Корпоративные сети

правило на технологии FDDI, и подключением подсетей с помощью традиционных

маршрутизаторов. У этого решения имеется два узких места - сама скорость

технологии FDDI в 100 Мб/c и значительные задержки, создаваемые

маршрутизаторами при обработке пакетов. Если скорость в 100 Мб/c сама по

себе достаточна для передачи в среднем всего магистрального трафика, то

сейчас существуют решения, позволяющие ускорить работу маршрутизаторов, а

значит и оставить общую структуру магистрали в неизменном виде, не применяя

каких-либо революционных решений. Ускорение же работы маршрутизаторов

многие производители обеспечивают двумя способами. Во-первых, за счет

распараллеливания обработки пакетов мультипроцессорными маршрутизаторами,

подобными Cisco 7500 или BayNetworksBCN, или переноса процедур

маршрутизации с процессорного уровня на уровень заказных БИС (ASIC), как

это сделано в маршрутизаторе GRF 400 компании AscendCommunications,

способном обрабатывать около 2.8 миллионов IP-пакетов в секунду.

Во-вторых, за счет сокращения числа операций при маршрутизации пакетов,

образующих в сети стабильные потоки данных - dataflow. Многие производители

разработали и внедрили в свои маршрутизаторы частные схемы, у которых есть

общая черта - они выявляют в сети долговременные соединения между двумя

определенными узлами и приложениями, кэшируют маршрутную информацию,

необходимую для обработки пакетов каждого потока, а затем не тратят много

времени на обработку каждого пакета потока, так как такой пакет помечается

на входе магистрали специальной меткой потока, а все маршрутизаторы

магистрали оказываются уже настроенными на обработку помеченных пакетов без

необходимости анализа IP-заголовка пакета и просмотра всей таблицы

маршрутизации. Примером такого частного решения является техника NetFlow

компании Cisco, которая позволяет ускорить обработку потоков данных не

только для протокола IP, но и других протоколов, например, IPX.

2.5.2. Построение магистрали на основе технологии АТМ

Данный вариант построения магистрали основан на переходе в магистрали сети

к такой новой технологии как АТМ. В этом случае магистраль будет обладать

не только более высокой скоростью по сравнению с вариантом, основанным на

FDDI, но и очень хорошей масштабируемостью, так как большинство

коммутаторов АТМ для локальных сетей имеют интерфейсы не только 155 Мб/с,

но и 622 Мб/c, а в недалеком будущем возможно появление интерфейсов и в

1.28 Гб/c - стандарт АТМ поддерживает всю иерархическую лестницу скоростей

технологии SONET/SDH. Кроме иерархии скоростей, позволяющей модернизировать

магистраль без замены оборудования, АТМ обладает наиболее развитым на

сегодняшний день механизмом поддержания требуемого качества обслуживания

для трафика разного типа, от голосового трафика и трафика видеоконференций

с постоянной битовой скоростью до пульсирующего трафика Web-узлов с

гарантированной средней пропускной способностью.

Однако, переход на магистрали к АТМ требует замены традиционных

коммутаторов и маршрутизаторов с интерфейсами Ethernet, FastEthernet или

FDDI на коммутаторы АТМ со сложной системой сигнализации и существенно

более высокой стоимостью за порт. Такой переход требует как значительных

инвестиционных вложений, так и обучения обслуживающего сеть персонала.

Кроме того, сегодня до конца не решена проблема взаимодействия магистрали

АТМ с подсетями, работающими на основе традиционных протоколов локальных

сетей. В этой области определенно ощущается недостаток стандартов, на

основе которых могло бы работать в одной сети оборудование разных

производителей. Два стандарта из этой области - LANE и ClassicalIP - только

частично решают проблему. Спецификация LANE (LANEmulation) превращает

магистраль, построенную из АТМ коммутаторов в распределенный коммутатор,

поддерживающий традиционные протоколы локальных сетей, например, Ethernet

или FDDI. Но это не решает проблемы работы через магистраль подсетей,

подключенных через маршрутизаторы, так как механизмы LANE работают на

канальном уровне. Отказ от маршрутизаторов при создании магистрали крупной

сети невозможен, так как надежная защита от широковещательного шторма, а

также решение некоторых других проблем только средствами канального уровня

невозможно - это известный факт, подтверждающийся опытом эксплуатации

локальных сетей, построенных только на коммутаторах.

Стандарт ClassicalIP описывает работу маршрутизаторов через магистраль АТМ

только для протокола IP. Кроме того, он был разработан достаточно давно как

первый вариант механизма сосуществования маршрутизируемых сетей и сетей

АТМ, и потому не решает всех задач автоматизации процесса работы

маршрутизатора через сеть, не поддерживающую широковещательность.

Спецификация MPOA (MultiprotocolOverATM), которая должна определить, как

должны работать многопротокольные маршрутизаторы через магистраль АТМ и

быть одновременно совместимой с LANE, пока все еще не нашла окончательного

одобрения в ATMForum из-за несовместимости позиций некоторых ключевых

участников согласительного процесса, таких, например, как Cisco и

BayNetworks.

Даже при наличии стандарта на работу многопротокольных маршрутизаторов

через АТМ и достаточной производительности самих маршрутизаторов,

особенности работы системы сигнализации коммутаторов АТМ затрудняют сегодня

использование АТМ в качестве магистрали крупной локальной сети. Эти

особенности, описанные выше, приводят к слишком большому времени

установления новых соединений на магистрали, измеряемому единицами

милисекунд.

2.5.3. Применение на магистрали методов ускоренной передачи IP-трафика типа

IP switching и tag switching

Для устранения замедления работы магистрали, вносимого коммутаторами АТМ

при установлении и разрыве динамических виртуальных соединений (SVC),

компания Ipsilon предложила свой собственный подход использования

технологии АТМ, названный ею IP-switching, который затем подхватили и

развили многие компании, породив большое количество частных и несовместимых

решений (Tag-switching компании Cisco, ARIS компании IBM и т.п.). Все

вместе эти решения позволяют говорить о третьем вариантепостроения

магистрали.

Этот вариант связан с нестандартным способом работы коммутаторов АТМ.

Формат ячеек АТМ, способы разбиения пакетов на ячейки и последующей сборки

ячеек в пакеты локальных сетей, а также использование небольшого поля

номера виртуального канала VPI/VCI для принятия коммутатором решения о

передаче ячейки с порта на порт остаются теми же. Изменяется способ

прокладки нового виртуального соединения через сеть АТМ. Для этого не

требуется прохождение запроса через все коммутаторы на пути нового

виртуального канала. Каждый коммутатор строит таблицу номеров VPI/VCI для

продвижения ячеек через свои порты относительно автономно от других

коммутаторов, так что для образования виртуального пути не требуется

согласия всех коммутаторов, через которые он проходит. Процесс создания

таблиц VPI/VCI может быть растянут во времени, так что часть коммутаторов

уже готова к быстрой коммутации ячеек нового виртуального пути, а часть -

еще нет.

Виртуальные пути прокладываются через магистраль только для долговременных

потоков пакетов данных. Для одиночных пакетов, которые не образуют потока

(например, для пакетов сервиса DNS), коммутаторы АТМ работают как обычные

IP-маршрутизаторы, то есть обрабатывают каждый пакет в соответствии с его

IP-заголовком и просматривают обычную таблицу маршрутизации для принятия

решения о продвижении пакета через сеть АТМ. Как только коммутатор выявляет

устойчивый поток, проходящий через его порты, он устанавливает для него

новое виртуальное соединение и присваивает ему новый адрес VPI/VCI. Затем

все пакеты, приходящие в пограничный АТМ-коммутатор магистрали, при

разбиении на ячейки АТМ помечаются этим адресом VPI/VCI и коммутируются без

задержек на выполнение маршрутизации всеми коммутаторами магистрали АТМ,

встречающимися на пути маршрута.

Ускорение передачи потоков данных достигается за счет сокращения времени

образования виртуальных каналов в коммутаторах АТМ по сравнению со

стандартной процедурой. Однако при этом коммутаторы, используемые на

магистрали сети, уже трудно назвать стандартными АТМ-коммутаторами. Они

выполняют и функции обычных маршрутизаторов, так как для обработки IP-

пакетов строят таблицы маршрутизации, для чего поддерживают стандартные

протоколы обмена маршрутной информацией, такие как RIP или OSPF. Они также

поддерживают частный протокол распространения маршрутной информации по ATM-

сети для построения таблиц VPI/VCI номеров потоков (например, протокол IFMP

для коммутаторов Ipsilon). Для поддержки стандартных АТМ-сетей такие

коммутаторы могут создавать виртуальные пути и стандартным способом, с

помощью системы сигнализации, предложенной АТМ Forum.

К сожалению, техника ускоренной передачи IP-трафика через АТМ-магистрали

остается пока нестандартной, хотя в комитет IETF поступило ряд предложений

по выработке общего стандарта (в том числе и от пионера этого подхода

Ipsilon, а также от лидера в области маршрутизации - компании Cisco, чья

схема Tag-switching позволяет передавать через магистраль не только IP-

пакеты, но и пакеты других популярных протоколов, например, IPX).

2.5.4. Магистраль на базе технологии GigabitEthernet

Четвертый вариантпостроения магистрали связан с использованием на ней новой

технологии GigabitEthernet. При этом скорость отдельных частей магистрали

может гибко подстраиваться под нужды трафика, так как наряду с

GigabitEthernet может использоваться и FastEthernet.

GigabitEthernet, очевидно, будет сильным конкурентом для технологии АТМ при

построении магистралей больших локальных сетей. Он превосходит существующие

коммутаторы АТМ по битовой скорости (1000 Мб/c против 622 Мб/c), является

более дешевым решением, и, кроме того, не требует существенного

переобучения персонала. Основной недостаток технологии GigabitEthernet по

сравнению с АТМ - как и ее предшественники Ethernet и FastEthernet, она не

поддерживает такое понятие как качество обслуживания пользовательского

трафика. Этот недостаток может быть существенным, если в сети действительно

передаются чувствительные к задержкам данные. Если же основной поток данных

составляют данные файлового сервиса (или аналогичного по требованиям к

задержкам сервиса), то отсутствие гарантий качества обслуживания

практически не будет сказываться на работе пользователей сети. Кроме того,

высокая скорость передачи данных в какой-то степени компенсирует отсутствие

механизмов гарантии пропускной способности и задержек, так как пакет 1500

байт передается через незагруженную магистраль GigabitEthernet всего за 12

мкс. При коэффициенте загрузки в 30% - 50%, характерном для многих сетей

Ethernet, задержка будет составлять в среднем 30 мкс, что намного меньше

уровня в 20 мс, при котором участники видеоконференции начинают замечать

ухудшение качества изображения.

Тем не менее, приверженцы технологии GigabitEthernet заботятся и о

поддержке качества обслуживания. Они рассчитывают использовать для этой

цели такие внешние по отношению к этой технологии протоколы ,как протокол

резервирования пропускной способности IP-маршрутизаторов для потоков данных

RSVP, а также протоколы 802.1q и 802.1p, обеспечивающие приоритезацию

трафика в локальных сетях на основе коммутаторов. Очевидно, что такая смесь

различных протоколов хотя и улучшит обслуживание трафика разных классов, но

не сможет конкурировать со стройной системой поддержки качества

обслуживания в сетях АТМ.

Недостатком технологии GigabitEthernet является на сегодняшний день и тот

факт, что принятие для нее окончательного стандарта планируется в комитете

802.3 института IEEE только в середине 1998 года, так что нет никаких

гарантий, что выпускаемое сейчас различными производителями гигабитное

оборудование будет полностью совместимо со стандартом.

2.5.5. Сравнение различных вариантов построения магистрали крупной

локальной сети

В целом необходимо отметить, что выбор определенного способа построения

магистрали корпоративной локальной сети сейчас представляет достаточно

сложное дело. Очевиден только тот факт, что традиционно используемая на

магистралях крупных локальных сетей технология FDDI начинает постепенно

сдавать свои позиции. Свидетельством этому является опрос, проведенный

SageResearchInc. среди 200 американских компаний, применяющих FDDI в своих

корпоративных сетях. Вопрос звучал так: "Собирается ли ваша компания в

ближайшие 3 года перейти на другую высокоскоростную технологию?".

Результаты опроса, представленные на диаграмме (рис. 2.22.), показывают,

что популярность FDDI падает, так как больше половины компаний хотят

заменить оборудование FDDI на оборудование, поддерживающее другую

высокоскоростную технологию. Возможно, популярность FDDI падала бы еще

более быстрыми темпами, но присущая ей внутренняя отказоустойчивость,

которой нет ни в сетях АТМ, ни в сетях FastEthernet или GigabitEthernet,

продолжает привлекать сетевых администраторов и интеграторов.

Выбор же технологии для замены FDDI на магистрали пока не очевиден,

особенно ввиду отсутствия стандарта на большинство перспективных вариантов.

Во многом выбор определяется требованиями приложений к качеству

обслуживания их трафика. Во многих случаях для не очень чувствительных к

задержкам приложений хорошим выбором будет GigabitEthernet, а для трафика

реального времени - АТМ, возможно с модификациями стандартного варианта

технологии для ускоренной передачи стандартных потоков данных типа IP-

switching или Tag-switching. При использовании GigabitEthernet достигается

хорошая совместимость с подсетями Ethernet и FastEthernet, то есть с

внутренними подсетями корпорации, а при использовании АТМ нет проблем при

подключении к территориальной магистрали провайдера, также все чаще

использующей технологию АТМ как основной вид транспорта.

[pic]

Рис. 2.22. Результаты опроса о замене технологии FDDI в ближайшие 3 года

Приведем основные доводы в пользу построения магистрали корпоративной сети

на GigabitEthernet или АТМ двух авторитетных и заинтересованных

собеседников. По просьбе редакции журнала DataCommunications о перспективах

двух технологий спорят Джо Скорупа (JoeSko- rupa) - представитель одного из

лидеров технологии ATM компании ForeSystems, и Джордж Продан

(GeorgeProdan), сотрудник компании ExtremeNetworks, пионера технологии

GigabitEthernet (DataCommunications, April 97).

Скорупа обосновывает хорошие шансы технологии АТМ ее способностью дать

высокую и гарантированную пропускную способность для приложений различных

типов, и критикует GigabitEthernet за отсутствие механизмов для

предоставления потребителям определенных параметров пропускной способности,

а также за то, что до появления стандартов еще нужно ждать еще как минимум

год, в то время как продукты АТМ давно имеются на рынке. Продан в свою

очередь приводит в пользу GigabitEthernet такие доводы, как плавность и

легкость перехода, трехступенчатую иерархию скоростей 10 - 100 - 1000 (в

сочетании с Ethernet и FastEthernet), обеспечение совместимости продуктов

разных производителей за счет усилий GigabitEthernetAlliance, насчитывающем

более чем 100 членов. Замечание Скорупы о том, что у продуктов FastEthernet

есть проблемы с совместимостью даже через год после принятия стандарта,

Продан парирует фактами о несовместимости АТМ-продуктов. Значительная часть

дебатов посвящена проблеме обеспечения качества сервиса обеими

технологиями. Скорупа не соглашается с утверждением Продана о том, что

протокол RSVP сможет обеспечить в сетях GigabitEthernet требуемое качество

обслуживания, так как он разработан совсем для других целей. Продан же в

свою очередь считает, что нужное качество обслуживания для конечных

пользователей дает в сетях АТМ только сервис ABR, а так как многие

коммутаторы пока не поддерживают ABR, то о хорошем качестве обслуживания в

сетях АТМ пока говорить рано. Дискуссия заканчивается выражением общего

мнения о том, что технология GigabitEthernet будет играть заметную роль в

ближайшем будущем, однако ее место в сетях собеседники видят по разному -

Скорупа в качестве сети доступа к магистрали на основе АТМ, а Продан - в

качестве самой магистрали.

2.6. Перспективы развития кабельных систем

Вопросы построения физической инфраструктуры сети, а именно кабельной

системы, без всякого сомнения также могут быть отнесены к стратегическим

моментам создания сети. Являясь фундаментом сети, кабельная система в

конечном счете определяет предельно возможную пропускную способность,

предоставляемую в распоряжение приложений. Не менее важной характеристикой

сети является отказоустойчивость. Согласно зарубежным исследованиям (журнал

LANTechnologies), 70% времени простоев обусловлено проблемами, возникшими

вследствие низкого качества применяемых кабельных систем. Правильное

проектирование кабельной системы является необходимым условием не только

для достижения необходимой производительности и надежности сети, но и для

обеспечения ее гибкости, способности к развитию. На самых первых этапах

внедрения какого-либо новшества в сети руководитель проекта должен

убедиться, допускает ли кабельная система подобные изменения.

Вот почему так важно правильно построить фундамент сети - кабельную

систему. Задача создания эффективной кабельной системы все чаще решается

путем использования структурированной кабельной системы. Структурированная

кабельная система (StructuredCablingSystem, SCS) - это набор коммутационных

элементов (кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а

также методика их совместного использования, которая позволяет создавать

регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях. Если

внутри здания или в пределах комплекса зданий установлена структурированная

кабельная система, то путем перекоммутации кабелей в специальных кроссовых

секциях и шкафах можно гибко и без больших дополнительных затрат

приспосабливаться в течение 5 - 10 лет к изменяющейся структуре сети и

появляющимся новым протоколам.

Кабельная система такого типа должна обладать некоторой долей избыточности.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29