Диплом: Разработка решений по проектированию распределенной сети передачи данных для предприятия АО «Мособлгаз» филиал «Раменскоемежрайгаз» с двумя службами, страницы 11-20

сказать, взаимодействие между уровнями и внутри уровней очень

прозрачные и понятные. К сожалению, про ситуацию у нас так сказать

нельзя.

К MAN сетям также можно отнести городские телевизионные и

телефонные сети. Радиус таких сетей достигает 10-15 километров.

6. WAN .

Самые большие сети, которые представлены в данной классификации –

это WAN или глобальные сети, за редким исключением, такие сети не

принадлежат отдельному лицу или компании. Типичным примером такой

сети является Интернет, в который входят сети всех без исключения

провайдеров, сервера и сети крупных компаний, услуги которых тесно

связаны с Интернет, например, Google, Яндекс, Microsoft или хостинг

провайдер [9].

Есть большое количество сетевых устройств, которые возможно

использовать для создания, усовершенствования и сегментирования

компьютерных сетей. В основном, используют следующие [15]:

- сетевые адаптеры;

- повторители;

- мосты;

- маршрутизаторы;

- коммутаторы;

- шлюзы.

Создание вычислительных сетей требует использования

соответствующих каналов связи, поскольку существуют определенные

требования к общей протяженности и характеристикам данной сети, а

именно: скорость передачи, надежность и стоимость [17].

Физическая среда передачи информационных сигналов - это кабельные

сегменты и кабели с разъемами на концах. Кабелями сетей являются

телефонные кабели, витые пары проводов, коаксиальные и волоконно-

оптические кабели. Скорость передачи по телефонным кабелям

ограничивается сотнями, тысячами бит/с (до 9600 бит/с). По коаксиальным

же кабелям можно передавать десятки, сотни Кбит/с и даже до 10 Мбит/с, а

по оптоволоконным кабелям свыше 100 Мбит/с.

Последним словом в системах современных коммуникаций являются

структурированные кабельные системы (СКС). Они не привязаны ни к

определенным программным приложениям, ни к конкретным

технологиям. Прокладка СКС позволяет интегрировать в вычислительную и

телефонную сеть любой тип защитных устройств, в том числе и

сигнализаций, что создает единое кабельное пространство, экономя при этом

средства на перепланировке, организации нескольких различных сетей, и

упрощает эксплуатацию [18].

Традиционная аппаратура передачи данных по локальным

вычислительным сетям содержит ряд технических устройств:

- модемы (модуляторы-демодуляторы), предназначенные для

модуляции и демодуляции информационных сигналов, а именно

преобразования дискретных сигналов в виде последовательностей битов в

аналоговые высокочастотные сигналы, пригодные для передачи аналоговому

каналу связи, а после того, как они будут приняты – обратно их

преобразовать в дискретную цифровую форму;

- адаптеры или, по другой терминологии, контроллеры – устройства,

позволяющие управлять каналами ввода-вывода информации, причем одной

ил функций контроллера является обработка потока данных с целью их

форматирования для передачи;

- коммутационно-согласующие устройства, которые служат для

объединения кабельных магистралей, подключения к последним абонентов

ЛВС через станцию сети или через встроенный адаптер, создания обходных

путей для сигналов при отключении, например станции в кольцевой ЛВС,

выполнения других коммутационных (переключательных) функций;

- интерфейсы, то есть устройства сопряжения между компьютером и другой

аппаратурой, каналами связи и т. д.

Для аппаратной реализации всех перечисленных сетевых функций

разработаны и выпускаются специальные микроэлектронные схемы (БИС и

СБИС): контроллеры доступа к среде передачи, контроллеры управления

широкополосными каналами, модемы, БИС связного процессора,

протокольного процессора, системного процессора, ИС приемопередатчика и

контроллера интерфейса [20].

Вся эта гамма технической аппаратуры ЛВС варьируется в зависимости

от типа последних, усложняется и совершенствуется по мере развития

архитектуры самих ЛВС.

Теперь рассмотрим аппаратуру, необходимую для организации

территориально-распределенных сетей передачи данных.

Аппаратура распределенных сетей передачи данных – это ряд

специальных технических устройств, основные из которых, это [7]:

- коммутаторы для организации распределенных сетей - межсетевые

коммутаторы для несущих сетей, которые работают на канальном уровне

модели OSI, используя протоколы SMDS, Frame Relay, Х.25;

- серверы доступа, которые контролируют соединения удаленного

доступа;

- сетевые адаптеры ISDN, которые обеспечивают коммутацию базовых

интерфейсов сетей ISDN и других, к примеру, EIA/TIA-232;

- канальные модули/ модули обработки данных CSU/DSU, которые

обеспечивают соединения цифрового канала, маршрутизаторов и других

устройств.

Соединение по средствам распределенных сетей обеспечивается с

помощью служб удаленного доступа. Наиболее применяемые из таких

служб:

- DDR;

- Dial backup.

Рассмотрим их более подробно.

DDR - технология маршрутизации с организацией канала по

требованию - данная служба предусматривает посылку вызова

маршрутизаторов в сеть в случае необходимости отправлять информацию

определенного типа.

Dial backup - технология, которая использует резервные телефонные

каналы – данная технология обеспечивает при маршрутизации

конфигурацию коммутируемых каналов как резервных для применения их в

случае обрыва соединений «точка-точка» либо с коммутацией пакетов.

Соединение по резервным каналам дает возможность обеспечить связь на

время до восстановления основной линии, а после этого ликвидируется.

Задержки передачи в распределенных сетях передачи данных –

наиболее актуальная проблема на сегодняшний день. Для разрешения

используются специальные оптимизаторы сети – аппаратные и программные

средства для устранения недостатков распределенных сетей, к которым

можно отнести:

- ограниченную пропускную способность каналов;

- проблему сетевого взаимодействия приложений в сети;

- низкую эффективность транспортных протоколов и другое.

Применяются специализированные системы WOC - оптимизаторы

распределенных сетей (WAN Optimization Controller) - программно-

аппаратные комплексы для оптимизации трафика. Такие устройства дают

возможность улучшить пропускную способность сети на 40-70%.

1.3. Исследование основных методов организации сетей передачи

данных

Рассмотрим современные и наиболее часто применяемые методы

организации территориально-распределенных сетей передачи данных.

1. Применение технологии виртуальных частных сетей.

По мере расширения рынка телекоммуникационных услуг заказчики

все чаще приобретают возможность решения проблем передачи данных в

виде услуг, а не в виде оборудования и каналов. Поэтому для повышения

конкурентоспособности операторы услуг связи должны ориентироваться на

спрос и расширять предлагаемый спектр услуг. Особенно четко данная

тенденция наблюдается на рынке предоставления услуг IP в связи с

появлением многопротокольной коммутации по меткам (MPLS) и ВЧС

(Виртуальной Частной Сети) на ее основе [13].

Виртуальная частная сеть – это логическая частная сеть, которая

организуется поверх публичной сети, обычно это сеть Интернет (рисунок

1.2).

Рисунок 1.2 – Организация виртуальной частной сети

Чтобы обеспечить преимущества частных сетей по меньшей

стоимости, нужно использовать технологию виртуальных частных сетей –

Virtual Private Network (VPN).

Кроме использования в совокупности с дополнительными услугами

ВЧС могут использоваться корпоративными клиентами и операторами

самостоятельно для организации сетей Intranet или Extranet (Intranet с

ограниченным взаимодействием с другими сетями).

По аналогии с принципом работы выделенных линий, VPN дает

возможность установки защищённого цифрового соединения между двумя

удаленными отделами компании (либо локальными сетями).

Типичные требования со стороны пользователя полностью

удовлетворяются сетью на основе IP/MPLS [14]:

- Возможность технической интеграции оборудования пользователя и

оператора для обеспечения сервисов на всем протяжении сети клиента.

- Безопасность сети клиента от атак на сеть извне.

- Соблюдение сервисных соглашений (доступность, задержка, потеря

пакетов, среднее время обслуживания сети).

- Ценовая эффективность сервиса.

- Легкость настройки и масштабирования.

- Обеспечение различного качества обслуживания для различных типов

трафика.

- Широкий охват оператором территории для предоставления клиенту

возможности взаимодействия только с одним оператором.

- Широкий диапазон скоростей и технологий для подключения

клиента.

- Гибкая ценовая политика.

- Правильная организация управления сервисом (предоставление

дополнительных услуг управления, единая точка контакта для клиента,

подробные отчеты производительности и биллинг).

Вопреки тому, что по публичным сетям производится передача

информации с использованием небезопасных протоколов, благодаря

шифрованию создают закрытые каналы обмена информацией, которые

обеспечивают безопасность пересылаемых данных [16].

Виртуальные частные сети дают возможность географического

объединения распределенных офисов компании в единую сеть и таким

образом создать общее адресное пространство локальной сети, общую базу

данных, единую нумерацию корпоративной телефонной связи и т.п. Иначе

говоря, создается общее информационное пространство и сетевая

инфраструктура компании, доступ к которому возможен одинаково из любой

точки корпоративной сети.

Территориально-распределенные компьютерные сети передачи

данных, которые построены по технологии VPN – это фундамент для

внедрения всех дополнительных последующих сервисов, к примеру,

видеоконференцсвязь, передача голоса по IP, сервисы и бизнес-приложения,

а также для организации конфиденциальной и оперативной связи со всеми

филиалами организации и существенного снижения объема международного

и междугороднего трафика, так как телефонные звонки тоже передаются по

каналам РСПД.

Дополнительным преимуществом ВЧС, построенных на технологии IP,

является независимость от транспортных технологий, поскольку IP работает

на наиболее широком перечне транспортных технологий (АТМ, Frame Relay,

SDH, DWDM, темное волокно, спутниковые каналы).

Наиболее важные характеристики MPLS ВЧС:

• Производительность магистрали. Современные коммутаторы

IP/MPLS поддерживают интерфейсы вплоть до STM-64.

• Сетевая безопасность:

- Безопасность сети самого оператора. В связи с принципиальной

невозможностью со стороны клиентов взаимодействовать с адресным

пространством оператора уровень защиты эквивалентен традиционным

технологиям второго уровня (АТМ, Frame Relay).

- Безопасность виртуальных сетей клиентов. Так же, как и в случае сети

оператора, присутствует высокий уровень защиты за счет логического

разделения сетей.

• Управляемость. С использованием предлагаемых средств управления

возможно предоставление дополнительных услуг управления:

- Управление маршрутизаторами пользователя, непосредственно

подсоединенными к сети оператора (СРЕ).

- Выдача месячных отчетов производительности.

- Планирование, установка и поддержка маршрутизаторов

пользователя, непосредственно подсоединенных к сети оператора (СРЕ).

- Управление сетью клиента.

- Услуга удаленного сетевого операционного центра.

Гарантии качества реализуются в соответствии с купленными клиентом

сервисными соглашениями с помощью соответствующих механизмов,

присутствующих на маршрутизаторах сети. Передача IP трафика с гарантией

качества может комбинироваться с любой другой IP услугой. Например, при

подключении по выделенной линии к Интернет оператор может

гарантировать пользователю, что до европейских точек обмена трафиком он

будет иметь гарантированную пропускную способность.

Компании, имеющие территориально распределенную сеть филиалов,

как правило, обращаются к оператору связи для построения сети передачи

данных с поддержкой VoIP. Это требует гарантий качества от сети,

предоставляемой оператором [18].

Эта услуга подразумевает организацию связи между филиалами

пользователя и предоставление высокого качества обслуживания голосовому

трафику пользователя.

Особый смысл для пользователя имеет закупка более дорогого

сервисного соглашения для передачи пакетного голоса по одному каналу

одновременно с передачей данных по более дешевому сервисному

соглашению. Этот сервис (передача междугородних и международных

звонков по IP) может оказываться совместно с организацией виртуальных

частных сетей на базе IP, при этом клиент получает возможность обмена

данными по изолированной от других виртуальной частной IP сети.

Помимо этого клиенту может быть предоставлена возможность звонить

по IP не только в свои филиалы, но и в другие города и страны (за

дополнительную плату). В любом случае, традиционная телефонная сеть

остается для клиента как альтернатива организации телефонных звонков

через IP.

Рассмотрим основные методы построения VPN-сетей.

а) Аренда каналов напрямую у провайдера - является наиболее

распространенным и надежным вариантом реализации.

В данном случае провайдер предоставляет в аренду личные

выделенные каналы связи. Такие каналы при организации сети называют

«точка-точка».

б) Построение магистралей связи – этот вариант надежен, однако, и

наиболее затратный, так как затраты на построение физического канала связи

возлагается на компанию-потребителя услуг. При таком решении компания

полностью контролирует и обслуживает построенные каналы.

в) Организация защищенного канала связи по средствам сети Интернет

(VPN) [8].

Именно эту технологию предполагается использовать для организации

связи между территориально-распределенными объектами. Рассмотрим ее

более подробно.

Технология VPN – Virtual Private Network – технология виртуальных

частных сетей.

Virtual Private Network – общий принцип технологий, позволяющих

достаточно легко обеспечить одно или несколько сетевых соединений (некую

локальную логическую сеть) внутри основной сети – к примеру, Интернет.

Данная технология разработана для того, чтобы некие компьютеры (их

взаимосвязь) объединить в среде защищённой сети: например, чтобы

обеспечить владельцам этих компьютеров зашифрованный канал и

анонимный доступ к сетевым сторонним ресурсам.