Структура глобальной сети

Структура глобальной сети. 

В сетях с небольшим (10-30) количеством компьютеров чаще всего используется одна из типовых  топологий - общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть. Все перечисленные  топологии обладают свойством однородности, то есть все компьютеры в такой  сети имеют одинаковые права в  отношении доступа к другим компьютерам (за исключением центрального компьютера при соединении звезда). Такая однородность структуры делает простой процедуру  наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети. 

Однако при построении больших сетей однородная структура  связей превращается из преимущества в недостаток. В таких сетях  использование типовых структур порождает различные ограничения, важнейшими из которых являются:  

ограничения на длину  связи между узлами; 

ограничения на количество узлов в сети; 

ограничения на интенсивность  трафика, порождаемого узлами сети.  

Например, технология Ethernet на тонком коаксиальном кабеле позволяет  использовать кабель длиной не более 185 метров, к которому можно подключить не более 30 компьютеров. Однако, если компьютеры интенсивно обмениваются информацией  между собой, иногда приходится снижать  число подключенных к кабелю компьютеров  до 20, а то и до 10, чтобы каждому  компьютеру доставалась приемлемая доля общей пропускной способности  сети. 

Для снятия этих ограничений  используются специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее  оборудование - повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Оборудование такого рода также называют коммуникационным, имея в виду, что с помощью него отдельные сегменты сети взаимодействуют  между собой.

 

2-2-2-2-2-22-2-2-2 

6.1.2. Типы глобальных  сетей 

Приведенная на рис. 6.2 глобальная вычислительная сеть работает в наиболее подходящем для компьютерного  трафика режиме - режиме коммутации пакетов. Оптимальность этого режима для связи локальных сетей  доказывают не только данные о суммарном  трафике, передаваемом сетью в единицу  времени, но и стоимость услуг  такой территориальной сети. Обычно при равенстве предоставляемой  скорости доступа сеть с коммутацией  пакетов оказывается в 2-3 раза дешевле, чем сеть с коммутацией каналов, то есть публичная телефонная сеть. 

Поэтому при создании корпоративной сети необходимо стремиться к построению или использованию  услуг территориальной сети со структурой, подобной структуре, приведенной на рис. 6.2, то есть сети с территориально распределенными коммутаторами  пакетов. 

Однако часто такая  вычислительная глобальная сеть по разным причинам оказывается недоступной  в том или ином географическом пункте. В то же время гораздо  более распространены и доступны услуги, предоставляемые телефонными  сетями или первичными сетями, поддерживающими  услуги выделенных каналов. Поэтому  при построении корпоративной сети можно дополнить недостающие  компоненты услугами и оборудованием, арендуемыми у владельцев первичной  или телефонной сети.

 

В зависимости от того, какие компоненты приходится брать в аренду, принято различать  корпоративные сети, построенные  с использованием: 

выделенных каналов; 

коммутации каналов; 

коммутации пакетов. 

Последний случай соответствует  наиболее благоприятному случаю, когда  сеть с коммутацией пакетов доступна во всех географических точках, которые  нужно объединить в общую корпоративную  сеть. Первые два случая требуют  проведения дополнительных работ, чтобы  на основании взятых в аренду средств  построить сеть с коммутацией  пакетов.

Выделенные каналы 

Выделенные (или арендуемые - leased) каналы можно получить у телекоммуникационных компаний, которые владеют каналами дальней связи (таких, например, как  «РОСТЕЛЕКОМ»), или от телефонных компаний, которые обычно сдают в аренду каналы в пределах города или региона. 

Использовать выделенные линии можно двумя способами. Первый состоит в построении с  их помощью территориальной сети определенной технологии, например frame relay, в которой арендуемые выделенные линии служат для соединения промежуточных, территориально распределенных коммутаторов пакетов, как в случае, приведенном  на рис. 6.2. 

Второй вариант - соединение выделенными линиями  только объединяемых локальных сетей  или конечных абонентов другого  типа, например мэйнфреймов, без установки  транзитных коммутаторов пакетов, работающих по технологии глобальной сети (рис. 6.4). Второй вариант является наиболее простым  с технической точки зрения, так  как основан на использовании  маршрутизаторов или удаленных  мостов в объединяемых локальных  сетях и отсутствии протоколов глобальных технологий, таких как Х.25 или frame relay. По глобальным каналам передаются те же пакеты сетевого или канального уровня, что и в локальных сетях. 
 
 

Рис.6.4. Использование  выделенных каналов 

Именно второй способ использования глобальных каналов  получил специальное название «услуги  выделенных каналов», так как в  нем действительно больше ничего из технологий собственно глобальных сетей с коммутацией пакетов  не используется. 

Выделенные каналы очень активно применялись совсем в недалеком прошлом и применяются  сегодня, особенно при построении ответственных  магистральных связей между крупными локальными сетями, так как эта  услуга гарантирует пропускную способность  арендуемого канала. Однако при большом количестве географически удаленных точек и интенсивном смешанном трафике между ними использование этой службы приводит к высоким затратам за счет большого количества арендуемых каналов. 

Сегодня существует большой выбор выделенных каналов - от аналоговых каналов тональной  частоты с полосой пропускания 3,1 кГц до цифровых каналов технологии SDH с пропускной способностью 155 и 622 Мбит/с.

Глобальные сети с коммутацией каналов 

Сегодня для построения глобальных связей в корпоративной  сети доступны сети с коммутацией  каналов двух типов - традиционные аналоговые телефонные сети и цифровые сети с  интеграцией услуг ISDN. Достоинством сетей с коммутацией каналов  является их распространенность, что  характерно особенно для аналоговых телефонных сетей. В последнее время  сети ISDN во многих странах также  стали вполне доступны корпоративному пользователю, а в России это утверждение  относится пока только к крупным  городам. 

Известным недостатком  аналоговых телефонных сетей является низкое качество составного канала, которое  объясняется использованием телефонных коммутаторов устаревших моделей, работающих по принципу частотного уплотнения каналов (FDM-технологии). На такие коммутаторы  сильно воздействуют внешние помехи (например, грозовые разряды или  работающие электродвигатели), которые  трудно отличить от полезного сигнала. Правда, в аналоговых телефонных сетях  все чаще используются цифровые АТС, которые между собой передают голос в цифровой форме. Аналоговым в таких сетях остается только абонентское окончание. Чем больше цифровых АТС в телефонной сети, тем выше качество канала, однако до полного вытеснения АТС, работающих по принципу FDM-коммутации, в нашей  стране еще далеко. Кроме качества каналов, аналоговые телефонные сети также  обладают таким недостатком, как  большое время установления соединения, особенно при импульсном способе  набора номера, характерного для нашей  страны. 

Телефонные сети, полностью построенные на цифровых коммутаторах, и сети ISDN свободны от многих недостатков традиционных аналоговых телефонных сетей. Они предоставляют  пользователям высококачественные линии связи, а время установления соединения в сетях ISDN существенно  сокращено. 

Однако даже при  качественных каналах связи, которые  могут обеспечить сети с коммутацией  каналов, для построения корпоративных  глобальных связей эти сети могут  оказаться экономически неэффективными. Так как в таких сетях пользователи платят не за объем переданного трафика, а за время соединения, то при  трафике с большими пульсациями  и, соответственно, большими паузами  между пакетами оплата идет во многом не за передачу, а за ее отсутствие. Это прямое следствие плохой приспособленности метода коммутации каналов для соединения компьютеров. 

Тем не менее при  подключении массовых абонентов  к корпоративной сети, например сотрудников  предприятия, работающих дома, телефонная сеть оказывается единственным подходящим видом глобальной службы из соображений  доступности и стоимости (при  небольшом времени связи удаленного сотрудника с корпоративной сетью).

Глобальные сети с коммутацией пакетов 

В 80-е годы для  надежного объединения локальных  сетей и крупных компьютеров  в корпоративную сеть использовалась практически одна технология глобальных сетей с коммутацией пакетов - Х.25. Сегодня выбор стал гораздо  шире, помимо сетей Х.25 он включает такие  технологии, как frame relay, SMDS и АТМ. Кроме  этих технологий, разработанных специально для глобальных компьютерных сетей, можно воспользоваться услугами территориальных сетей TCP/IP, которые  доступны сегодня как в виде недорогой  и очень распространенной сети Internet, качество транспортных услуг которой  пока практически не регламентируется и оставляет желать лучшего, так  и в виде коммерческих глобальных сетей TCP/IP, изолированных от Internet и  предоставляемых в аренду телекоммуникационными  компаниями.

В табл. 6.1 приводятся характеристики этих сетей, причем в  графе «Трафик» указывается тип  трафика, который наиболее подходит для данного типа сетей, а в  графе «Скорость доступа» - наиболее типичный диапазон скоростей, предоставляемых  поставщиками услуг этих сетей. 

Таблица 6.1. Характеристики сетей с коммутацией пакетов 
 
 

Принципы работы сетей TCP/IP уже были подробно рассмотрены  в главе 5. Эти принципы остаются неизменными и при включении  в состав этих сетей глобальных сетей  различных технологий. Для остальных  технологий, кроме SMDS, будут рассмотрены  принципы доставки пакетов, пользовательский интерфейс и типы оборудования доступа  к сетям данных технологий. 

Технология SMDS (Switched Multi-megabit Data Service) была разработана в  США для объединения локальных  сетей в масштабах мегаполиса, а также предоставления высокоскоростного  выхода в глобальные сети. Эта технология поддерживает скорости доступа до 45 Мбит/с и сегментирует кадры МАС - уровня в ячейки фиксированного размера 53 байт, имеющие, как и ячейки технологии АТМ, поле данных в 48 байт. Технология SMDS основана на стандарте IEEE 802.6, который  описывает несколько более широкий  набор функций, чем SMDS. Стандарты SMDS приняты компанией Bellcore, но международного статуса не имеют. Сети SMDS были реализованы  во многих крупных городах США, однако в других странах эта технология распространения не получила. Сегодня  сети SMDS вытесняются сетями АТМ, имеющими более широкие функциональные возможности, поэтому в данной книге технология SMDS подробно не рассматривается.

Магистральные сети и сети доступа 

Целесообразно делить территориальные сети, используемые для построения корпоративной сети, на две большие категории: 

магистральные сети; 

сети доступа. 

Магистральные территориальные  сети (backbone wide-area networks) используются для  образования одноранговых связей между  крупными локальными сетями, принадлежащими большим подразделениям предприятия. Магистральные территориальные  сети должны обеспечивать высокую пропускную способность, так как на магистрали объединяются потоки большого количества подсетей. Кроме того, магистральные  сети должны быть постоянно доступны, то есть обеспечивать очень высокий  коэффициентом готовности, так как  по ним передается трафик многих критически важных для успешной работы предприятия  приложений (business-critical applications). Ввиду  особой важности магистральных средств  им может «прощаться» высокая стоимость. Так как у предприятия обычно имеется не так уж много крупных сетей, то к магистральным сетям не предъявляются требования поддержания разветвленной инфраструктуры доступа. 

Обычно в качестве магистральных сетей используются цифровые выделенные каналы со скоростями от 2 до 622 Мбит/с, по которым передается трафик IP, IPX или протоколов архитектуры SNA компании IBM, сети с коммутацией  пакетов frame relay, ATM, X.25 или TCP/IP. При наличии  выделенных каналов для обеспечения  высокой готовности магистрали используется смешанная избыточная топология  связей, как это показано на рис. 6.5. 

 

Рис. 6.5. Структура  глобальной сети предприятия