- •Максим Кульгин Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия
- •Часть I основы корпоративных сетей.
- •1. Базовые сетевые технологии
- •Соединения и каналы
- •Технологии b-isdn и atm
- •Технология Frame Relay
- •Технология isdn
- •Плезиохронная и синхронная цифровые иерархии
- •Технология sonet
- •Технология smds
- •Технология Ethernet
- •Дальнейшее развитие технологии Ethernet
- •Технология 100vg-AnyLan
- •2. Методология построения корпоративной сети
- •Сравнение современных технологий передачи данных
- •Требования к сети
- •Архитектура сети
- •Магистраль на базе коммутации ячеек
- •Маршрутизация
- •Коммутация
- •Выделение маршрутов
- •Сетевые шаблоны
- •Сетевой шаблон глобальной сети
- •Сетевой шаблон городской сети
- •Шаблон городской сети с технологией sonet/sdh
- •Шаблон городской сети с передачей atm поверх sonet/sdh
- •Шаблон городской сети, как расширенной локальной сети
- •Сетевой шаблон центрального офиса
- •Реализация доступа и магистрали
- •Критерии выбора технологии
- •3. Качество обслуживания в современных сетях
- •Характеристики трафика
- •Трафик разных приложений
- •Качество обслуживания «на самоокупаемости»
- •Обзор технологий качества обслуживания
- •Обеспечение перекрывающей пропускной способности
- •Приоритетные очереди в маршрутизаторах
- •Протокол резервирования ресурсов
- •Установление приоритетов в виртуальных сетях
- •Качество обслуживания в сетях Frame Relay
- •Качество обслуживания в сетях atm
- •Рекомендации
- •4. Модель и уровни osi
- •Эталонная модель osi
- •Протоколы и интерфейсы
- •Уровни модели osi Физический уровень
- •Канальный уровень
- •Сетевой уровень
- •Транспортный уровень
- •Сеансовый уровень
- •Уровень представления
- •Прикладной уровень
- •Назначение уровней модели osi
- •5. Основные типы сетевых устройств
- •Витая пара
- •Коаксиальный кабель
- •Оптоволоконный кабель
- •Сетевые адаптеры
- •Концентраторы
- •Коммутаторы
- •Коммутация «на лету»
- •Коммутация с буферизацией
- •Бесфрагментная коммутация
- •Дополнительные функции коммутаторов
- •Протокол stp
- •Протокол stp и виртуальные сети
- •Протокол stp: заключение
- •Маршрутизаторы
- •Брандмауэры
- •Часть II стек протоколов тср/ip
- •6. Ip и другие протоколы нижнего уровня
- •Протокол ip
- •Протокол arp
- •Протокол 1смр
- •Протокол udp
- •Протокол rtp
- •Адресная схема протокола ip
- •7. Протокол tcp
- •Формат заголовка
- •Состояние системы
- •Блок управления передачей
- •Установление и закрытие соединений
- •Плавающее окно
- •Пропускная способность
- •Контроль за перегрузками
- •Управление потоком данных
- •Политики отправки и приема сегментов
- •Таймер повторной передачи
- •Адаптивный таймер повторной передачи
- •Узкие места в сети
- •Протокол tcp в сетях atm
- •8. Маршрутицазия протокола ip
- •Автономные системы
- •Подсети
- •Маска подсети
- •Протокол rip
- •Маска подсети переменной длины
- •9. Протоколы маршрутизации Протокол ospf
- •Протоколы igrp и eigrp
- •Протоколы политики маршрутизации egp и bgp
- •Протокол igmp
- •Алгоритмы построения дерева доставки
- •Магистраль mbone
- •Протоколы групповой маршрутизации Протокол dvmrp
- •Протокол mospf
- •Протокол рiм
- •Бесклассовая междоменная маршрутизация
- •Часть III Технология atm
- •10. Введение в технологию атм
- •Появление atm
- •Форум atm
- •Основные компоненты atm
- •Уровни atm
- •Уровень адаптации atm
- •Уровень atm
- •Физический уровень
- •Прямая передача ячеек
- •Использование транспортных кадров
- •Использование plcp
- •Интерфейсы atm
- •Мультиплексирование в сетях atm
- •Инверсное мультиплексирование
- •Безопасность в сетях atm
- •Сигнализация atm
- •11. Основы технологии атм Соединения atm
- •Сети без установления соединения
- •Сети с установлением соединения
- •Виртуальные соединения в сетях atm
- •Типы виртуальных соединений
- •Виртуальные пути и виртуальные каналы
- •Установление соединений atm
- •Ячейки atm
- •Сети с передачей ячеек
- •Формат ячеек atm
- •Ячейки формата uni
- •Ячейки формата nn1
- •Подготовка ячеек к передаче
- •Уровень адаптации aal1
- •Уровень адаптации aal3/4
- •Уровень адаптации aal5
- •Адресация atm
- •Адрес dcc aesa
- •Адреса icd и е.164 aesa
- •Управление адресами
- •12. Коммутация и маршрутизация в атм Коммутаторы atm
- •Архитектура коммутаторов atm
- •Интеграционные функции коммутаторов
- •Управляемость
- •Маршрутизация в atm
- •Протокол маршрутизации запросов pnni
- •Протокол сигнализации pnni
- •Качество обслуживания
- •Протокол tcp
- •Протокол udp
- •Резервирование ресурсов и протоколы управления потоком данных
- •Организация очередей в маршрутизаторе
- •Метод явного контроля скорости
- •14. Интегрированные и дифференцированные услуги Качество обслуживания
- •Интегрированные услуги
- •Сервисные уровни обслуживания
- •Сервисное управление нагрузкой
- •Гарантируемое обслуживание
- •Протокол резервирования ресурсов rsvp
- •Стили резервирования
- •Развитие сетей с is
- •Дифференцированные услуги
- •Архитектура системы с предоставлением ds
- •Граничные устройства домена ds
- •Внутренние устройства домена ds
- •Выходные домены
- •Использование протокола rsvp в сетях с ds
- •15. Управление трафиком в атм
- •Трафик-контракт
- •Параметры трафика
- •Категории сервиса
- •Связь механизмов управления трафиком
- •Контроль за установлением соединения
- •Контроль за использованием полосы пропускания
- •Формирование трафика
- •Контроль потока abr
- •Контроль приоритетов
- •Организация очередей в коммутаторах
- •Реализация очередей для службы ubr
- •Реализация очередей для службы abr
- •Методы отбрасывания пакетов
- •Адаптивное управление буферами в коммутаторах
- •16. Интеграция с атм
- •Протокол ip поверх atm
- •Передача ip-Дейтаграмм по сети atm
- •Взаимодействие устройств в одной логической подсети
- •Групповая доставка информации в сети atm
- •Взаимодействие устройств в разных логических подсетях
- •Протокол nhrp
- •Оценка потерь при работе протокола ip поверх atm
- •Передача ip-дейтаграмм в кадрах sonet
- •Технология эмуляции локальной сети — lane
- •Концепция lane
- •Технология мроа
- •Клиент мроа
- •Сервер мроа
- •Взаимодействие технологий мроа и nhrp
- •Масштабируемость в глобальных сетях
- •Технология Tag Switching фирмы Cisco
- •Технология aris фирмы ibm
- •Технология mpls комитета ietf
- •Перспективные разработки. Рекомендации
- •Взаимодействие технологий atm и Frame Relay
- •17. Интеграция маршрутизации и коммуникации
- •Общие вопросы выбора технологий
- •Коммутирующие маршрутизаторы
- •Коммутация третьего уровня в atm
- •Технологии фирм Ipsilon и Toshiba
- •Технология FastIp фирмы 3Com
- •Технология NetFlow фирмы Cisco
- •Технология SecureFast фирмы Cabletron
- •Технология Multiprotocol Switched Services фирмы ibm
- •18. Мультимедиа в сети
- •Передача видеоинформации
- •Технические требования к передаче видеоинформации в сетях atm
- •Некоторые рекомендации по созданию сетей atm с видео
- •Передача голоса
- •Часть V Приложения
- •1. Стандарты стека протоколов tcp/ip
- •2. Порты протоколов tcp и udp
- •3. Выделение ip - подсетей
- •4. Теория очередей и расчет параметров сети
- •5. Организации по стандартизации
- •6 Список фирм - членов Форума атм
- •7. Спецификации Форума атм
- •8. Список терминов
- •9. Список литературы Основная литература
- •Дополнительная литература Технология atm и протокол ip поверх atm
- •Технология качества обслуживания
- •Система ip-адресаиии
- •Некоторые ресурсы Internet
- •Алфавитный указатель
- •Оглавление
- •Часть I 3
- •Часть II 109
- •Часть III Технология atm 207
- •Часть IV 269
- •Часть V Приложения 402
3. Качество обслуживания в современных сетях
Анализ пользовательских требований является первым и наиболее важным шагом в процессе разработки сети. Сеть является всего лишь инструментом, который люди используют для достижения своих целей. Создание сети не является самоцелью — она строится для пользователей и, следовательно, должна отвечать их пожеланиям, требованиям, ожиданиям и т. д. Именно они, в конечном счете, определяют топологию сети, транспортные протоколы, аппаратное и программное обеспечение.
Существует две точки зрения на разрабатываемую сеть: точка зрения пользователя и точка зрения разработчика. Пользователь смотрит на сеть как бы со стороны, а разработчик — изнутри. Поэтому для полноценного анализа требований необходимо объединение взглядов пользователей и разработчиков.
Неверная интерпретация разработчиками пользовательских требований может привести к краху всего проекта. С другой стороны, дословное следование пользовательским требованиям может привести к такому проекту, который абсолютно нереализуем ни сегодня, ни в ближайшем будущем (но, впрочем, само составление такого проекта может оказаться крайне полезным). Пользователь мечтает об отсутствии задержек, бесплатном пользовании услугами сети, устойчивости к ошибкам, легкости в использовании, безопасности и т. д.
Разработчик же должен посмотреть на эти требования со своей профессиональной точки зрения. Следует также учитывать, что пользователь предоставляет разработчику неполные и несистематизированные требования к сети. Разработчик должен помнить, что требования пользователей к сети будут меняться в процессе эксплуатации сети. Но так или иначе, одним из основных показателей, который должен принимать во внимание разработчик, является характер сетевого трафика.
Характеристики трафика
Можно выделить две характеристики трафика — единица данных и способ упаковки этих единиц. Единицей данных может быть: бит, байт, октет, сообщение, блок. Они упаковываются в файлы, пакеты, кадры, ячейки. Они могут также передаваться без упаковки. В терминах ATM другим именем упакованных данных является PDU (Protocol Data Unit — протокольный блок данных).
Скорость измеряется в единицах данных за единицу времени. Например, пакеты в секунду, байты в секунду, транзакции в минуту и т. д. Скорость также определяет время, требуемое для передачи единицы данных по сети.
В табл. 3.1 приведен перечень типичных передаваемых данных и скорость их передачи. Различные накладные расходы не учитываются.
Таблица 3.1. Передача данных
Данные
|
Типичный объем
|
Скорость передачи
|
Время передачи
|
Текстовый файл
|
30 Кбайт
|
56 Кбит/с
|
0.5с
|
Электронная таблица
|
250 Кбайт
|
56 Кбит/с
|
4.5с
|
Рисунок
|
1 Мбайт
|
56 Кбит/с
|
18с
|
Графический файл CAD/CAM
|
10 Мбайт
|
56 Кбит/с
|
3 мин
|
Сжатое видео
|
100 Мбайт
|
56 Кбит/с
|
30 мин
|
Реальный размер передаваемых по сети данных складывается из непосредственно данных и необходимого информационного обрамления, составляющего накладные расходы на передачу. Многие технологии устанавливают ограничения на минимальный и максимальный размеры пакета. Так, например, для технологии Х.25 максимальный размер пакета составляет 4096 байт, а в технологии Frame Relay максимальный размер кадра составляет 8096 байт.
Можно выделить четыре наиболее общие характеристики трафика:
«взрывообразность»,
терпимость к задержкам,
время ответа,
емкость и пропускная способность.
Эти характеристики с учетом маршрутизации, приоритетов, соединений и т. д. как раз и определяют характер работы приложений в сети.
«Взрывообразность» характеризует частоту посылки трафика пользователем. Чем чаще пользователь посылает свои данные в сеть, тем она больше. Пользователь, который посылает данные регулярно, в одном темпе, сводит показатель «взрывообразности» практически к нулю. Этот показатель можно определить отношением максимального (пикового) значения трафика к среднему. Например, если максимальный объем пересылаемых данных в часы пик составляет 100 Мбит/с, а средний объем — 10 Кбит/с, показатель «взрывообразности» будет равен 10.
Терпимость к задержкам характеризует реакцию приложений на все виды задержек в сети. Например, приложения, обрабатывающие финансовые транзакции в реальном масштабе времени, не допускают задержек. Большие задержки могут привести к неправильной работе таких приложений.
Приложения сильно различаются по допустимому времени задержки. Есть приложения, работающие в реальном времени (видеоконференции) — там время задержки должно быть крайне малым. С другой стороны, встречаются приложения, терпимые к задержкам в несколько минут или даже часов (электронная почта и пересылка файлов). На рис. 3.1 показано, из чего составляется общее время реакции системы.
Понятия емкости и пропускной способности сети связаны между собой, но, по сути, это не одно и то же. Емкость сети — это реальное количество ресурсов, доступных пользователю на определенном пути передачи данных. Пропускная способность сети определяется общим количеством данных, которые могут быть переданы в единицу времени. Емкость сети отличается от пропускной способности сети из-за наличия накладных расходов, которые зависят от способа использования сети. Таблица 3.2 содержит характеристики трафика для различных приложений.
Нет ни пользователей, ни разработчиков, которые не были бы озабочены оптимальностью создаваемой сетевой инфраструктуры. При этом главный вопрос: будет ли работе сети удовлетворительной по истечении некоторого времени после ее внедрения?
Таблица 3.2. Характеристики трафика разных приложений
Приложение\ Характеристика
|
«Взрывообразность» трафика
|
Терпимость к задержкам
|
Время ответа
|
Пропускная способность, Мбит/с
|
Электронная почта
|
Высокая
|
Высокая
|
Регламентируется
|
0.004-0.20
|
Голос
|
Средняя
|
Низкая
|
Реальное время
|
0.004-0.64
|
Передача файлов
|
Высокая
|
Высокая
|
Регламентируется
|
0.01-600
|
CAD/CAM-системы
|
Высокая
|
Средняя
|
Близко к реальному времени
|
1-100
|
Обработка транзакций
|
Высокая
|
Низкая
|
Близко к реальному времени
|
0.064-1.544
|
Обработка изображений
|
Высокая
|
Средняя
|
Реальное время
|
0.256-25
|
Деловое видео
|
Низкая
|
Низкая
|
Реальное время
|
0.256-16
|
Развлекательное видео
|
Низкая
|
Низкая
|
Близко к реальному времени
|
1.5-50
|
Широковещательное видео
|
Низкая
|
Низкая
|
Реальное время
|
0.128-45
|
Связь локальных сетей
|
Высокая
|
Высокая
|
Реальное время
|
4-100
|
Доступ к серверу
|
Средняя
|
Высокая
|
Реальное время
|
4-100
|
Высококачествен-ное аудио
|
Низкая
|
Низкая
|
Реальное время
|
0.128-1
|
Больше всего проблем возникает при попытке «собрать» множество однофункциональных сетей в одну гибкую многосервисную сеть. Еще трудней получить такую сеть, которая бы смогла разрешить абсолютно все проблемы, хотя бы в обозримом будущем. Сетевые специалисты понимают, что бизнес-функции организации постоянно меняются. Организация совершенствует свою структуру, рабочие группы формируются и исчезают, производство перепрофилируется и т. д. В свою очередь, меняются и приложения, ориентированные на работу в сети. Пользовательские рабочие станции сейчас предоставляют услуги по обработке сообщений, видеоинформации, телефонии и т. д.
В этой связи, при создании сети с комбинированными функциями нужно гарантировать необходимый уровень сервиса для каждого приложения. В противном случае пользователи будут вынуждены отказаться от многосервисной сети в пользу старой специализированной сети. Как показывает текущее состояние сети Internet, обработка всего трафика на равных правах приводит к серьезным проблемам, особенно при ограниченной пропускной способности.
Некоторые приложения требуют быстрой реакции сети. Поэтому возникла необходимость гарантировать время реакции, пропускную способность сети и другие параметры. Такая технология была разработана и получила название качество обслуживания (Quality of Service, QoS).
Качество обслуживания использует распределение по категориям и назначение приоритетов трафикам, что позволит гарантировать трафику с большим приоритетом лучшие условия передачи через сетевую магистраль, вне зависимости мости от требований к пропускной способности трафиков менее важных приложений. Технология качества обслуживания может применяться для определения стоимости услуг многосервисной сети. Качество обслуживания позволяет связать стоимость сетевых услуг с сетевой производительностью.
Однако возникает вопрос: какую именно технологию качества обслуживания должен выбрать сетевой специалист? Существует несколько вариантов: организация приоритетных очередей в маршрутизаторах, использование протокола RSVP, применение QoS ATM и т. д. Но следует отметить, что всегда можно отказаться от технологии качества обслуживания. Это можно сделать, например, введя «силовые» методы распределения полосы пропускания и не используя эти методы там, где не нужно. Для выбора конкретной технологии качества обслуживания необходимо провести анализ требований пользователей к качеству обслуживания и рассмотреть возможные альтернативы.