Отчёт по преддипломной практике На тему: Механизмы обеспечения качества обслуживания в корпоративных сетях icon

Отчёт по преддипломной практике На тему: Механизмы обеспечения качества обслуживания в корпоративных сетях



Смотрите также:
Отчёт о преддипломной практике Вотделе опеки и попечительства администрации Кимовского...
Обязан сдать отчёт по преддипломной практике с пометкой о зачёте, датой сдачи зачёта...
«Интернет телефония. Протокол H. 323»...
«Интернет телефония. Протокол H. 323»...
Учебно-методический комплекс по производственной преддипломной практике...
Учебно-методический комплекс по производственной преддипломной практике...
Отчёт по преддипломной практике На тему: Проектирование высокоскоростной корпоративной сети на...
Трансформация функций библиотечного работника в современной библиотеке...
Отчет по преддипломной практике Анализ финансово-хозяйственной деятельности Отчет по практике...
Отчёт о преддипломной практике Отчёт представлен...
Техническое задание...
Руководство по преддипломной практике...



скачать


МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

Кафедра Информационно-коммуникационных технологий


ОТЧЁТ

по преддипломной практике



На тему:

Механизмы обеспечения качества обслуживания в корпоративных сетях




Студент:

Чернов А.В.




Группа:

С – 104




Руководитель:

Леохин Ю.Л.




(подпись)




Консультант:

Утев С.Б.




(подпись)






МОСКВА 2009 г.

Аннотация

Данный отчёт содержит обоснование выбранной темы на дипломное проектирование с анализом возможных методов решения поставленной задачи. Анализ возможных методов решения проводится на основе литературных источников и нормативно-технических документов, относящихся к теме дипломной работы (проекта). В отчёт включены материалы по охране труда и техники безопасности.

Содержание


1. Введение.

1.1. Актуальность выбранной темы.

Современные технологические возможности облегчают передачу информации, повышают эффективность производственных процессов, способствуют повышению деловых операций в процессе работы.

Современному предприятию необходима разветвленная сеть распределенных подразделений, филиалов и групп, взаимодействующих друг с другом. Распределенные корпоративные информационные системы становятся сегодня важнейшим средством производства современного предприятия, они позволяют преобразовать традиционные формы взаимодействия в электронное взаимодействие.

Сегодня всё чаще возникают повышенные требования к пропускной способности канала между абонентами сети и серверами, это происходит как за счёт роста популярности Internet, так и за счёт возникновения новых мультимедийных сервисов, которые порождают большой трафик в сети – всё это вызывает определённые технические накладки в работе корпоративной сети.

В соответствии с выше указанным, важнейшим условием существования электронной среды предприятия является качество обслуживания абонентов, под которым подразумевается надёжность передачи информации, т.е. её гарантированная доставка от адреса-источника до адреса-назначения за актуальный промежуток времени.

На основании этого, в зависимости от масштаба предприятия, необходимо определить, какие технологии оптимально подходят для организации той или иной корпоративной сети.

Всё выше изложенное показывает, что выбранная тема дипломной работы актуальна и важна.

^ 1.2. Практическая значимость.

Практическая значимость данной работы заключается в организации надёжных (качественных) каналов связи между филиалами предприятия, а также в обеспечение удалённого доступа сотрудникам предприятия к внутренним ресурсам сети. Это позволит организовать оперативную работу сотрудников предприятия и быстрый доступ к нужной информации. Кроме того, проделанная работа позволит определить технологии, необходимые для организации той или иной корпоративной сети.

^ 2. Анализ технологий объединения локальных сетей.

2.1. Технология Frame Relay.

Технология Frame Relay определяет два типа виртуальных каналов – постоянные (PVC) и коммутируемые (SVC). Для удовлетворения потребностей пользователей наиболее оптимален постоянный виртуальный канал (PVC), т.к. для таких соединений трафик передаётся почти всегда. Коммутируемые каналы подходят для наиболее редких соединений. Максимальная скорость, допускаемая технологией Frame Relay равна 34.368 Мбит/с.


^ 2.1.1. Стек протокола Frame Relay.

Стек протокола Frame Relay устроен проще чем у X.25, т.к. разработчики Frame Relay, учитывая высокое качество связи на оптоволокне, посчитали не включать в протоколы стека функции надежности. Если ошибка всё же происходит, что мало вероятно, то технология Frame Relay игнорирует эту ситуацию, т.е. оставляет работу по восстановлению утерянных или искажённых данных протоколам верхнего уровня.

Параллельно с Frame Relay была разработана технология Frame Switching, которая обеспечивает надёжную передачу на канальном уровне и может применяться тогда, когда каналы связи не высокого качества. Но всё же на практике технология Frame Switching не нашла своего применения. Ниже (рис. 1) показан «стек протоколов технологий Frame Relay и Frame Switching».





Рис. 1. Стек протоколов технологий Frame Relay и Frame Switching.


На канальном уровне сетей Frame Relay работает протокол LAP-F (Link Access Procedure for Frame mode bearer services), определяемый в рекомендациях ITU-T как Q.922. Существует две версии этого протокола:

  • Протокол LAP-F coreобеспечивает минимум средств, позволяющих обеспечить работу Frame Relay. В этом случае сеть будет пре­доставлять услуги только постоянных виртуальных каналов.

  • Протокол LAP-F control обеспечивает восстановление кадров по алго­ритму скользящего окна, необходим для того, чтобы сеть оказывала услуги Frame Switching (коммутации кадров).

На физическом уровне сеть Frame Relay может использовать линии связи технологии PDH/SDH или ISDN.

Рассмотрим слой управления, выполняющий функции установления ди­намически коммутируемых каналов SVC. Коммутаторы сети должны поддержи­вать два протокола слоя управления — на канальном уровне LAP-D (известный, как Q.921) и Q.933 на сетевом. Протокол LAP-D в сетях Frame Relay обеспечивает надежную передачу сигнальных кадров между соседними ком­мутаторами.

Протокол Q.933 использует адреса конечных узлов, между которыми устанавли­вается виртуальный канал. Эти адреса задаются в формате телефонных адресов, соответствующих стандарту Е.164, т.е. адрес состоит из 15 десятичных цифр, которые делятся на поля кода страны (от 1 до 3 цифр), кода города и номера абонента. К адресу добавляется до 40 цифр подадреса, которые требуются для нумерации терминальных устройств, если у одного абонента их несколько.

В протоколе Frame Relay не определено автоматическое составление таблиц маршрутизации, поэтому может использоваться фирменный протокол производителя оборудования, или таблицы могут составляться вручную.

По виртуальным каналам Frame Relay могут передаваться данные различных про­токолов. Спецификация RFC 1490 определяет методы инкапсуляции в кадры Frame Relay пакетов сетевых протоколов, таких как IP, протоколов локальных сетей, например Ethernet, а также протокола SNA. Ниже (рис. 2) показана «структура кадра протокола LAP-F».





Рис. 2. Структура кадра протокола LAP-F.

Поле DLCI (Data Link Connection Identifier — идентификатор соединения уров­ня канала данных) состоит из 10 бит, что позволяет задействовать до 1024 вир­туальных соединений. Это поле может занимать и большее число разрядов, этим управляют признаки расширения адреса ЕА0 и ЕА1 (Extended Address – расширенный адрес). Если бит расшире­ния адреса установлен в ноль, то признак называется ЕА0 и означает, что в сле­дующем байте имеется продолжение поля адреса, а если бит расширения адреса равен 1, то поле называется ЕА1 и означает окончание поля адреса. Десятираз­рядный формат DLCI является основным, но при использовании трёх байтов для адресации поле DLCI имеет длину 16 бит, а при использовании четырех бай­тов — 23 бита.

Стандарты Frame Relay распределяют DLCI-адреса между пользователями и се­тью следующим образом:

  • 0 — используется для виртуального канала локального интерфейса админист­рирования (LMI)

  • 1-15 — зарезервированы

  • 16-991 — используются абонентами для нумерации каналов PVC и SVC

  • 992-1007 — используются сетевой транспортной службой

  • 1008-1022 — зарезервированы

  • 1023 — используется для управления канальным уровнем


Исходя из этого, в любом интерфейсе Frame Relay для оконечных устройств поль­зователя отводится 976 DLCI-адресов. Поле C/R переносит признак команды (Command) или ответа (Response). Этот признак является унаследованным и используется в протокольных операциях HDLC. Поля DE, FECN и BECN используются протоколом для управления трафиком и поддержания заданного качества обслуживания виртуального канала.

^ 2.1.2. Поддержка параметров QoS.

Для каждого виртуального соединения определяется несколько параметров, свя­занных со скоростью передачи данных и влияющих на качество обслуживания:

  • Согласованная скорость передачи данных (Committed Information Rate, CIR) — скорость, с которой сеть будет передавать данные пользователя.

  • Согласованная величина пульсации (Committed Burst Size, Be) — максималь­ное количество байтов, которое сеть будет передавать от данного пользовате­ля за интервал времени Т, называемый временем пульсации, соблюдая согла­сованную скорость CIR.

  • Дополнительная величина пульсации (Excess Burst Size, Be) — максимальное количество байтов, которое сеть будет пытаться передать сверх установлен­ного значения Вс за интервал времени Т.


Эти параметры являются однонаправленными, то есть виртуальный канал мо­жет поддерживать разные значения CIR, Вс и Be для каждого направления. Время T определяется по формуле (1)

T=Bc/CIR (1)


Можно задать значения CIR и Т, тогда производной величиной станет величина пульсации Вс. Обычно для контроля пульсаций трафика выбирается время Т, равное 1-2 секунды при передаче данных, и в диапазоне десятков-сотен милли­секунд при передаче голоса. Ниже (рис. 3) отображена «реакция сети на поведение пользователя» (R — скорость в канале доступа; f,-f5 — кадры).




Рис. 3. Реакция сети на поведение пользователя.


Основным параметром, по которому абонент и сеть заключают соглашение при установлении виртуального канала, является согласованная скорость передачи данных. Для постоянных виртуальных каналов это соглашение является частью контракта на пользование услугами сети. При установлении коммутируемого виртуального канала SVC соглашение о качестве обслуживания заключается автоматически с помощью протокола Q.933 — требуемые параметры CIR, Вс и Be передаются в пакете запроса на установление соединения.

Скорость передачи данных измеряется на контрольном интервале времени Т, на котором проверяются условия соглашения. В общем случае пользователь не дол­жен в этом интервале передавать в сеть данные со средней скоростью, превосхо­дящей CIR. Если же он нарушает соглашение, то сеть не гарантирует доставку кадра и помечает этот кадр признаком готовности к удалению (Discard Eligi­bility, DE), равным 1. Однако кадры, отмеченные таким признаком, удаляются из сети только в том случае, если коммутаторы сети испытывают перегрузки. Если же перегрузок нет, то кадры с признаком DE = 1 доставляются адресату.

Такое щадящее поведение сети соответствует случаю, когда общее количество данных, переданных пользователем в сеть за период Т, не превышает значения Вс + Be. Если же этот порог превышен, то кадр не помечается признаком DE, а немедленно удаляется.

Предыдущий рисунок (рис. 7) иллюстрирует случай, когда за интервал времени Т в сеть по вир­туальному каналу поступило 5 кадров. Средняя скорость поступления данных в сеть составила на этом интервале R бит/с, и она оказалась выше C1R. Кадры f1, f2 и f3 доставили в сеть данные, суммарный объем которых не превысил порог Вс, поэтому эти кадры ушли дальше транзитом с признаком DE=0. Данные кадра f4, прибавленные к данным кадров fl, f2 и f3, уже превысили порог Вс, но еще не превысили порога Вс + Be, поэтому кадр f4 также ушел дальше, но уже с призна­ком DE = 1. Данные кадра f5, прибавленные к данным предыдущих кадров, пре­высили порог Вс + Be, поэтому этот кадр был удален из сети.

Для контроля соглашения о параметрах качества обслуживания все коммутато­ры сети Frame Relay поддерживают алгоритм «дырявого ведра» (leaky bucket). Этот алгоритм относится к тому же классу алгоритмов, что и уже рассмотрен­ный нами в главе 20 алгоритм «ведра маркеров». Он также позволяет контро­лировать среднюю скорость и пульсацию трафика, однако делает это несколько иначе.

Алгоритм поддерживает счетчик С поступивших от пользователя байтов. Каж­дые Т секунд этот счетчик уменьшается на величину Вс (или же сбрасывается в 0, если значение счетчика меньше, чем Вс). Все кадры, данные которых не уве­личили значение счетчика свыше порога Вс, пропускаются в сеть со значением признака DE = 0. Кадры, данные которых привели к значению счетчика, боль­шему Вс, но меньшему Вс + Be, также передаются в сеть, но уже с признаком DE - 1. И наконец, кадры, которые привели к значению счетчика, большему Вс + Be, отбрасываются коммутатором.

Пользователь может договориться о поддержании не всех параметров качества обслуживания для данного виртуального канала, а только некоторых.

Например, можно использовать только параметры CIR и Вс. Этот вариант дает более качественное обслуживание, так как кадры никогда не отбрасываются коммутатором сразу. Коммутатор только помечает кадры, которые превышают порог Вс за время Т, признаком DE=1. Если сеть не сталкивается с перегрузками, то кадры такого канала всегда доходят до конечного узла, даже если пользова­тель постоянно нарушает договор с сетью.

Популярен еще один вид заказа на обслуживание, при котором оговаривается только порог Be, а скорость CIR полагается равной нулю. Все кадры такого кана­ла сразу же отмечаются признаком DE - 1, но отправляются в сеть, а при превы­шении порога Be отбрасываются. Контрольный интервал времени Т в этом слу­чае вычисляется как Be/R, где R — скорость доступа к каналу.

Как видно из описания, алгоритм дырявого ведра более «строго» контролирует пульсации трафика, чем алгоритм ведра маркеров (см. главу 20). Алгоритм ведра маркеров разрешает трафику в периоды пониженной активности накапливать объем пульсации, а затем использовать эти накопления в периоды всплесков трафика. В алгоритме дырявого ведра такой возможности нет, так как счетчик С сбрасывается в ноль принудительно в конце каждого периода Т независимо от того, сколько байтов поступило от пользователя в сеть в течение этого периода.

Ниже (рис. 4) приведен «пример обслуживания в сети Frame Relay» с пятью удаленными региональ­ными отделениями корпорации. Обычно доступ к сети осуществляется по кана­лам с пропускной способностью, большей, чем CIR. Но при этом пользователь платит не за пропускную способность канала, а за заказанные величины CIR, Вс и Be. Так, при использовании в качестве линии доступа канала Т1 и заказа об­служивания со скоростью CIR, равной 128 Кбит/с, пользователь будет платить только за скорость 128 Кбит/с, а скорость канала Т1 в 1,544 Мбит/с окажет влияние на верхнюю границу возможной пульсации Вс + Be.





Рис. 4. Пример обслуживания в сети Frame Relay.

Параметры качества обслуживания могут быть разными для разных направле­ний виртуального канала. Так, на предыдущем рисунке абонент 1 соединен с абонентом 2 вир­туальным каналом с DLCI = 136. При направлении от абонента 1 к абоненту 2 канал имеет среднюю скорость 128 Кбит/с с пульсациями Вс=256 Кбит (интер­вал Т составил 1с) и Be = 64 Кбит. А при передаче кадров в обратном направлении средняя скорость уже может достигать значения 256 Кбит/с с пульсациями Вс = 512 Кбит и Be = 128 Кбит. Нужно отметить что механизм резервирования средней пропускной способности и максимальной пульсации является основным механизмом обеспечения параметров QoS в сетях Frame Relay.

Соглашения должны заключаться таким образом, чтобы сумма средних скоро­стей передачи данных в виртуальных каналах не превосходила возможностей портов коммутаторов. При заказе постоянных каналов за это отвечает админист­ратор, а при установлении коммутируемых виртуальных каналов — программ­ное обеспечение коммутаторов. При правильно взятых на себя обязательствах сеть борется с перегрузками путем удаления кадров с признаком DE=1 и кад­ров, превысивших порог Вс + Be.

В технологии Frame Relay определен еще и дополнительный (необязательный) механизм управления потоком. Это механизм оповещения конечных пользова­телей о том, что в коммутаторах сети возникли перегрузки (переполнение необ­работанными кадрами). Бит FECN (Forward Explicit Congestion Notification — прямое явное уведомление о перегрузке) кадра извещает об этом принимающую сторону. На основании значения этого бита принимающая сторона должна с по­мощью протоколов более высоких уровней (TCP/IP, SPX и т. п.) известить пе­редающую сторону о том, что та должна снизить интенсивность отправки паке­тов в сеть.

Бит BECN (Backward Explicit Congestion Notification — обратное явное уведом­ление о перегрузке) извещает о переполнении в сети передающую сторону и яв­ляется рекомендацией немедленно снизить скорость передачи. Бит BECN обычно отрабатывается на уровне устройств доступа к сети Frame Relay — маршрутиза­торов, мультиплексоров и устройств CSU/DSU. Протокол Frame Relay не требу­ет от устройств, получивших кадры с установленными битами FECN и BECN, немедленного прекращения передачи в данном направлении. Эти биты должны служить указанием для протоколов бо­лее высоких уровней (TCP, SPX, NCP и т. п.) о снижении темпа передачи паке­тов. Так как регулирование потока и принимающей, и передающей сторонами инициируется в разных протоколах по-разному, то разработчики протоколов Frame Relay учли оба направления снабжения предупреждающей информацией о пере­полнении сети.

2.1.3. Вывод.

Достоинства:

  • Низкая протокольная избыточность обеспечивает высокую пропускную способность и небольшое время задержки кадров.

  • Предсказуемая пропускная способность за счет установления постоянных виртуальных каналов (PVC) при заранее обговоренной величиной CIR.

  • Высокая надежность, которая обеспечивается за счёт постоянных виртуальных соединений, т.е. при обрыве канала связи автоматически перестроится маршрут, и пакеты пойдут по другому пути.

  • Контроль работоспособности канала с пользовательской стороны.

  • Поддержка большого количества протоколов – мультипротокольная среда.

  • Также Frame Relay предоставляет гарантированное качество обслуживания и по времени задержки и по скорости передачи кадров.


Недостатки:

  • Высокая стоимость услуг связи между сетями филиалов корпорации – каждый виртуальный канал необходимо оплачивать.

  • Сложность доступа к корпоративной сети по телефонным коммутируемым каналам.

  • Сложность взаимодействия с Internet.



^ 2.2. Технология ATM.

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode — асинхронный режим переда­чи) была разработана как единая универсальная технология транспорта для нового поколе­ния сетей с интегрированным обслуживанием. По своей сути, ATM является второй попыткой построения универсальной сети. В отли­чие от технологии Frame Relay, которая изначально предназначалась только для передачи эластичного компьютерного трафика, цели разработчиков ATM были значительно шире, а именно, технология ATM должна была обеспечивать:

  • Передачу трафика любого типа (компьютерного и мультимедийного);

  • Иерархию скоростей передачи данных;

  • Возможность использования существующей инфраструктуры линий связи;

  • Взаимодействие с существующими протоколами локальных и глобальных сетей.

^ 2.2.1. Стек протокола ATM.

Стек протокола ATM соответствует нижним уровням семиуровневой модели ISO/OSI и содержит уровень адаптации ATM. Точного соответствия между уровнями протоколов технологии ATM и уровнями модели ISO/OSI нет. Ниже (табл. 1) отображена «структура стека протоколов ATM» и отображено (рис. 5) «распределение протоколов по узлам и коммутаторам сети ATM».


Уровни адаптации ATM (ALL1-5)

Подуровень

конвергенции (CS)

Общая часть подуровня конвергенции

Специфическая для сервиса часть

Подуровень сегментации и реассемблирования (SAR)

Уровень ATM

(маршрутизация пакетов, мультиплексирование, управление потоком, обработка приоритетов)

Физический

уровень

Подуровень согласования передачи

Подуровень, зависящий от физической среды


Табл. 1. Структура стека протоколов ATM.





Рис. 5. Распределение протоколов по узлам и коммутаторам сети ATM.


Рассмотрим уровень адаптации ATM (ATM Adaptation Layer, AAL). Он состоит из на­бора протоколов AAL1 – AAL5, которые трансформируют сообщения протоколов верхних уровней ATM в ячейки ATM нужного формата. Протоколы AAL при передаче пользовательского трафика работают только в конечных узлах сети.

Каждый протокол уровня AAL обрабатывает пользовательский трафик опреде­ленного класса (A, B, C, D и X). На начальных этапах стандартизации каждому классу трафика соответствовал свой протокол AAL, который принимал в конечном узле пакеты от протокола верхнего уровня и заказывал с помощью соответствующего прото­кола нужные параметры трафика и качества обслуживания для данного вирту­ального канала. При развитии стандартов ATM такое однозначное соответствие между классами трафика и протоколами уровня AAL исчезло, и разрешается использовать для одного и того же класса трафика разные протоколы уровня ALL.


В соответствии с «табл. 1» уровень адаптации состоит из двух подуровней:

  • Подуровень сегментации и реассемблирования (Segmentation And Reassembly, SAR) – является нижним подуровнем AAL. Эта часть не зависит от типа прото­кола AAL и от класса передаваемого трафика. Она занимается разбиением сообщения, принимаемого AAL от протокола верх­него уровня, на ячейки ATM, снабжением их соответствующим заголовком и передачей уровню ATM для последующей отправки в сеть.

  • Подуровень конвергенции (Convergence Sublayer, CS) — является верхним подуровнем AAL. Этот подуровень зависит от класса передаваемого трафика (A, B, C, D и X). Про­токол подуровня конвергенции решает задачи обеспечения временной синхронизации между передающим и принимающим узлами (если трафику необходима такая синхронизация). Контролирует и, по-возможности, восстанавливает битовые ошибки в пользовательской информации. Занимается контролем целостности передаваемого кадра.


Протоколы AAL для выполнения своей работы используют служебную инфор­мацию, размещаемую в своих заголовках. После приема ячеек, поступивших по виртуальному каналу, подуровень SAR протокола AAL собирает послан­ное по сети исходное сообщение (чаще всего разбитое на несколько ячеек ATM) с помощью заголовков AAL, которые для коммутаторов ATM являются прозрачными, так как помещаются в 48-битном поле данных ячейки. После сборки исходного сообщения про­токол AAL проверяет служебные поля заголовка и концовку кадра и на этом основании принимает решение о корректности полученной информации.

Необходимо отметить, что сам протокол ALL при передаче пользовательских данных конечных узлов не занимается восстановление искажённых или потерянных данных, а уведомляет об этом конечный узел. Это сделано с целью ускорить работу коммутаторов сети ATM, так как случаи искажения или потери данных редкие.


^ Рассмотрим протокол AAL1. Он обычно обслуживает трафик класса А с постоянной битовой скоростью (CBR), который характерен для цифрового видео и циф­ровой речи, и чувствителен к временным задержкам. Этот трафик передается в сетях ATM таким образом, чтобы эмулировать обычные выделенные цифровые линии. Заголовок AAL1 занимает в поле данных ячейки ATM 1 или 2 байта, ос­тавляя для передачи пользовательских данных соответственно 47 или 46 байт. В заголовке один байт отводится для нумерации ячеек, чтобы приемная сторона могла судить о том, все или не все посланные ячейки дошли до нее. При отправ­ке голосового трафика временная отметка каждого замера известна, так как они следуют друг за другом с интервалом в 125 мкс, поэтому при потере ячейки мож­но скорректировать временную привязку байтов следующей ячейки, сдвинув ее на 125 х 46 мкс. Потеря нескольких байтов замеров голоса не так страшна, так как на приемной стороне воспроизводящее оборудование сглаживает сигнал[3, стр. 767].

По сути, в задачи протокола ALL1 входит сглаживание неравномерности поступления ячеек данных в узел назначения.


^ Рассмотрим протокол ALL2. Он был разработан для передачи трафика класса В, но при разви­тии стандартов его исключили из стека протоколов ATM, и сегодня трафик класса В передается с помощью протокола AAL(1, 3-5).


^ Рассмотрим протокол AAL3/4. Он обрабатывает пульсирующий трафик, характерный для трафика локальных сетей — с переменной битовой скоростью (VBR). Этот трафик обрабатывается так, чтобы не допустить потерь ячеек, но ячейки могут задерживаться коммутатором. Протокол AAL3/4 выполняет сложную процедуру контроля ошибок при передаче ячеек, нумеруя каждую составляющую часть ис­ходного сообщения и снабжая каждую ячейку контрольной суммой. Правда, при искажениях или потерях ячеек этот уровень не занимается их восстановлением, а просто отбрасывает все сообщение — то есть все оставшиеся ячейки, так как для компьютерного трафика потеря части данных является фатальной ошибкой. Протокол AAL3/4 представляет собой результат слияния протоколов AAL3 и AAL4, которые обеспечивали поддержку трафика компьютерных сетей соответственно с установлением соединения и без установ­ления соединения. Однако ввиду большой близости используемых форматов служебных заголовков и логики работы протоколы AAL3 и AAL4 были объединены[3, стр. 768].


^ Рассмотрим протокол AAL5. Это протокол работает быстрее, так как вычисляет контрольную сумму не для каждой ячейки сообщения, а для всего исходного сообщения и помещает ее в последнюю ячейку со­общения и является упрощенным вариантом протокола AAL4. Протокол ААL5 может поддерживать различные пара­метры качества обслуживания, кроме тех, которые связаны с синхронизацией передающей и принимающей сторон. Поэтому он обычно используется для под­держки всех классов трафика, относящегося к передаче компьютерных данных, то есть классов С и D. Протокол AAL5 работает не только в конечных узлах, но и в коммутаторах сети ATM. Однако там он выполняет служебные функции, не связанные с передачей пользовательских данных. В коммутаторах ATM протокол AAL5 поддерживает служебные протоколы более высоких уров­ней, занимающиеся установлением коммутируемых виртуальных соединений[3, стр. 768].

^ 2.2.2. Поддержка параметров QoS.

Главной особенностью ATM, которая отличает её от других технологий, является комплексная поддержка параметров QoS для всех основных видов трафика. Для достижения этой поддержки разработчиками были проанализированы все типы трафика и проведена их классификация. Технология ATM разбивает все виды трафика на 5 классов (табл. 2).


^ Класс трафика

Описание


A

Постоянная битовая скорость (CBR).

Требуются временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, установление соединения.

Пример: голосовой и видео трафик.


B

Переменная битовая скорость (VBR).

Требуются временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, установление соединения.

Пример: компрессированный голос и компрессированное видео.


C

Переменная битовая скорость (VBR).

Не требуются временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, установление соединения.

Пример: трафик компьютерных сетей, где конечные узлы работают по протоколам с установлением соединений.


D

Переменная битовая скорость (VBR).

Не требуются временные соотношения между передаваемыми и принимаемыми данными, без установления соединения.

Пример: трафик компьютерных сетей, где конечные узлы работают по протоколам без установления соединений.

^ Класс трафика

Описание

X

Тип трафика и его параметры определяются пользователем.

Продолжение табл. 2.

Табл. 2. Классификация трафика в ATM.


Основной задачей технологии ATM является объединение в одном канале эластичных и чувствительных к задержкам классов трафика. Требования этих классов практически всегда противоречат друг другу. Одним из противоречий является требование к размеру кадра.

Эластичный трафик выигрывает от увеличения размера кадра (но, естественно, не до бесконечности), так как при этом уменьшаются расходы на служебную информацию. Чувствительный же к задержкам трафик требует небольшой размер кадра.

При при­менении больших кадров начинают проявляться два нежелательных эффекта:

  • Ожидание низкоприоритетных кадров в очередях;

  • Задержка пакетизациивремя, в течение которого первый замер голоса ждет момента окончательного формирования пакета и отправки его по сети (рис. 6).





Рис. 6. Задержка пакетизации.


Рассмотрим эти эффекты на примере голосового трафика. Известно, что время ожидания кадра в очереди можно уменьшить, если обслу­живать кадры чувствительного к задержкам трафика в приоритетной очереди. Однако если размер кадра может меняться в широком диапазоне (например, от 29 до 4500 байт), то даже при придании чувствительным к задержкам кадрам высшего приоритета обслуживания в коммутаторах время ожидания компьютерного пакета может все равно оказаться недопустимо высо­ким. Например, пакет в 4500 байт будет передаваться в выходной порт на скоро­сти 2 Мбит/с 18 мс. При совмещении трафика за это время необходимо через тот же порт пе­редать 144 замера голоса. Прерывать передачу пакета в сетях нежелательно, так как при распределенном характере сети накладные расходы на оповещение со­седнего коммутатора о прерывании пакета, а потом — о возобновлении передачи пакета с прерванного места оказываются слишком большими[3, стр. 762].

Кодек делает замеры голоса через одинаковые интервалы времени. На предыдущем рисунке в качестве примера он делает это с частотой 8 кГц, то есть через каждые 125 мкс. Если использовать для передачи голоса кадры Ethernet максимального разме­ра, то в один кадр помещается 1500 замеров голоса, так как каждый замер коди­руется одним байтом данных. В результате первый замер, помещенный в кадр Ethernet, вынужден ждать отправки кадра в сеть (1500 - 1) х 125 = 187375 мкс, или около 187 мс. Это весьма большая задержка для голосового трафика, так как реко­мендации ITU-T говорят о величине 150 мс как о максимально допустимой за­держке голоса. Важно отметить, что задержка пакетизации не зависит от бито­вой скорости протокола, она зависит только от частоты работы кодека и размера поля данных кадра. Это отличает её от задержки ожидания, которая снижается с возрастанием битовой скорости.

Кадр ATM в 53 байта с полем данных 48 байт является результатом компромисса между требований эластичного и чувствительного к задержкам трафиков. Небольшой и фиксированный размер кадра ATM дал ему специальное название — ячейка[3, стр. 763].

При размере поля данных в 48 байт одна ячейка ATM обычно переносит 48 за­меров голоса, которые делаются с интервалом в 125 мкс. Поэтому первый замер должен ждать примерно 6 мс, прежде чем ячейка будет отправлена по сети — это задержка, близкая к пределу, за которым начинаются нарушения качества передачи голоса. При выборе размера ячейки в 32 байта задержка паке­тизации составила бы 4 мс, что гарантировало бы более качественную передачу голоса.

Для пакета, состоящего из 53 байт, при скорости в 155 Мбит/с время передачи кадра на выходной порт составляет менее 3 мкс. Эта задержка не очень существенна для трафика, пакеты которого должны передаваться каждые 125 мкс.

Чтобы пакеты содержали адрес узла назначения и в то же время процент слу­жебной информации не превышал размер поля данных пакета, в технологии ATM применён стандартный для WAN прием — передача ячеек в соответствии с тех­никой виртуальных каналов. Общая длина номера виртуального канала состав­ляет 24 бит, что вполне достаточно для обслуживания большого количества вир­туальных соединений каждым портом коммутатора глобальной сети ATM.

Необходимо отметить, что использование в ATM ячеек такого небольшого размера, создающих отличные условия для качественного обслуживания чувствительно­го к задержкам трафика, имеет и недостатки. Недостатком является высокий уровень нагрузки на АТМ-коммутаторы при работе на высоких ско­ростях. Известно, что объём работы, который выполняет коммутатор или мар­шрутизатор любой технологии, прямо пропорционален количеству обрабатывае­мых в единицу времени пакетов, или кадров. Очевидно, что использование ячеек размеров с полем данных 48 байт приводит к большому росту объема работы для ATM-коммутатора по сравнению с, например, коммутатором Ethernet, рабо­тающим с кадрами 1500 байт. Из-за этого явления АТМ-коммутаторы с трудом наращивают скоростные характеристики.

В технологии ATM поддерживается следующий набор основных количественных параметров для трафика виртуального соединения:

  • Пиковая скорость передачи ячеек (Peak Cell Rate, PCR);

  • Средняя скорость передачи ячеек (Sustained Cell Rate, SCR);

  • Минимальная скорость передачи ячеек (Minimum Cell Rate, MCR);

  • Максимальная величина пульсаций (Maximum Burst Size, MBS);

  • Доля потерянных ячеек (Cell Loss Ratio, CLR);

  • Задержка передачи ячеек (Cell Transfer Delay, CTD);

  • Вариация задержек ячеек (Cell Delay Variation, CDV).

Параметры скорости измеряются в ячейках в секунду, максимальный размер пульсации – в ячейках, а временные параметры – в секундах. Максимальный размер пульсации задает количество ячеек, которое приложение может передать с максимальной скоростью PCR, если задана средняя скорость. Доля потерянных ячеек является отношением потерянных ячеек к общему количеству отправленных ячеек по данному виртуальному соединению. Так как виртуальные соединения являются дуплексными, то для каждого направления соединения могут быть заданы разные значения параметров.

В технологии ATM принят не совсем традиционный подход к трактовке термина "качество обслуживания" – QoS. Обычно качество обслуживания трафика характеризуется параметрами пропускной способности (здесь это RCR, SCR, MCR, MBS), параметрами задержек пакетов (CTD и CDV), а также параметрами надежности передачи пакетов (CLR). В ATM характеристики пропускной способности называют параметрами трафика и не включают их в число параметров качества обслуживания QoS (по существу они таковыми являются). Параметрами QoS в ATM являются только параметры CTD, CDV и CLR. Сеть старается обеспечить такой уровень услуг, чтобы поддерживались требуемые значения и параметров трафика, и задержек ячеек, и доли потерянных ячеек.

В случае насыщения пропускной способности для сохранения минимальной задержки ATM может отбрасывать отдельные ячейки при насыщении. Реализация стратегии отбрасывания ячеек зависит от производителя оборудования ATM, но в общем случае обычно отбрасываются ячейки с низким приоритетом, для которых достаточно просто повторить передачу без потери информации. Коммутаторы ATM с расширенными функциями могут при отбрасывании ячеек, являющихся частью большого пакета, обеспечить отбрасывание и оставшихся ячеек из этого пакета – такой подход позволяет дополнительно снизить уровень насыщения и избавиться от излишнего объема повторной передачи. Правила отбрасывания ячеек определяются QoS.

Соглашение между приложением и сетью ATM называется трафик-контрактом. Основным его отличием от соглашений, применяемых в сетях Frame Relay, является выбор одного из нескольких определенных классов трафика, для которого наряду с параметрами пропускной способности трафика могут указываться параметры задержек ячеек, а также параметр надежности доставки ячеек. В сети Frame Relay класс трафика один, и он характеризуется только параметрами пропускной способности. Необходимо отметить, что задание только параметров трафика (вместе с параметрами QoS) часто не полностью характеризует требуемую услугу, поэтому задание класса трафика полезно для уточнения нужного характера обслуживания данного соединения с сетью.

В некоторых случаях специфика приложения такова, что её трафик не может быть отнесён к одному из четырёх стандартных классов. Поэтому для этого случая введён ещё один класс X, который не имеет никаких дополнительных описаний, а полностью определяется теми количественными параметрами трафика и QoS, которые оговариваются в трафик-контракте.

Если для приложения не критично поддержание параметров пропускной способности и QoS, то оно может отказаться от задания этих параметров, указав признак «Best Effort» в запросе на установление соединения. Такой тип трафика получил название трафика с неопределенной битовой скоростью – Unspecified Bit Rate (UBR). После заключения трафик-контракта, который относится к определенному виртуальному соединению, в сети ATM работает несколько протоколов и служб, обеспечивающих нужное качество обслуживания. Для трафика UBR сеть выделяет ресурсы по возможности, то есть те, которые в данный момент свободны от использования виртуальными соединениями, заказавшими определенные параметры качества обслуживания.

Технология ATM изначально разрабатывалась для поддержки как постоянных, так и коммутируемых виртуальных каналов. Автоматическое заключение трафик-контракта при установлении коммутируемого виртуального соединения представляет собой весьма непростую задачу, так как коммутаторам ATM необходимо определить, смогут ли они в дальнейшем обеспечить передачу трафика данного виртуального канала наряду с трафиком других виртуальных каналов таким образом, чтобы выполнялись требования качества обслуживания каждого канала.


2.2.3. Вывод.

Достоинства:

  • Быстрая аппаратная коммутация – трафик передается в небольших ячейках фиксированной длины (53 байта);

  • Единый универсальный сетевой транспорт – единый способ передачи данных, позволяющий связывать сеть практически любых размеров и в последствии их масштабировать;

  • Возможность в одном подключении смешивать данные разных типов – например, передача голоса и видео по единому сетевому подключению;

  • Гибкое и эффективное распределение ширины полосы пропускания сети – это позволяет использовать ATM для того, чтобы определить приоритет и качество обслуживания для каждого сетевого соединения ATM с требуемой точностью.


Недостатки:

Использование технологии ATM позволяет улучшить качество сервиса, однако некоторые достоинства ATM являются продолжением существенных недостатков:

  • Небольшой размер ячейки (53 байта) – большие накладные расходы на канальном уровне (~10%);

  • Минимальная скорость ATM интерфейса – 2,048 Мбит/с – сужает круг потенциальных клиентов/заказчиков.

  • Высокая цена оборудования.

^ 2.3. Технология MPLS.

Технология MPLS (Multiprotocol Label Switching – мультипротокольная коммутация по меткам) представляется перспективной за счёт коммутации пакетов по меткам.

С помощью меток определяются маршруты и атрибуты услуг. На периферии сети, в точке входа, происходит обработка входящих пакетов, выбираются и присваиваются метки. Опорная сеть считывает метки, соответствующим образом обрабатывает пакеты и передает их далее в соответствии с метками. Вычисления, требующие больших процессорных мощностей, таких как анализ, классификация и фильтрация – выполняются один раз, в точке входа. После этого пакеты с метками передаются по опорной сети.

Устройства опорной сети передают пакеты только на основе меток и не анализируют заголовки IP-пакетов, что приводит к снижению нагрузки на опорную сеть. В точке выхода метки удаляются и пакеты передаются в пункт назначения [7].

^ 2.3.1. Метка в MPLS.

Метка представляет собой 32-битовый идентификатор фиксированной длины, предназначенный для идентификации класса FEC и обычно имеющий локальное значение. Метка, назначаемая пакету, указывает класс FEC, к которому причислен пакет.

Технологии 2-го уровня не могут использовать адресные поля второго уровня для переноса меток. Эти технологии переносят метки во вспомогательных промежуточных заголовках. Проме­жуточный заголовок для метки вставляется между заголовками канального и сетевого уровня (рис. 7). Использование промежуточного заголовка позволяет поддерживать средства MPLS в большинстве технологий второго уровня.


Метка (20 бит)

CoS (3 бита)

S (1 бит)

TTL (8 бит)


Метка – метка MPLS

CoS – Класс обслуживания

S – Конец стека

TTL – Время жизни


Заголовок ATM-ячейки

GFC

VPI

VCI

PTI

CLP

HEC

Данные


VPI+VCI – Метка


Промежуточный заголовок

Заголовок 2-го уровня

Метка

Заголовок 3-го уровня

Заголовок 4-го уровня

Данные


Рис. 7. Форматы меток MPLS.

Необходимо отметить, что для поддержки вспомогательных заголовков нужно, чтобы отправляющий мар­шрутизатор сообщил принимающему о том, что кадр содержит промежуточный заголовок (в различных технологиях это осуществляется разными способами).

Стековый бит позволяет реализовать хранение меток MPLS в стеке; при этом IP-пакету может быть назначено более одной метки. Для указания конца стека соответ­ствующий бит устанавливается в 1 (бит S). Всем остальным битам стека задается значение 0. При использовании MPLS для коммутации пакетов начало стека находится сразу по­сле заголовка канального уровня, а конец непосредственно перед заголовком сете­вого уровня. Пересылка пакетов осуществляется с использованием значения метки в начале стека. При одиночной рассылке пакетов IP-маршрутизация не использует раз­мещение меток в стеке.

Поле TTL аналогично полю времени существования пакета (time-to-live), исполь­зуемому в заголовке IP. Узел MPLS просто обрабатывает поле TTL в верхней позиции стека меток.

^ 2.3.2. Информационная база меток.

Информационная база пересылки меток (Label Forwarding Information Base – LFIB) поддерживается узлом MPLS, она состоит из последовательных записей. Каждая запись состоит из входной метки и одной или более вложенных записей (рис. 8). В базе LFIB создаются индексы по значениям, содержащимся во входной метке.

Входная метка

Первая запись

Запись отсутствует


Входная метка

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода











Входная метка

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода











Входная метка

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода

Выходная метка

Выходной интерфейс

Адрес следующего перехода


Рис. 8. Информационная база пересылки по меткам.


Каждая вложенная запись состоит из выходной метки, номера выходного интерфейса и адреса следующего транзитного перехода. Запись внутри другой записи может иметь такие же или иные выходные метки. При многоадресной пересылке необходимы вложенные за­писи с несколькими выходными метками, т.к. поступающий на интерфейс пакет должен быть разослан на несколько выходных интерфейсов. Кроме того, запись в таблице отправки может содержать информацию о выходной очереди, в которую должен быть помещён пакет.

^ 2.3.3. Распределение меток. Протокол LDP.

Протокол распространения меток (Label Distribution Protocol – LDP) используется вме­сте со стандартными протоколами маршрутизации сетевого уровня для распределения ин­формации о метках между LSR(Label-Switched Router)-устройствами в сетях с коммутацией по меткам. Протокол LDP позволяет LSR-устройствам распространять метки между LDP-устройствами того же уровня через порт 646 по протоколу TCP. Использование протокола TCP необходимо для гарантированной доставки информации протокола LDP.

Когда LSR-устройство назначает метку классу FEC, необходимо известить об этом соответствующие устройства того же уровня. Для этого используется протокол LDP. Набор меток от входного LSR-устройства до выходного LSR-устройства в доме­не MPLS определяет маршрут LSP. Метки представляют собой способ преобразова­ния маршрутной информации в коммутируемые маршруты канального уровня. Про­токол LDP помогает устанавливать LSP-маршруты, используя набор процедур для распространения меток среди LSR-устройств одного ранга.

Протокол LDP использует следующие классы сообщений для предоставления LSR-устройствам механизмов обнаружения и установки связи:

  • сообщение DISCOVERY – пересылается по протоколу UDP с использованием многоадресной рассылки HELLO в целях обнаружения других LSR-устройств;

  • сообщение ADJACENCY – передаются по протоколу TCP и инициируют сеанс с помощью сообщений INITIALIZATION в начале согласования сеанса LDP;

  • сообщение LABEL ADVERTISEMENT – обеспечивают распростране­ние информации о привязке меток путём рассылки сообщений LABEL MAPPING, извещающих о связи между классами FEC и метками;

  • со­общение LABEL WITHDRAWAL (удаление метки) – используются для процесса, об­ратного установлению соответствия;

  • сообщение LABEL RELEASE (освобождение метки) – используются LSR-устройствами, которые получили информацию о преобразовании меток и желают удалить метку, т.к. она больше не требуется;

  • сообщения NOTIFICATION – переносят справочную информа­цию и информацию об ошибках паритетным LSR-устройствам, участвующим в сеансе LDP.

^ 3.3.4. Построение маршрута в MPLS.

Маршруты LSP могут быть установлены следующими способами:

  • с помощью использования механизма независимого контроля;

  • с помощью использования механизма упорядоченного контроля.


Независимый и упорядоченный контроль для установления LSP-маршрутов могут существовать в одной и той же сети, при этом не возникают структурные проблемы или проблемы взаимодействия. Независимый метод обеспечивает более быструю сходи­мость и установку маршрутов LSP, т.к. LSR-устройства могут устанавливать и анонсировать привязку меток в любой момент, не затрачивая время на распространение сообщений от одной границы сети до другой. Установка маршрута LSP происходит сра­зу после завершения конвергенции протоколов маршрутизации. При использовании метода упорядоченного контроля перед установкой маршрута LSP происходит распространение информации о привязке меток. Такой метод контроля предоставляет большие возможности предотвращения в сети кольцевых маршрутов.

Ниже (рис. 9) приведён пример установки LSP-маршрута упорядоченным методом.



Рис. 9. Упорядоченный метод установления маршрута LSP.

Устройство LSR7 является выходным LSR-маршрутизатором, которое инициирует установку LSP-маршрута. Устройству LSR7 известна своя роль, поскольку оно имеет непосредственное соединение с сетью 192.168.0.0/16. Допустим, что маршрутизатор LSR7 назначает классу FEC 192.168.0.0/16 метку со значением 66. По­сле этого он извещает о своей локальной метке соседнее устройство LSR6. Получив такое оповещение, маршрутизатор LSR6 назначает данному классу FEC новую метку со значением 33 и сообщает о привязке метки к сети своим соседям: устройствам LSR3 и LSR5. Упорядоченная установка маршрута LSP продолжается таким способом на протяжении всего маршрута LSP к входному или иному устройству LSR1 [4].

^ 2.3.5. Управление потоками в MPLS.

Управление потоками включает в себя обеспечение надёжного качества обслуживания (QoS), более рационального использования сетевых ресурсов за счёт равномерного распределения потоков по каналам связи и быстрого восстановления работы сети в случае отказа узла или канала. Такая цель может быть достигнута за счёт перераспределения потоков MPLS в базовой магистрали.

Перераспределение потоков в коммутации MPLS использует протокол резервиро­вания ресурсов (Resource Reservation Protocol – RSVP) для автоматической установки и поддержки туннеля в магистрали. Маршрут, используемый туннелем, определяется на основе требований туннеля к ресурсам и на основе доступных ресурсов сети, таких как доступная в данный момент полоса пропускания. Информация о доступных ре­сурсах распространяется путем использования расширений протоколов с учётом со­стояния каналов IGP, таких как OSPF или IS-IS [4].

Вычисление туннельных маршрутов осуществляется в головном узле (маршрутизатор-отправитель) на основе сопоставления требуемых и доступных ресурсов. Протокол IGP автоматически маршрутизирует потоки данных по таким туннелям. Пакет, пересекающий магистраль с перераспределением потоков проходит по одному туннелю, который соединяет входную и выходную точку.

^ 2.3.6. Качество обслуживания в MPLS.

Практически QoS реализуется с помощью различных механизмов. В качестве про­токола сигнализации IntServ используется протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol – RSVP), а в качестве механизмов задания правил и формирования потоков – параметр согласованной скорости передачи (Committed Ac­cess Rate – CAR). Протокол общего ограничения потока данных (Generic Traffic Shaping – GTS) и протокол ограничения потока данных Frame Relay (Frame Relay Traffic Shaping – FRTS).

Справедливая взвешенная очередность (Weighted Fair Queuing – WFQ), очеред­ность на основе классов (Class-Based Queuing – CBQ), раннее случайное взвешенное обнаружение (Weighted Random Early Detection – WRED), приоритетная очередность (Priority Queuing) и настраиваемая очередь (Custom Queuing) позволяют управлять по­токами данных и предотвращать заторы в сети. Для повышения эффективности рабо­ты канала используются протокол сжатия в реальном времени (Compressed Real-Time Protocol – CRTP) и протокол фрагментации и чередования данных в канале (Link Fragmentation and Interleaving – LFI).

Сетевые элементы, или переходы (hops), на протяже­нии маршрута исследуют значение поля DSCP и определяют уровень QoS для па­кета. Такой механизм получил название механизм различного поведения на отдель­ных переходах (Per-Hop Behavior – РНВ). Каждый сетевой элемент копирует таб­лицу преобразования DSCP, извлеченную из пакета, в функцию РНВ, определяющую способ его обработки. Код DSCP представляет собой число или значение, которое переносится в пакете, а механизм РНВ строго определяет спо­соб обработки пакетов.

Наборы пакетов, имеющих одно и то же значение DSCP и проходящих через сете­вой элемент в одном и том же направлении, называются агрегатом (Behavior Aggregate – ВА). РНВ относится к правилам обработки пакета узлом, при­надлежащему к определённому агрегату ВА, включающую в себя методы планирова­ния, указания очередности, правил и ограничения потоков.

Область DiffServ (DS) состоит из одного или более DS-доменов. Каждый DS-домен конфигурируется с использованием значений DSCP и различных параметров РНВ. На всем протяжении IP-маршрута, по которому перемешается пакет, все устройства должны поддерживать службу DiffServ. Сам DS-домен включает в себя входные DS-узлы, внутренние DS-узлы в базовой магистрали и выходные DS-узлы.

Граничный DS-узел выполняет классификацию потоков данных. Классификатор потоков данных причисляет входящие пакеты к заранее определенным агрегатам на основе содержания части за­головка пакета, проверяет их соответствие параметрам потока или помечает их соответствующим образом, записывая или перезаписывая код DSCP, и помещает в буфер для достижения требуемой скорости потока или отбрасывает пакет в случае возникно­вения затора.

2.3.7. Вывод.

Поскольку в сетях MPLS передача пакетов управляется метками, то такая технология имеет ряд следующих преимуществ:

  • Входной маршрутизатор может использовать любую информацию, которую он имеет о пакете;

  • Пакеты могут быть принудительно направлены по заданному маршруту, например по недогруженному каналу, что позволяет оптимально использовать ресурсы;

  • Класс обслуживания пакета может быть определён входным узлом MPLS, это позволяет применять разные методы установки очерёдности.

  • Технология MPLS имеет наиболее полную поддержку механизмов QoS.

  • Технология MPLS обеспечивает высокую надежность работы сети в целом, за счёт организации резервных каналов связи.

^ 3. Анализ технологии VPN в корпоративных сетях.

Основная концепция VPN (Virtual Private Network – виртуальная частная сеть) – это объединение узлов в глобальной сети, которым необходимо обмениваться информацией, и обеспечение конфиденциальности передаваемых данных [2, стр. 293-294].

Ниже перечислены случаи, когда формирование виртуальных туннелей с помощью технологии VPN действительно может быть необходимо для корпоративной организации [8]:

  • возможность доступа в корпоративную сеть удалённого пользователя;

  • возможность удалённого управления корпоративной сетью или отдельными её компонентами.

Наряду с этими возможностями у данной технологии есть достоинства и недостатки [9].

К достоинствам этой технологии относится:

  • мобильность сотрудников корпорации;

  • низкая стоимость её реализации.

К недостаткам можно отнести:

  • отсутствие высокой производительности;

  • наличие задержек во времени;

  • затруднение использования нестандартных протоколов, которые невозможно инкапсулировать в протокол Интернета – IP.


В момент создания технологии, с помощью VPN-сетей передавались в основном текстовые данные. На настоящий момент данные сети уже используются для передачи аудио/видео трафика, в следствие этого вопрос о поддержке механизмов QoS в данной технологии является наиболее актуальным, т.к. основную нагрузку на качество обслуживания медиа данных вносят механизмы шифрования VPN-трафика.

^ 4. Выбор эмулятора вычислительных сетей.

Для выполнения моделирования рассмотренных технологий необходимо выбрать программный эмулятор вычислительной сети, обладающий всем необходимым функционалом.

^ 4.1. Packet Tracer.

Коммерческий эмулятор (рис. 10), позволяющий симулировать вычислительные сети по средствам визуального моделирования на основе коммутаторов и маршрутизаторов компании Cisco Systems.





Рис. 10. Эмулятор Packet Tracer.


К недостаткам данного эмулятора относится:

  • малая база сетевого оборудования;

  • отсутствие связи с физическими интерфейсами РС;

  • отсутствие кроссплатформенности;

  • не Open Source.

4.2. NetSim.

Коммерческий эмулятор компании Boson (рис. 11), позволяющий симулировать сложные вычислительные сети по средствам визуального моделирования с использованием мостов, коммутаторов, маршрутизаторов, РС и других устройств.





Рис. 11. Эмулятор NetSim.

К достоинствам данного эмулятора относится:

  • большая база сетевого оборудования.

К недостаткам NetSim относится:

  • отсутствие кроссплатформенности;

  • отсутствие связи с физическими интерфейсами РС;

  • не Open Source.

^ 4.3. GNS3 и Dynamips.

GNS3 (Graphical Network Simulator) – свободный графический сетевой эмулятор (рис. 12), позволяющий симулировать сложные вычислительные сети по средствам визуального моделирования, с использованием мостов, коммутаторов, маршрутизаторов и других устройств компании Cisco Systems. Данный симулятор позволяется связать смоделированную сеть с физической сетью через сетевые адаптеры РС.

Dynamips – свободный консольный эмулятор оборудования фирмы Cisco Systems. Позволяет загружать реальную Cisco IOS из файла-образа.





Рис. 12. Эмулятор GNS3.


К достоинствам данного эмулятора относится:

  • кроссплатформенность;

  • большая база сетевого оборудования;

  • возможность использования реальной Cisco IOS;

  • связь с физическими интерфейсами РС;

  • Open Source.

4.4. Вывод.

Среди представленных эмуляторов наиболее функциональными и подходящими для моделирования рассмотренных в работе технологий представляются GNS3 и Dynamips, т.к. они обладают следующими ключевыми преимуществами:

  • возможность использования реальной Cisco IOS;

  • возможность связаться с физическими интерфейсами РС.

5. Заключение.

При прохождении преддипломной практики были проанализированы технологии Frame Relay, ATM, MPLS и VPN. Исходя из анализа рассмотренных технологий, можно определить назначение каждой технологии для определенного типа корпоративной сети. Таким образом, технология Frame Relay наиболее оптимально подходит для тех корпоративных сетей, где важны только параметры CIR, Bc и Be, т.е. параметры, определяющие скорость передачи данных в целом. Технология ATM наиболее актуальна для корпоративных сетей, где предъявляются разные требования для передачи разнородного типа трафика, т.к. для каждого типа трафика данная технология предоставляет соответствующие параметры качества обслуживания.

Технология MPLS является наиболее гибкой по сравнению с предыдущими. Данная технология позволяет контролировать пути прохождения трафика через сеть, что позволяет добиться максимального использования маршрутизаторов и каналов связи. Обеспечивает требуемые параметры QoS для большинства известных протоколов (http, ftp, sip и т.д.). Сфера применения MPLS постоянно расширяется, следовательно, данная технология наилучшим образом подходит для корпоративных сетей, требующих более гибкие параметры в качестве обслуживания трафика. Кроме того, MPLS позволяет ускорить передачу данных за счет замены маршрутизации на коммутацию.

Для корпоративных сетей, которым необходимо подключение с должным уровнем обслуживания удаленного сотрудника или клиента, оптимальным решением будет являться технология VPN, позволяющая передавать данные по защищенному каналу связи.

6. Литература.

  1. «Корпоративные сети – транспортная система ИТ инфраструктуры предприятий», Леохин Ю.Л., Журнал «Качество, инновации, образование», N 1, январь 2009 г.

  2. «Защита компьютерной информации. Эффективные методы и средства», Шаньгин В.Ф. – М.: ДМК Пресс, 2008, – 544 с.: ил.

  3. «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы», Олифер В.Г., Олифер Н.А., 3-е издание. – СПб.: Питер, 2006. – 958 с.: ил.

  4. «Структура и реализация современной технологии MPLS», Вивек Олвейн, Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2004. – 480 с. : ил. – Парал. тит. англ.

  5. «Корпоративные сети связи», Т.И. Иванова, Изд. «Радио и Связь», Москва 2001 г.

  6. «Качество обслуживания в сетях IP», Вегешна, Шринивас. : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. – 368 с. : ил. – Парал. тит. англ.

  7. Документ «Построение виртуальных частных сетей (VPN) на базе технологии MPLS», М. Захватов, 2004 г., 52 стр.

  8. «Виртуальные частные сети», Стивен Браун, Издательство «Лори», 2001 г., 508 стр.

  9. «Безопасность корпоративных сетей», Биячуев Т.А., / под ред. Л.Г.Осовецкого. – СПб: СПб ГУ ИТМО, 2004. – 161 с.

  10. «Руководство по технологиям объединённых сетей, 4-е издание», : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2005. – 1040 с. : ил. – Парал. тит. англ.

  11. «Руководство по поиску неисправностей в объединённых сетях», : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1040 с. : ил. – Парал. тит. англ.

  12. «Методические указания по организации и проведению дипломного проектирования», к.т.н., доцент Медведев В.В., Москва, МГИЭМ 2008 г.





оставить комментарий
Дата04.03.2012
Размер0,54 Mb.
ТипДиплом, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх