X.25 — это набор стандартных протоколов ITU-T для пакетной коммутации данных в глобальных сетях (WAN). Первоначально он был определен Международным консультативным комитетом по телеграфии и телефонии (CCITT, теперь ITU-T) в серии проектов и окончательно оформлен в публикации, известной как «Оранжевая книга» в 1976 году. [1] [2]
Набор протоколов разработан в виде трех концептуальных уровней, которые тесно связаны с тремя нижними уровнями семиуровневой эталонной модели OSI , хотя он был разработан за несколько лет до модели OSI (1984). [3] [4] Он также поддерживает функциональность, отсутствующую на сетевом уровне OSI . [5] [6] Сеть WAN X.25 состоит из узлов пакетной коммутации (PSE) в качестве сетевого оборудования и выделенных линий , обычных телефонных соединений или соединений ISDN в качестве физических каналов.
X.25 был популярен среди телекоммуникационных компаний для их сетей передачи данных общего пользования с конца 1970-х по 1990-е годы, которые обеспечивали покрытие по всему миру. Он также использовался в системах финансовых транзакций , таких как банкоматы , и в индустрии платежей по кредитным картам. [7] Однако большинство пользователей с тех пор перешли на Internet Protocol Suite (TCP/IP). X.25 все еще используется, например, в авиационной промышленности. [ необходима цитата ]
CCITT (позже ITU -T ), организация, ответственная за международную стандартизацию телекоммуникационных услуг, начала разрабатывать стандарт для пакетной коммутации данных в середине 1970-х годов на основе ряда новых проектов сетей передачи данных. [8] Участниками разработки X.25 были инженеры из Канады, Франции, Японии, Великобритании и США, представлявшие смесь национальных PTT (Франция, Япония, Великобритания) и частных операторов (Канада, США). В частности, работа Реми Депре внесла значительный вклад в стандарт, который был основан на службе виртуальных каналов . Несколько незначительных изменений, которые дополняли предложенную спецификацию, были внесены, чтобы позволить Ларри Робертсу присоединиться к соглашению. [9] [10] [11] Различные обновления и дополнения были разработаны в стандарте, в конечном итоге записанные в серии технических книг ITU, описывающих телекоммуникационные системы. Эти книги публиковались каждые четыре года с обложками разных цветов. Спецификация X.25 является частью более крупного набора X-Series. [12] [13]
CCITT назначил специального докладчика по коммутации пакетов, Халвора Ботнера-Бай , который провел первое заседание в январе 1974 года. Это привело к вопросу, на который должна была ответить исследовательская группа (SG) VII на следующем пленарном заседании CCITT в 1976 году: «Следует ли предоставлять пакетный узел работы в сетях передачи данных общего пользования, и если да, то как это следует реализовать?». Был предоставлен список сетей коммутации пакетов, «которые следует рассмотреть»: ARPANET (ARPA в США), EIN (европейской COST), EPSS (British Post Office Telecommunications ), RCP (французской PTT ), CYCLADES ( IRIA во Франции), сеть NPL ( NPL в Великобритании), сеть SWIFT (международного общества SWIFT ) и сеть SITA (международной компании SITA ). [14]
Второе совещание докладчиков, организованное Норвежским управлением телекоммуникаций в Осло в ноябре 1974 года, собрало 24 участника, включая представителей других международных организаций ( ISO , IFIP , ECMA ). [15] Документ, представленный Францией «при активной поддержке ряда европейских администраций», послужил «основной основой для обсуждения на этом совещании». Затем было «решено, что следует рассмотреть два типа услуг: услугу «датаграммы» и услугу «виртуального вызова». [15] : стр. 3
На третьей встрече акцент сместился с вопроса о том, должны ли быть сети с пакетным режимом, на вопрос о том, может ли быть «стандарт для интерфейса между сетью и компьютерами». [8] : стр. 39
Начиная с января 1975 года, состоялось несколько двусторонних и многосторонних встреч между сетевыми операторами, имеющими обязательства по пакетной коммутации, с целью разработки общей спецификации интерфейса. Встречи начались между канадским DATAPAC и французским TRANSPAC , продолжились с запуском Telenet в США и продолжились с BPO в Великобритании. [8] : стр. 39 [16] : стр. 44
В марте 1975 года Хальвор Ботнер-Бай составил список рекомендаций, которые необходимо было создать или просто обновить для того, чтобы стандарт пакетной коммутации стал возможным. Он был использован в качестве основы на встрече по разработке проекта в Оттаве между инженерами четырех операторов, желавших как можно скорее иметь стандарт в США, Канаде, Франции, Великобритании и Японии. Они подготовили вклады, которые должны были быть представлены SG VII от их имени администрациями, имеющими право голоса в CCITT. Одним из вкладов была спецификация интерфейса X.2x, первая версия того, что станет X.25). [17] [18]
На четвертом совещании докладчиков в мае 1975 года в Женеве присутствовало 45 участников и было представлено 27 новых документов. Докладчик спросил, следует ли выпускать рекомендации по коммутации пакетов «с целью сделать возможным международное взаимодействие», «французская администрация ответила утвердительно, а Канада решительно поддержала французское предложение». Однако окончательного решения пока получено не было. [19]
Пятое совещание докладчиков в сентябре 1975 года в Женеве собрало около 60 участников. После обсуждения предлагаемого интерфейса виртуального канала многочисленные вопросы остались нерешенными. [8] : стр. 40 Что касается дейтаграмм, «Ларри Робертс из делегации США предложил и поддержали представители Франции и Канады соответственно, чтобы классификация дейтаграмм была изменена с «E» на «A»», т. е. с основных «для международной доступности» на дополнительные, которые «могут быть доступны в определенных странах и на международном уровне». [20] В последнем отчете докладчика были выражены сомнения, «что стандарт будет готов к принятию SG VII». [8] : стр. 40
На последнем заседании полного состава SG VII перед пленарным заседанием CCITT в сентябре 1976 года имеющийся проект X.25 вызвал многочисленные уточняющие вопросы и/или технические возражения. Председатель SG VII Верн Макдональд назначил редактора и предоставил помещение для проведения встреч на выходные. После интенсивной работы в ходе него все вопросы были решены. Для одобрения полной исследовательской группой оставалась проблема: копии обновленного проекта X.25 должны были быть доступны на двух языках. Чтобы получить их вовремя, Антон Рыбзинский из DATAPAC и Поль Гинодо из TRANSPAC провели целую ночь, чтобы вручную переписать все согласованные поправки и собрать их с помощью клея и ножниц в чистые документы. Затем COM VII рассмотрел распространенные копии и единогласно одобрил их для представления на предстоящем пленарном заседании CCITT. [16] На этом пленарном заседании в сентябре 1976 года рекомендация X.25 и другие 10 рекомендаций SG VII были единогласно одобрены. [8] : стр. 40
По просьбе США в пересмотренный X.25 1980 года была добавлена дополнительная служба датаграмм, а также выравнивание ее канального уровня, который теперь называется LAPB, с недавней эволюцией HDLC в ISO . В отсутствие какого-либо оператора публичной сети, реализующего эту опцию, датаграммы были окончательно удалены из X.25 в его обновлении 1984 года. [8] : стр. 41
Общедоступные сети X.25, обычно называемые сетями публичных данных , были созданы во многих странах в конце 1970-х и 1980-х годах для снижения стоимости доступа к различным онлайн-услугам . Примерами являются Iberpac , TRANSPAC , Compuserve , Tymnet , Telenet , Euronet , PSS , Datapac , Datanet 1 и AUSTPAC , а также International Packet Switched Service . Их объединенная сеть имела большое глобальное покрытие в 1980-х и в 1990-х годах. [21]
Начиная с начала 1990-х годов в Северной Америке использование сетей X.25 (преобладающих Telenet и Tymnet) [21] стало заменяться услугами Frame Relay, предлагаемыми национальными телефонными компаниями. [22] Большинство систем, которым требовался X.25, теперь используют TCP/IP , однако при необходимости возможна транспортировка X.25 по TCP/IP. [23]
Сети X.25 все еще используются во всем мире. Вариант под названием AX.25 широко используется любительской пакетной радиосвязью . Racal Paknet, теперь известный как Widanet, продолжает работать во многих регионах мира, работая на базе протокола X.25. В некоторых странах, таких как Нидерланды или Германия, можно использовать урезанную версию X.25 через D-канал соединения ISDN -2 (или ISDN BRI ) для приложений с небольшим объемом, таких как POS- терминалы; но будущее этой услуги в Нидерландах неопределенно.
X.25 по-прежнему используется в авиационном бизнесе (особенно в Азии), хотя переход на современные протоколы становится все более важным, поскольку оборудование X.25 становится все более редким и дорогим. [ необходимо разъяснение ] Еще в марте 2006 года Национальная сеть обмена данными о воздушном пространстве США использовала X.25 для соединения удаленных аэродромов с центрами управления воздушным движением .
Франция была одной из последних оставшихся стран, где действовала коммерческая служба конечного пользователя на основе X.25. Известная как Minitel, она была основана на Videotex , которая сама работала на X.25. В 2002 году у Minitel было около 9 миллионов пользователей, а в 2011 году на ее счету было около 2 миллионов пользователей во Франции, когда France Télécom объявила о закрытии службы к 30 июня 2012 года. [24] Как и планировалось, служба была прекращена 30 июня 2012 года. На тот момент работало 800 000 терминалов. [25] В 2019 году служба X.25 все еще была доступна для покупки у BT в Соединенном Королевстве. [26]
Общая концепция X.25 заключалась в создании универсальной и глобальной сети с коммутацией пакетов . Большая часть системы X.25 представляет собой описание строгой коррекции ошибок, необходимой для достижения этого, а также более эффективного распределения капиталоемких физических ресурсов.
Спецификация X.25 определяет только интерфейс между абонентом (DTE) и сетью X.25 (DCE). X.75 , протокол, очень похожий на X.25, определяет интерфейс между двумя сетями X.25, позволяющий соединениям проходить через две или более сетей. X.25 не определяет, как сеть работает внутри — многие реализации сети X.25 использовали что-то очень похожее на X.25 или X.75 внутри, но другие использовали совершенно другие протоколы внутри. Протокол ISO, эквивалентный X.25, ISO 8208, совместим с X.25, но дополнительно включает положение о том, что два X.25 DTE могут быть напрямую подключены друг к другу без какой-либо сети между ними. Разделяя протокол пакетного уровня , ISO 8208 разрешает работу через дополнительные сети, такие как ISO 8802 LLC2 (ISO LAN) и канальный уровень OSI. [27]
X.25 изначально определил три основных уровня протокола или архитектурных слоя. В исходных спецификациях они назывались уровнями и также имели номер уровня, тогда как все рекомендации ITU-T X.25 и стандарты ISO 8208, выпущенные после 1984 года, называют их слоями . [28] Номера слоев были опущены, чтобы избежать путаницы со слоями модели OSI. [1]
Модель X.25 была основана на традиционной концепции телефонии, которая устанавливает надежные каналы через общую сеть, но использует программное обеспечение для создания " виртуальных вызовов " через сеть. Эти вызовы соединяют "терминальное оборудование данных" (DTE), предоставляя конечные точки пользователям, которые выглядят как соединения точка-точка . Каждая конечная точка может устанавливать множество отдельных виртуальных вызовов к разным конечным точкам.
В течение короткого периода спецификация также включала службу датаграмм без установления соединения, но в следующей редакции она была исключена. «Быстрый выбор с ограниченным ответом» является промежуточным звеном между полным установлением вызова и коммуникацией без установления соединения. Он широко используется в приложениях транзакций запрос-ответ, включающих один запрос и ответ, ограниченный 128 байтами данных, передаваемых в каждом направлении. Данные переносятся в расширенном пакете запроса вызова, а ответ переносится в расширенном поле пакета отклонения вызова, при этом соединение никогда не устанавливается полностью.
Тесно связанными с протоколом X.25 являются протоколы для подключения асинхронных устройств (таких как немые терминалы и принтеры) к сети X.25: X.3 , X.28 и X.29 . Эта функциональность была реализована с использованием ассемблера/дизассемблера пакетов или PAD (также известного как устройство triple-X , ссылаясь на три используемых протокола).
Хотя X.25 предшествовала эталонной модели OSI (OSIRM), физический уровень модели OSI соответствует физическому уровню X.25 , уровень канала передачи данных — уровню канала передачи данных X.25 , а сетевой уровень — пакетному уровню X.25 . [13] Уровень канала передачи данных X.25 , LAPB , обеспечивает надежный путь передачи данных по каналу передачи данных (или нескольким параллельным каналам передачи данных, multilink), который сам по себе может быть ненадежным. Уровень пакета X.25 обеспечивает механизмы виртуальных вызовов, работающих через X.25 LAPB . Уровень пакета включает механизмы для поддержания виртуальных вызовов и сигнализации об ошибках данных в случае, если уровень канала передачи данных не может восстановиться после ошибок передачи данных. Все версии X.25, кроме самых ранних, включают средства [29] , которые обеспечивают адресацию сетевого уровня OSI (адресация NSAP, см. ниже). [30]
X.25 был разработан в эпоху компьютерных терминалов, подключаемых к хост-компьютерам, хотя его также можно использовать для связи между компьютерами. Вместо того, чтобы звонить напрямую «в» хост-компьютер — что потребовало бы от хоста собственного пула модемов и телефонных линий, а также для того, чтобы нелокальные абоненты совершали междугородние звонки — хост мог бы иметь соединение X.25 с поставщиком сетевых услуг. Теперь пользователи немых терминалов могли звонить в локальный «PAD» сети ( packet assembly/disassembly facility), шлюзовое устройство, соединяющее модемы и последовательные линии с каналом X.25, как определено стандартами X.29 и X.3 .
Подключившись к PAD, пользователь немого терминала сообщает PAD, к какому хосту подключаться, предоставляя адрес, похожий на номер телефона, в формате адреса X.121 (или предоставляя имя хоста, если поставщик услуг разрешает имена, которые сопоставляются с адресами X.121 ). Затем PAD отправляет вызов X.25 хосту, устанавливая виртуальный вызов . Обратите внимание, что X.25 обеспечивает виртуальные вызовы, поэтому кажется сетью с коммутацией каналов , хотя на самом деле сами данные являются пакетно-коммутируемыми внутри, подобно тому, как TCP обеспечивает соединения, хотя базовые данные являются пакетно-коммутируемыми. Два хоста X.25, конечно, могли бы звонить друг другу напрямую; в этом случае PAD не участвует. Теоретически не имеет значения, подключены ли вызывающий и получатель X.25 к одному и тому же оператору, но на практике не всегда было возможно совершать звонки с одного оператора на другого.
Для управления потоком используется протокол скользящего окна с размером окна по умолчанию 2. Подтверждения могут иметь либо локальное, либо сквозное значение. Бит AD (бит доставки данных) в каждом пакете данных указывает, требуется ли отправителю сквозное подтверждение. Если D=1, это означает, что подтверждение имеет сквозное значение и должно иметь место только после того, как удаленное DTE подтвердило получение данных. Если D=0, сети разрешено (но не обязательно) подтверждать до того, как удаленное DTE подтвердило или даже получило данные.
Хотя функция PAD, определенная в X.28 и X.29 , специально поддерживала асинхронные символьные терминалы, были разработаны эквиваленты PAD для поддержки широкого спектра фирменных интеллектуальных коммуникационных устройств, таких как устройства для архитектуры IBM System Network Architecture (SNA).
Процедуры восстановления после ошибок на уровне пакетов предполагают, что уровень канала передачи данных отвечает за повторную передачу данных, полученных с ошибкой. Обработка ошибок на уровне пакетов фокусируется на повторной синхронизации потока информации в вызовах, а также на очистке вызовов, которые перешли в неисправимое состояние:
X.25 поддерживает два типа виртуальных каналов : виртуальные вызовы (VC) и постоянные виртуальные каналы (PVC). Виртуальные вызовы устанавливаются по мере необходимости. Например, VC устанавливается при выполнении вызова и разрывается после его завершения. VC устанавливаются посредством процедуры установления и сброса вызова. С другой стороны, постоянные виртуальные каналы предварительно настраиваются в сети. [31] PVC редко разрываются и, таким образом, обеспечивают выделенное соединение между конечными точками.
VC может быть установлен с использованием адресов X.121. Адрес X.121 состоит из трехзначного кода страны данных (DCC) и сетевой цифры, которые вместе образуют четырехзначный идентификационный код сети данных (DNIC), за которым следует национальный номер терминала (NTN) из не более чем десяти цифр. Обратите внимание на использование одной сетевой цифры, что, по-видимому, позволяет иметь только 10 сетевых операторов на страну, но некоторым странам назначается более одного DCC, чтобы обойти это ограничение. Сети часто использовали меньше полных цифр NTN для маршрутизации и делали запасные цифры доступными для абонента (иногда называемые подадресом), где они могли использоваться для идентификации приложений или для дальнейшей маршрутизации в сетях абонентов.
Возможность адресации NSAP была добавлена в пересмотр спецификации X.25 (1984), и это позволило X.25 лучше соответствовать требованиям OSI Connection Oriented Network Service (CONS) . [32] Общедоступные сети X.25 не обязаны были использовать адресацию NSAP, но для поддержки OSI CONS требовалось прозрачно передавать адреса NSAP и другие указанные ITU-T возможности DTE от DTE к DTE. [33] Более поздние пересмотры позволили передавать несколько адресов в дополнение к адресам X.121 на одном и том же интерфейсе DTE-DCE: телексная адресация ( F.69 ), адресация PSTN ( E.163 ), адресация ISDN ( E.164 ), адреса интернет-протокола (IANA ICP) и локальные MAC-адреса IEEE 802.2 . [34]
PVC постоянно устанавливаются в сети и поэтому не требуют использования адресов для установления вызова. PVC идентифицируются на интерфейсе абонента по их логическому идентификатору канала (см. ниже). Однако на практике не многие национальные сети X.25 поддерживали PVC.
Один интерфейс DTE-DCE к сети X.25 имеет максимум 4095 логических каналов, на которых разрешено устанавливать виртуальные вызовы и постоянные виртуальные каналы, [35] хотя сети не должны поддерживать полные 4095 виртуальных каналов. [36] Для идентификации канала, с которым связан пакет, каждый пакет содержит 12-битный идентификатор логического канала, состоящий из 8-битного номера логического канала и 4-битного номера группы логических каналов. [35] Идентификаторы логических каналов остаются назначенными виртуальному каналу на протяжении всего соединения. [35] Идентификаторы логических каналов идентифицируют определенный логический канал между DTE (абонентским устройством) и DCE (сетью) и имеют локальное значение только на линии связи между абонентом и сетью. Другой конец соединения на удаленном DTE, вероятно, назначил другой идентификатор логического канала. Диапазон возможных логических каналов делится на 4 группы: каналы, назначенные постоянным виртуальным каналам, назначенные входящим виртуальным вызовам, двусторонним (входящим или исходящим) виртуальным вызовам и исходящим виртуальным вызовам. [37] (Направления относятся к направлению инициирования виртуального вызова с точки зрения DTE — все они передают данные в обоих направлениях.) [38] Диапазоны позволяли абоненту быть настроенным для обработки значительно различающегося количества вызовов в каждом направлении, резервируя некоторые каналы для вызовов в одном направлении. Все международные сети должны реализовывать поддержку постоянных виртуальных каналов, двусторонних логических каналов и односторонних логических каналов исходящих; односторонние логические каналы входящих являются дополнительной необязательной возможностью. [39] Интерфейсы DTE-DCE не обязаны поддерживать более одного логического канала. [37] Идентификатор логического канала ноль не будет назначен постоянному виртуальному каналу или виртуальному вызову. [40] Идентификатор логического канала ноль используется для пакетов, которые не относятся к определенному виртуальному каналу (например, пакеты перезапуска, регистрации и диагностики уровня пакетов).
В публичных сетях X.25 обычно оплачивался как фиксированная ежемесячная плата за обслуживание в зависимости от скорости соединения, а затем цена за сегмент сверх этого. [41] Скорость соединения варьировалась, как правило, от 2400 бит/с до 2 Мбит/с, хотя скорости выше 64 кбит/с были редкостью в публичных сетях. Сегмент представлял собой 64 байта данных (округленные, без переноса между пакетами), [42] взимаемых с вызывающего [43] (или вызываемого в случае вызовов с обратной оплатой, если они поддерживались). [44] Вызовы, вызывающие функцию Fast Select (разрешающую 128 байт данных в фазах запроса вызова, подтверждения вызова и сброса вызова) [45] , как правило, влекли бы за собой дополнительную плату, как и использование некоторых других возможностей X.25. PVCs имели бы ежемесячную арендную плату и более низкую цену за сегмент, чем VC, что делало бы их более дешевыми только при передаче больших объемов данных.
Сеть может разрешить выбор максимальной длины в диапазоне от 16 до 4096 октетов (только значения 2 n ) на виртуальный канал путем согласования в рамках процедуры установки вызова. Максимальная длина может быть разной на двух концах виртуального канала.
X.25 предоставляет набор пользовательских возможностей, определенных и описанных в Рекомендации МСЭ-Т X.2. [46] Пользовательские возможности X.2 делятся на пять категорий:
X.25 также предоставляет дополнительные пользовательские возможности DTE, определенные в рекомендациях X.25 и ITU-T и описанные в Рекомендации ITU-T X.7. [47] Дополнительные пользовательские возможности X.7 делятся на четыре категории пользовательских возможностей, которые требуют:
Версии спецификаций протоколов CCITT/ITU-T предназначены для сетей передачи данных общего пользования (PDN). [48] Версии ISO/IEC охватывают дополнительные функции для частных сетей (например, использование локальных сетей (LAN)) при сохранении совместимости со спецификациями CCITT/ITU-T. [49]
Пользовательские возможности и другие функции, поддерживаемые каждой версией X.25 и ISO/IEC 8208, менялись от редакции к редакции. [50] Существует несколько основных версий протокола X.25: [51]
Рекомендация X.25 позволяет каждой сети выбирать множество вариантов при принятии решения о том, какие функции поддерживать и как выполнять определенные операции. Это означает, что каждая сеть должна опубликовать свой собственный документ, содержащий спецификацию своей реализации X.25, и большинство сетей требовали от производителей устройств DTE проводить тестирование на соответствие протоколам, которое включало тестирование на строгое соблюдение и обеспечение соблюдения их сетевых специфических опций. (Операторы сетей были особенно обеспокоены возможностью того, что плохо работающее или неправильно настроенное устройство DTE выведет части сети из строя и повлияет на других абонентов.) Поэтому устройства DTE абонентов должны быть настроены в соответствии со спецификацией конкретной сети, к которой они подключаются. Большинство из них были достаточно разными, чтобы предотвратить взаимодействие, если абонент неправильно настроил свое устройство или производитель устройства не включил специальную поддержку для этой сети. Несмотря на тестирование на соответствие протоколам, это часто приводило к проблемам взаимодействия при первоначальном подключении устройства к сети.
В дополнение к версиям протокола CCITT/ITU-T существуют четыре редакции ISO/IEC 8208: [50]
Протокол X.25 имел много накладных расходов, чтобы справиться с потерей данных, поскольку тогдашние схемы работали по некачественным кабелям и имели много однобитовых ошибок, с которыми приходилось справляться. По мере того, как схемы становились все более надежными, накладные расходы больше не были нужны, и на смену им пришел менее дорогой Frame Relay . Frame Relay имеет свою техническую базу в X.25, но не пытается исправлять ошибки.
Всемирные сети передачи данных общего пользования на базе X.25 способствовали развитию IP как ведущего протокола.
X.25 также был доступен в таких специализированных приложениях, как Retronet, которые позволяли устаревшим компьютерам использовать Интернет .
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )