (цей тип передачі, як правило, відноситься до міжкомп'ютерних обмінів).

Передача різнорідних даних приводить до періодичного виникнення запитів, що вимагають великої смуги пропускання, але при малому часі передачі. Вузол, деколи, вимагає пікової продуктивності каналу, але відбувається це відносно рідко, займаючи, скажімо, одну десяту часу. Для такого виду каналу реалізується одне з десяти можливих з'єднань, на чому, природно, втрачається ефективність використання каналу. В рамках моделі STM передача тимчасово невживаний слот іншому абонентові неможлива.

Модель АТМ була узята на озброєння одночасно AT&T і декількома європейськими телефонними гігантами. (До речі, це може привести до появи відразу двох стандартів на специфікацію АТМ.) Головна ідея полягала в тому, що необхідності в жорсткій відповідності з'єднання і номера слота немає. Досить передавати ідентифікатор з'єднання разом з даними на будь-який вільний слот, зробивши при цьому пакет настільки маленьким, щоб у разі втрати втрата легко заповнювалася б. Короткі пакети вельми привабливі для телефонних компаній, прагнучих зберегти аналогові лінії STM.

У мережі АТМ два вузли знаходять один одного по віртуальному ідентифікатору з'єднання, використовуваному замість номерів канальні інтервали і цикли передачі в моделі STM. Швидкий пакет передається в такий же слот, як і раніше, але без яких-небудь вказівок або ідентифікатора.

Архітектура АТМ.

Стандарти для рівня АТМ описують, як отримувати осередок, що згенерував на фізичному рівні, додавати 5-байтний заголовок і посилати осередок рівню адаптації АТМ. Ці стандарти також визначають, яким чином потрібно встановлювати з'єднання з такою якістю сервісу (QOS), яка запрошує АТМ-пристрій або кінцева станція.

Стандарти встановлення з'єднання для рівня АТМ визначають віртуальні канали і віртуальні шляхи. Після того, як з'єднання встановлене, комутатори між кінцевими станціями отримують адресні таблиці, що містять відомості про те, куди необхідно направляти осередки. У них використовується наступна інформація: адреса порту, з якого приходять осередки; спеціальні значення в заголовках осередки, які називаються ідентифікаторами віртуального каналу (VCI - Virtual Circuit Identifier) і ідентифікаторами віртуального шляху (VPI - Virtual Path Identifier). Адресні таблиці також визначають, які VCI і VPI комутатор повинен включити в заголовки осередків перш ніж їх передати.

Формат даних.

Пакет АТМ, визначений спеціальним підкомітетом ANSI, повинен містити 53 байти: 5 байтів зайнято заголовком, останні 48 - змістовна частина пакету.

Рис. 1.9. Будова кадру АТМ

На малюнку показані поля заголовка АТМ - осередків, що мають інтерфейс користувача з мережею (UNI - User-to-Network Interface) і інтерфейс між мережами (NNI - Network-to-Node Interface або Network-to-Network Interface).

Поле загального управління потоком (GFC - Generic Flow Control) складається з 4 битий і використовується тільки в UNI для управління трафіком і запобігання перевантаженню. Для NNI це поле не визначене, а його біти використовуються для розширення поля ідентифікатора віртуальних шляхів.

Рис. 1.10. Типи заголовків пакету даних в АТМ

Поле VPI використовується для позначення віртуальних шляхів і складається з: 8 бітів в UNI і 12 бітах в NNI. Це поле ще не визначене ні C 1992 г.ITU-T, ні організацією АТМ Forum.

Поле ідентифікатора віртуального каналу складається з 16 бітів. Значення полів VPI і VCI встановлюються кінцевими пристроями при запиті з'єднання.

Поле ідентифікатора корисного навантаження (PTI - Payload Type Identification) складається з 3 бітів і використовується для позначення типу корисного навантаження осередку, а також для позначення процедур, що управляють. У специфікаціях, що знаходяться у стадії розробки, АТМ Forum збирається виділити перший біт для позначення перевантаження, другий біт для управління мережею, а третій - для індикації помилки.

Ознака втрати пріоритету осередку (CLP - Cell Loss Priority) - це 1 битий, який визначає можливість втрати осередком свого пріоритету. Якщо осередок можна відкинути із-за перевантаження, цей біт встановлюється в 1; якщо на комутаторі виникає перевантаження, він викидає всі осередки, у яких цей біт встановлений. В результаті при перевантаженні мережі пріоритет віддається певним типам осередків, що переносять, наприклад, відеоінформацію.

Контрольна сума заголовка (HEC - Header Error Check) - це восьмирозрядний циклічний надмірний код, який обчислюється по всіх полях АТМ, - заголовка. Такий метод контролю помилок дозволяє виявити всі однорозрядні помилки і частину багато розрядних. Контроль помилок в роботі АТМ має дуже велике значення, оскільки помилка в VPI/VCI може викликати спотворення даних в інших віртуальних каналах.

Віртуальний канал АТМ - це з'єднання між двома кінцевими станціями АТМ, яке встановлюється на час їх взаємодії. Віртуальний канал є двонаправленим; це означає, що після встановлення з'єднання кожна кінцева станція може як посилати пакети іншої станції, так і отримувати їх від неї.

Є три типи віртуальних каналів:

постійні віртуальні канали (PVC - Permanent Virtual Circuits);

комутовані віртуальні канали (SVC - Switched Virtual Circuits);

інтелектуальні постійні віртуальні канали (SPVC - Smart Permanent Virtual Circuits).

PVC - це постійне з'єднання між двома кінцевими станціями, яке встановлюється уручну в процесі конфігурації мережі. Користувач повідомляє провайдера АТМ-УСЛУГ або мережевого адміністратора, які кінцеві станції мають бути сполучені, і він встановлює PVC між цими кінцевими станціями.

PVC включає кінцеві станції, середовище передачі і всі комутатори, розташовані між кінцевими станціями. Після установки PVC для нього резервується певна частина смуги пропускання, і двом кінцевим станціям не потрібно встановлювати або скидати з'єднання.

SVC встановлюється в міру необхідності - всякий раз, коли кінцева станція намагається передати дані іншої кінцевої станції. Коли відправляюча станція запрошує з'єднання, мережа АТМ поширює адресні таблиці і повідомляє цю станцію, які VCI і VPI мають бути включені в заголовки осередків. Через довільний проміжок часу SVC скидається.

SVC встановлюється динамічно, а не уручну. Для нього стандарти передачі сигналів рівня АТМ визначають, як кінцева станція повинна встановлювати, підтримувати і скидати з'єднання. Ці стандарти також регламентують використання кінцевою станцією при встановленні з'єднання параметрів QOS з рівня адаптації АТМ.