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Subsections

3 Vermittlung von X.25 (Ebene 3)

3.1 Theorie

3.1.1 Vermittlungsverfahren in Rechnernetzen

(1)
Vermittlungsverfahren und Wirkungsweise
Es wird üblicherweise zwischen Leitungsvermittlung und der ``store-and-forward''-Vermittlung unterschieden. Die Store-and-Forward-Vermittlung kann dabei entweder ganze Nachrichten vermitteln, oder nur einzelne Pakete. Die Paketvermittlung kann wieder unterschieden werden in normale Paketvermittlung und einer Vermittlung, wo die Pakete sehr klein sind und eine feste Länge haben. Die Pakete werden dann Zellen genannt (Zellenvermittlung).

Leitungsvermittlung entspricht dem expliziten Schalten einer Leitung (Verbindungsorientierung), die dann exklusiv zur Übertragung genutzt werden kann. Beispiel: Telefonnetz.

Bei der Streckenvermittlung werden Übertragungseinheiten von einem System über ggf. mehrere andere Systeme zu einem anderen System übertragen. Die Übertragung in einem Zwischensystem wird fortgesetzt, wenn eine Ausgangsleitung frei ist.

Bei der Nachrichtenvermittlung werden ganze Nachrichten als Einheit verwendet. Dieses war bei Telex üblich, wird heute jedoch kaum noch eingesetzt.

Üblich ist hingegen die Paketvermittlung, hier wird eine Nachricht in mehrere Pakete (die Übertragungseinheiten) je nach Bedarf aufgespalten; jedes Paket kann dabei ggf. einen anderen Weg vom Sender zum Ziel nehmen.

Der Spezialfall der Zellenvermittlung ist z.B. ATM.

(2)
Beispiele
Leitungsvermittlung: Telefonleitungen
Nachrichtenvermittlung: Telex
Paketvermittlung: TCP/IP, Datex-P, ...
Zellenvermittlung: ATM

(3)
Vor- und Nachteile, sinnvolle Anwendungen

(4)
Virtuelle Verbindung, Datagramm, Arten von virtuellen Verbindungen Eine Virtuelle Verbindung ist eine Verbindung (verbindungsorientiert), die nicht wirklich dauerhaft und exklusiv zur Verfügung steht, sondern sich die vorhandenen realen Ressourcen teilen muß. Für die Benutzer einer virtuellen Verbindung ist dies (bis auf mögliche Verzögerungen) transparent. In der Realisierung wird die Routingentscheidung beim Aufbau der virtuellen Verbindung getroffen; die Zwischensysteme halten die benötigten Daten. Wie bei allen großen verteilten Systemen ergeben sich dadurch Probleme beim Ausfall von Teilsystemen bzw. Strecken.

Ein Datagramm-Dienst ist ein Dienst, wo Nachrichten in Form von Paketen verschickt werden (verbindungslos). Jede Nachricht ist von allen anderen Nachrichten unabhängig. Wenn also ein verbindungsorientierter Dienst über einen Datagramm-Dienst realisiert werden soll, so muß auf Überholvorgänge, Verlust von Paketen, etc. geachtet werden und geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Folgende Tabelle (aus [Sch88, Seite 120] vergleicht zwischen virtuellen Verbindungen und Datagrammen:

  virtuelle Verbindungen Datagramme
Zieladresse nur während der Erstellung einer virtuellen Verbindung muß in jedem Datenpaket enthalten sein
Fehlerkontrolle (Verlust und Verdopplung) wird vom Netz durchgeführt muß explizit von der Datenendeinrichtung durchgeführt werden
Flußkontrolle wird vom Netz unterstützt muß explizit in den Datenendeinrichtungen durchgeführt werden
Einhalten der Sequenz der Datenpakete wird vom Netz garantiert muß explizit von den Datenendeinrichtungen besorgt werden
Aufbau einer Verbindung immer erforderlich nur durch Zusammenarbeit der Datenendeinrichtungen möglich
Siehe auch Hilfsblatt zu ``Vermittlungsschicht''.

3.1.2 Protokolle der Schicht 3, X.25 Paketebene

(1)
Funktionalität in Vermittlungsschicht
Die Vermittlungsschicht trägt der Existenz von Transitsystemen Rechnung und hat vor allem folgende Aufgaben:

Desweiteren kümmert sie sich ggf. um Upward Multiplexing, Flußsteuerung, Reihenfolgesicherung und Dienstauswahl.

Eine genauere Beschreibung in Hinblick auf X.25 findet sich in [KB94, Seite 194].

(2)
Quality of Service, welche Parameter in Schicht 3 Verschiedene QoS-Parameter können ggf. in Schicht 3 festgelegt werden:
(3)
Einbettung von Schicht-3-Paketen in Schicht-2-Pakete, Paketarten in Schicht 3

\includegraphics [width=\linewidth]{X25.eps}

Das Bild nach [KB94, Seite 200] zeigt ein Datenpaket in X.25.

In der Kennzeichnung des Grundformates kann angegeben werden, ob das Paket von der Gegenstelle bestätigt werden soll. Das Bit M gibt an, ob das Paket das letzte in einer Folge ist (M=0), oder nicht. P(S) und P(R) entsprechen den Folgezählern N(S) und N(R) in HDLC.

In X.25 werden folgende Gruppen von X.25-Paketen verwendet ([KB94, Seite 197]):

(4)
Mehrere Schicht-3-Verbindungen bzgl. Kanalbenennung
In X.25 stehen zur Verfügung, die zur Realisierung des Multiplexens von Schicht-3-Verbindungen eingesetzt werden können.
(5)
Sequenznummernalgorithmus X.25-Schicht 3 vs. HDLC
Die beiden Algorithmen funktionieren auf die gleiche Art und Weise.

3.1.3 X.25-Knoten, X.121-Adressierung

(1)
Funktion eines X.25-Knotens Die Aufgaben eines X.25-Knotens sind Vermittlung und Wegewahl. Zusätzliche Funktionen (insbesondere in öffentlichen Netzen) sind Accounting und das Sammeln von statistischen Daten.

Die Funktionsweise eines X.25.Knotens entspricht zu großen Teilen denen eines ATM-Switches.

(2)
Komponenten des Addressierungsschemas nach X.121
in mir zugänglicher gängiger Netzwerk-Literatur nicht zu finden

3.2 Praktische Versuche

3.2.1 Versuch I: PLP-Protokollanalyse

(1)
Versuchsaufbau
durchgeführt
(2)
Protokollablauf-Analyse

Der ``Lebenszyklus'' wird durchgesprochen:

(3)
Statistisches Multiplexen
Wie bei ATM werden mehrere Schicht-3-Verbindung durch statistisches Multiplexen (mittels logischer Kanäle) auf eine Schicht-2-Verbindung abgebildet. Da beim statistischen Multiplexen die Aufteilung der Kanäle nicht fest ist (im Gegensatz zu z.B. SDH, Time Division Multiplexing), muß in jedem Paket die Kanalnummer enthalten sein.

3.2.2 Versuch II: Protokoll-Overhead

(1)
Versuchsaufbau
durchgeführt
(2)
Overhead-Berechnung
Die übertragenen Daten bestehen aus Verbindungsaufbau-Daten, Nutzdatenübertragung, sowie Verbindungsabbau-Daten.

Verbindungsaufbau:
Call Request 29 Bytes
Quittung (HDLC) 6 Bytes
Call Confirm 9 Bytes
Quittung (HDLC) 6 Bytes
Summe 50 Bytes

Datenübertragung:

Verbindungsabbau:
Clear Request 11 Bytes
Quittung (HDLC) 6 Bytes
Clear Confirm 9 Bytes
Quittung (HDLC) 6 Bytes
Summe 32 Bytes

Berechnung insgesamt:
Übertragungsbestandteil Anzahl Bytes pro Anzahl Summe Nutzinformationen
Verbindungsaufbau 1 50 50  
20-Zeichen-Pakete 40 51 2040 800
300-Zeichen-Pakete 20 393 7860 6000
40-Zeichen-Pakete 20 71 1420 800
Verbindungsabbau 1 32 32  
Summe     11402 7600

Insgesamt müssen also 11402 Bytes übertragen werden (Ebene 2 und 3), um 7600 Bytes an Nutzinformationen bei dem angegebenen Szenario zu übertragen. Dies entspricht einem Overhead von 3802 Bytes, oder ziemlich genau 50%.

3.2.3 Versuch III: Switch-Konfiguration

(1)
Versuchsaufbau
Der Versuchsaufbau konnte wegen eines Defektes am Switch nicht durchgeführt werden.
(2)
Konfiguration der Wegewahl-Tabellen
Die Konfiguration des Switches konnte wegen des defekten Switches nicht vorgenommen werden.

[] []

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Gerhard Müller, Thu Jan 15 22:11:29 CET 1998