архитектура корпоративных сетей. краткое руководство скачать

Архитектура корпоративной сети

Архитектура корпоративной сети

1.2 Сетевая архитектура

1.3 Структура корпоративной сети

2. Обзор архитектуры корпоративной сети ООО "Терминал"

В данной контрольной работе рассматривается характеристика архитектура корпоративной сети.

Корпоративная сеть - это сеть, главным назначением которой является обеспечение функционирования конкретного предприятия, владеющего данной сетью.

Пользователями корпоративной сети являются только сотрудники данного предприятия. В отличие от сетей операторов связи, корпоративные сети, в общем случае, не оказывают услуг другим организациям или пользователям. В работе рассматривается корпоративная сеть учебного заведения, в котором кроме сотрудников корпоративной сетью могут пользоваться также и студенты.

Производительность и пропускная способность локальной вычислительной сети определяется рядом факторов: выбором серверов и рабочих станций, каналов связи, сетевого оборудования, сетевого протокола передачи данных, сетевых операционных систем и операционных систем рабочих станций, серверов и их конфигураций, распределением файлов базы данных по серверам в сети, организацией распределенного вычислительного процесса, защиты, поддержания и восстановления работоспособности в ситуациях сбоев и отказов и т.п.

Объект исследования корпоративная сеть. Предмет исследования программное обеспечение компьютерной корпоративной сети.

Цель данной работы анализ и описание характеристик программного обеспечения компьютерной корпоративной сети. Для решения поставленной цели в работе выполнить следующие задачи:

* обзор сетевой архитектуры;

* обзор корпоративной сети;

* обзор архитектуры корпоративной сети ООО "Терминал".

1.Архитектура корпоративной сети

1.1 Общее представление

Корпоративная сеть - это инфраструктура организации, поддерживающая решение актуальных задач и обеспечивающая достижение ее целей (то есть выполнение миссии организации). Она объединяет в единое пространство информационные системы всех объектов корпорации. Корпоративная сеть создается в качестве системно-технической основы информационной системы, как ее главный системообразующий компонент, на базе которого конструируются другие подсистемы.

Корпоративную сеть необходимо рассматривать в различных аспектах. Общее представление о сети складывается из проекций, получаемых в результате ее рассмотрения с различных точек зрения.

Корпоративная сеть задумана и проектируется в единой системе координат, основу которой составляет понятия системно-технической инфраструктуры (структурный аспект), системной функциональности (сервисы и приложения) и эксплуатационных характеристик (свойства и службы). Каждое понятие находит свое отражение в том или ином компоненте сети и реализуется в конкретных технических решениях.

С функциональной точки зрения сеть - это эффективная среда передачи актуальной информации, необходимой для решения задач корпорации. С системно-технической точки зрения сеть представляет собой целостную структуру, состоящую из нескольких взаимосвязанных и взаимодействующих уровней.

Корпоративная сеть - система, обеспечивающая передачу информации между различными приложениями, используемыми в системе корпорации. Корпоративная сеть представляет собой сеть отдельной организации. Корпоративной сетью считается любая сеть, работающая по протоколу TCP/IP и использующая коммуникационные стандарты Интернета, а также сервисные приложения, обеспечивающие доставку данных пользователям сети. Например, предприятие может создать сервер Web для публикации объявлений, производственных графиков и других служебных документов. Служащие осуществляют доступ к необходимым документам с помощью средств просмотра Web.

Серверы Web корпоративной сети могут обеспечить пользователям услуги, аналогичные услугам Интернета, например, работу с гипертекстовыми страницами (содержащими текст, гиперссылки, графические изображения и звукозаписи), предоставление необходимых ресурсов по запросам клиентов Web, а также осуществление доступа к базам данных. В этом руководстве все службы публикации называются "службами Интернета" независимо от того, где они используются (в Интернете или корпоративной сети).

Корпоративная сеть, как правило, является территориально распределенной, т.е. объединяющей офисы, подразделения и другие структуры, находящиеся на значительном удалении друг от друга. Принципы, по которым строится корпоративная сеть, достаточно сильно отличаются от тех, что используются при создании локальной сети. Это ограничение является принципиальным, и при проектировании корпоративной сети следует предпринимать все меры для минимизации объемов передаваемых данных. В остальном же корпоративная сеть не должна вносить ограничений на то, какие именно приложения и каким образом обрабатывают переносимую по ней информацию.

1.2Сетевая архитектура

Сетевая архитектура - это сочетание топологии, метода доступа, стандартов, необходимых для создания работоспособной сети.

Выбор топологии определяется, в частности, планировкой помещения, в котором разворачивается ЛВС. Кроме того, большое значение имеют затраты на приобретение и установку сетевого оборудования, что является важным вопросом для фирмы, разброс цен здесь также достаточно велик.

Топология типа "звезда" представляет собой более производительную структуру, каждый компьютер, в том числе и сервер, соединяется отдельным сегментом кабеля с центральным концентратором (HAB).

Рис. Топология сети предприятия

Основным преимуществом такой сети является её устойчивость к сбоям, возникающим вследствие неполадок на отдельных ПК или из-за повреждения сетевого кабеля.

На рисунке выше изображена топология сети предприятия.

Важнейшей характеристикой обмена информацией в локальных сетях являются так называемые методы доступа (access methods), регламентирующие порядок, в котором рабочая станция получает доступ к сетевым ресурсам и может обмениваться данными.

За аббревиатурой CSMA/CD скрывается английское выражение "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection" (коллективный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). С помощью данного метода все компьютеры получают равноправный доступ в сеть. Каждая рабочая станция перед началом передачи данных проверяет, свободен ли канал. По окончании передачи каждая рабочая станция проверяет, достиг ли адресата, отправленный пакет данных. Если ответ отрицательный, узел производит повторный цикл передачи/контроля приема данных и так до тех пор, пока не получит сообщение об успешном приеме информации адресатом.

Так как этот метод хорошо зарекомендовал себя именно в малых и средних сетях, для предприятия данный метод подойдет. К тому же сетевая архитектура Ethernet, которую и будет использовать сеть предприятия, использует именно этот метод доступа.

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3.

В настоящее время технология, применяющая кабель на основе витой пары (10Base - T), является наиболее популярной. Такой кабель не вызывает трудностей при прокладке.

Сеть на основе витой пары, в отличие от тонкого и толстого коаксиала, строится по топологии звезда. Чтобы построить сеть по звездообразной топологии, требуется большее количество кабеля (но цена витой пары не велика). Подобная схема имеет и неоценимое преимущество - высокую отказоустойчивость. Выход из строя одной или нескольких рабочих станций не приводит к отказу всей системы. Правда если из строя выйдет хаб, его отказ затронет все подключенные через него устройства.

Еще одним преимуществом данного варианта является простота расширения сети, поскольку при использовании дополнительных хабов (до четырех последовательно) появляется возможность подключения большого количества рабочих станций (до 1024). При применении неэкранированной витой пары (UTP) длина сегмента между концентратором и рабочей станцией не должна превышать 100 метров, чего не наблюдается в предприятии.

Архитектура сети. До того, как начинать построение корпоративной сети, необходимо сначала определить ее архитектуру, функциональную и логическую организацию и учесть существующую телекоммуникационную инфраструктуру. Тщательно проработанная архитектура сети помогает оценить возможность применения новых технологий и прикладных программ, служит заделом для будущего роста, определяет выбор сетевых технологий, помогает избежать избыточных затрат, отражает связь сетевых компонентов, значительно снижает риск неправильной реализации и т.д. Архитектура сети закладывается в основу технического задания на создаваемую сеть.

Следует отметить, что архитектура сети отличается от проекта сети тем, что она, например, не определяет точную принципиальную схему сети и не регламентирует размещение сетевых компонентов. Архитектура сети, например, определяет, будут ли некоторые части сети построены на базе Frame Relay, ATM, ISDN или других технологий. Сетевой проект должен содержать конкретные указания и оценки параметров, например, требуемое значение пропускной способности, реальную ширину полосы пропускания, точное расположение каналов связи и т.д.

В архитектуре сети выделяют три аспекта, три логические составляющие: принципы построения, сетевые шаблоны и технические позиции.

Принципы построения используются при планировании сети и принятии решений. Принципы - это набор простых инструкций, которые с достаточной степенью детализации описывают все вопросы построения и эксплуатации развертываемой сети в течение длительного периода времени. Как правило, в основе формирования принципов лежат корпоративные цели и базовые методы ведения бизнеса организации. Принципы обеспечивают первичную связь между корпоративной стратегией развития и сетевыми технологиями. Они служат для разработки технических позиций и сетевых шаблонов. При разработке технического задания на сеть принципы построения сетевой архитектуры излагаются в разделе, определяющем общие цели сети.

Техническая позиция может рассматриваться в качестве целевого описания, определяющего выбор между конкурирующими альтернативными сетевыми технологиями. Техническая позиция уточняет параметры выбранной технологии и дает описание отдельно взятого устройства, метода, протокола, предоставляемого сервиса и т.д.

Например, при выборе технологии локальной сети необходимо принимать во внимание скорость, стоимость, качество обслуживания и другие требования. Разработка технических позиций требует глубокого знания сетевых технологий и внимательного рассмотрения требований организации. Количество технических позиций определяется заданной степенью детализации, сложностью сети и масштабами организации. Архитектура сети может быть описана следующими техническими позициями:

· Сетевые транспортные протоколы. Какие транспортные протоколы должны использоваться для передачи информации?

· Маршрутизация в сети. Какой протокол маршрутизации должен использоваться между маршрутизаторами и коммутаторами ATM?

· Качество обслуживания. За счет чего будет достигаться возможность выбора качества сервиса?

· Адресация в сетях IP и домены адресации. Какая адресная схема должна использоваться для сети, включая зарегистрированные адреса, подсети, маски подсети, переадресацию и т.д.?

· Коммутация в локальных сетях. Какая стратегия коммутации должна быть использована в локальных сетях?

· Объединение коммутации и маршрутизации. Где и как должны использоваться коммутация и маршрутизация; как они должны объединяться?

· Организация городской сети. Каким образом должны связываться отделения предприятия, находящиеся, скажем, в одном городе?

· Организация глобальной сети. Каким образом отделения предприятия должны связываться по глобальной сети?

Служба удаленного доступа. Как пользователи удаленных отделений получают доступ к сети предприятия? Сетевые шаблоны - это набор моделей сетевых структур, отражающих связь между компонентами сети. Например, для определенной архитектуры сети создается набор шаблонов, чтобы "проявить" топологию сети крупного отделения или глобальной сети, или показать распределение протоколов по уровням. Сетевые шаблоны иллюстрируют сетевую инфраструктуру, которая описывается полным набором технических позиций. Более того, в хорошо продуманной сетевой архитектуре сетевые шаблоны по степени детализации могут максимально приближаться по своему содержанию к техническим позициям. По сути дела, сетевые шаблоны - это описание функциональной схемы участка сети, имеющего конкретные границы.

Рис. Функциональная структура корпоративной сети

Функциональная структура корпоративной сети имеет набор четко определенных компонентов. VPN (Virtual Private Network) означает виртуальные частные сети. Технология МРОА будет подробно рассмотрена в части III "Технология ATM".

На основании представленной функциональной структуры корпоративной сети можно выделить следующие основные сетевые шаблоны: для глобальной сети, для городской сети, для центрального офиса, для крупного отделения организации, для отделения. Могут быть разработаны и другие шаблоны для участков сети, имеющих какие-либо особенности.Описываемый методологический подход основан на изучении конкретной ситуации, рассмотрении принципов построения корпоративной сети в их совокупности, анализе ее функциональной и логической структуры, выработке набора сетевых шаблонов и технических позиций. Ниже приводится более подробное описание данной методологии. Кратко описаны некоторые сетевые шаблоны, с целью проиллюстрировать их структуру.

Различные реализации корпоративных сетей могут включать в свой состав те или иные компоненты. В общем случае корпоративная сеть состоит из различных отделений, объединенных сетями связи. Они могут быть глобальными (WAN) или городскими (MAN). Отделения могут быть крупными, средними и малыми. Крупное отделение может быть центром обработки и хранения информации. Выделяется центральный офис, из которого производится управление всей корпорацией. К малым отделениям можно отнести различные обслуживающие подразделения (склады, мастерские и т.д.). Малые отделения по сути являются удаленными. Стратегическое назначение удаленного отделения - разместить службы сбыта и технической поддержки поближе к потребителю. Связь с клиентами, которая в значительной мере влияет на доходы корпорации, будет более продуктивной, если все сотрудники получат возможность доступа к корпоративным данным в любой момент времени.

На первом шаге построения корпоративной сети описывается предполагаемая функциональная структура. Определяется количественный состав и статус офисов и отделений. Обосновывается необходимость развертывания собственной частной сети связи или производится выбор провайдера услуг, который способен удовлетворить предъявляемые требования. Разработка функциональной структуры производится с учетом финансовых возможностей организации, перспективных планов развития, числа активных пользователей сети, работающих приложений, необходимого качества обслуживания. В основе разработки лежит функциональная структура самого предприятия.

На втором шаге определяется логическая структура корпоративной сети. В этой книге рассматриваются технологии ATM, Frame Relay и Ethernet. Логические структуры отличаются друг от друга только выбором технологии для построения магистрали, которая является центральным звеном сети корпорации. В данном разделе анализируются логические структуры, построенные на базе коммутации ячеек и коммутации кадров. Выбор между этими двумя способами передачи информации осуществляется, исходя из необходимости предоставления гарантированного качества обслуживания. Могут быть использованы и другие критерии.

Магистраль передачи данных должна удовлетворять двум основным требованиям.

Возможность подключения большого количества низкоскоростных рабочих станций к небольшому количеству мощных, высокоскоростных серверов. Приемлемая скорость отклика на запросы клиентов. Идеальная магистраль должна обладать высокой надежностью передачи данных и развитой системой управления. Под системой управления следует понимать, например, возможность конфигурирования магистрали с учетом всех местных особенностей и поддержку надежности на таком уровне, что, даже если некоторые части сети выйдут из строя, серверы остаются доступными. Перечисленные требования определят, вероятно, несколько технологий и окончательный выбор одной из них остается за самой организацией. Необходимо решить, что важнее всего<197> стоимость, скорость, масштабируемость или качество обслуживания.

Логическая структура с коммутацией ячеек применяется в сетях с мультимедийным трафиком в реальном масштабе времени (проведение видеоконференций и качественная передача голоса). При этом важно трезво оценить, насколько необходима такая дорогостоящая сеть (с другой стороны, даже дорогие сети подчас не способны удовлетворить некоторые требования). Если это так, то необходимо брать за основу логическую структуру сети с коммутацией кадров.

Логическую иерархию коммутации, объединяющую два уровня модели OSI, можно представить в виде трехуровневой схемы.

Нижний уровень служит для объединения локальных сетей Ethernet, средний уровень представляет собой либо локальную сеть ATM, либо сеть MAN, либо магистральную сеть связи WAN. Верхний уровень данной иерархической структуры отвечает за маршрутизацию. Логическая структура позволяет выявить все возможные маршруты связи между отдельными участками корпоративной сети.

Рис. Магистраль на базе коммутации ячеек

При использовании для построения магистрали сети технологии коммутации ячеек объединение всех коммутаторов Ethernet уровня рабочих групп осуществляют высокопроизводительные коммутаторы ATM. Работая на втором уровне эталонной модели OSI, эти коммутаторы передают 53-байтовые ячейки фиксированной длины вместо кадров Ethernet переменной длины. Такая концепция построения сети подразумевает, что коммутатор Ethernet уровня рабочей группы должен иметь выходной порт ATM с функцией сегментации и сборки (SAR), который преобразовывает кадры Ethernet переменной длины в ячейки ATM фиксированной длины перед передачей информации на магистральный коммутатор ATM.

Для глобальных сетей базовые коммутаторы ATM способны обеспечить связь отдаленных регионов. Также работая на втором уровне модели OSI, эти коммутаторы в сети WAN могут использовать каналы T1/E1 (1.544/2.0Мбит/с), канал T3 (45Мбит/с) или канал OC-3 технологии SONET (155Мбит/с). Для обеспечения городской связи можно развернуть сеть MAN с использованием технологии ATM.

Та же самая магистральная сеть ATM может использоваться для связи между собой телефонных станций. В будущем в рамках телефонной модели клиент/сервер эти станции могут быть заменены голосовыми серверами в локальной сети. В этом случае возможность гарантирования качества обслуживания в сетях ATM становится очень важной при организации связи с клиентскими персональными компьютерами.

Маршрутизация. Как уже было отмечено, маршрутизация - это третий и самый высокий уровень в иерархической структуре сети. Маршрутизация, которая работает на третьем уровне эталонной модели OSI, используется для организации сеансов связи, к которым относятся:

· сеансы связи между устройствами, расположенными в различных виртуальных сетях (при этом каждая сеть является обычно отдельной IP-подсетью);

· сеансы связи, которые проходят через глобальные/городские сети.

Одна из стратегий построения корпоративной сети состоит в установке коммутаторов на нижних уровнях общей сети. Затем локальные сети связываются с помощью маршрутизаторов. Маршрутизаторы требуются для того, чтобы разделить IP-сеть большой организации на множество отдельных IP-подсетей. Это необходимо для предотвращения "широковещательного взрыва", связанного с работой таких протоколов, как ARP. Чтобы сдержать распространение нежелательного трафика по сети, все рабочие станции и серверы необходимо разбить на виртуальные сети. В этом случае маршрутизация управляет взаимодействием между устройствами, принадлежащими к различным виртуальным локальным сетям.

Такая сеть состоит из маршрутизаторов или серверов маршрутизации (логическое ядро), магистрали сети на базе коммутаторов ATM и большого количества коммутаторов Ethernet, расположенных на периферии. За исключением особых случаев, например, использования видеосерверов, которые подключаются непосредственно к магистрали ATM, все рабочие места и серверы должны подключаться к коммутаторам Ethernet. Такое построение сети позволит локализовать внутренний трафик внутри рабочих групп и предотвратить перекачку такого трафика через магистральные коммутаторы ATM или маршрутизаторы.

Объединение коммутаторов Ethernet осуществляют коммутаторы ATM, обычно расположенные в том же самом отделении. Следует отметить, что может потребоваться несколько коммутаторов ATM, чтобы обеспечить достаточное количество портов для подключения всех коммутаторов Ethernet. Как правило, в этом случае используется связь на 155Мбит/с по многомодовому оптоволоконному кабелю.

Маршрутизаторы располагаются в стороне от магистральных коммутаторов ATM, так как эти маршрутизаторы необходимо вынести за маршруты основных сеансов связи. Такое построение делает маршрутизацию необязательной. Это зависит от типа сеанса связи и от вида трафика в сети. Маршрутизации нужно стараться избегать при передаче видеоинформации в реальном времени, так как она может вносить нежелательные задержки. Маршрутизация не нужна для связи между устройствами, расположенными в одной виртуальной сети, даже если они находятся в различных зданиях на территории большого предприятия. Кроме того, даже в ситуации, когда маршрутизаторы требуются для проведения определенных сеансов связи, размещение маршрутизаторов в стороне от магистральных коммутаторов ATM позволяет минимизировать число переходов маршрутизации (под переходом маршрутизации понимается участок сети от пользователя до первого маршрутизатора или от одного маршрутизатора до другого). Это позволяет не только снизить задержку, но и уменьшить нагрузку на маршрутизаторы.

Маршрутизация получила широкое распространение как технология связи локальных сетей в глобальной среде. Маршрутизаторы предоставляют разнообразные услуги, рассчитанные на многоуровневый контроль канала передачи. Сюда относится общая схема адресации (на сетевом уровне), не зависящей от того, как формируются адреса предыдущего уровня, а также преобразование одного формата кадра контрольного уровня в другой.

Маршрутизаторы принимают решения о том, куда направлять поступающие пакеты данных, исходя из содержащейся в них информации об адресах сетевого уровня. Эта информация извлекается, анализируется и сопоставляется с содержимым таблиц маршрутизации, что позволяет определить, в какой порт следует отправить тот или иной пакет. Затем из адреса сетевого уровня вычленяется адрес канального уровня, если пакет следует передать в сегмент такой сети, как Ethernet или Token Ring.

Помимо обработки пакетов маршрутизаторы параллельно осуществляют обновление таблиц маршрутизации, которые используются для определения места назначения каждого пакета. Маршрутизаторы создают и ведут эти таблицы в динамическом режиме. В результате маршрутизаторы могут автоматически реагировать на изменение состояния сети, например, на возникновение перегрузки или повреждение каналов связи.

Определение маршрута - это достаточно сложная задача. В корпоративной сети коммутаторы ATM должны функционировать примерно так же, как и маршрутизаторы: обмен информацией должен проходить с учетом топологии сети, доступных маршрутов и стоимости передачи. Коммутатору ATM эта информация крайне необходима, чтобы выбрать наилучший маршрут для конкретного сеанса связи, инициируемого конечными пользователями. К тому же, определение маршрута не ограничивается одним лишь принятием решения о пути, по которому пройдет логическое соединение после формирования запроса на его создание.

Коммутатор ATM может выбрать новые маршруты, если по каким-либо причинам каналы связи окажутся недоступными. При этом коммутаторы ATM должны обеспечивать надежность сети на уровне маршрутизаторов.

Чтобы создать расширяемую сеть с высокой экономической эффективностью, необходимо перенести функции маршрутизации на периферию сети и обеспечить коммутацию трафика в ее магистрали. ATM является единственной сетевой технологией, которая способна сделать это.

Смысл распределенной маршрутизации состоит в том, чтобы осуществлять маршрутизацию ближе к пользователям, на выходе из локальной сети. Функции маршрутизации возлагаются на недорогие многоуровневые коммутаторы и устройства доступа, соединяющие локальные сети с магистралью ATM. На этом уровне трафик представляет собой гораздо более управляемый поток данных. Объем трафика, который требуется маршрутизировать, здесь составляет всего лишь десятки тысяч, а не десятки миллионов пакетов в секунду. При таком подходе маршрутизация оказывается значительно более простой задачей и может осуществляться с меньшими затратами. Сеть с распределенной маршрутизацией имеет практически неограниченные возможности для дальнейшего расширения. Каждый новый маршрутизатор, добавляемый к такой сети, одновременно с новыми рабочими станциями пропорционально увеличивает ее надежность и реализует более оптимальные маршруты передачи данных. Именно это свойство технологии ATM важно для построения крупных корпоративных сетей. При этом такая сеть чрезвычайно проста по своей структуре и не зависит от протокола.

Существуют различные способы и технологии распределения маршрутизации в рамках одной корпоративной сети. Это позволяет значительно упростить настройку и управление сетью. Так, например, технология фирмы RND Networks - Central Access Routing (маршрутизация с центральным доступом, CAR) - разработана для упрощения подключения к центральной сети удаленных отделений. Основой технологии является концентрация сложных функций маршрутизации в маршрутизаторах большой производительности, расположенных в центральном офисе предприятия. При этом в удаленных отделениях возможна установка достаточно простых в обслуживании и в настройке устройств (Router Access Node, узел доступа к маршрутизатору). При такой схеме сети все решения по маршрутизации трафика выполняются центральным маршрутизатором, а с удаленных устройств эти функции сняты. Как следствие, облегчаются подключение и эксплуатация удаленных устройств. Все работы выполняются только в центральном офисе.

В технологии CAR вводится понятие региональных доменов маршрутизации (Regional Routing Domains - RRD). Каждый региональный домен может содержать один или более центральных маршрутизаторов и некоторое количество устройств в удаленных отделениях. Центральные маршрутизаторы региональных доменов могут связываться между собой, формируя таким образом распределенную сеть предприятия. При такой схеме устройства удаленных отделений передают свой трафик вне зависимости от получателя только центральному маршрутизатору своего регионального домена, который обеспечивает доставку.

Коммутация. Коммутация ATM в сетевой магистрали, в частности, предоставляет:

· широкую полосу пропускания при относительно низкой стоимости;

· задание качества обслуживания одновременно для всех потоков данных с эффективным распределением полосы пропускания и учетом приоритетов каждого потока;

· минимальное время задержки для приложений реального времени;

· рассылку групповых сообщений.

Маршрутизация, осуществляемая многоуровневыми коммутаторами и устройствами доступа, позволяет направить трафик по кратчайшему пути между двумя сегментами сети в обход ее центральных узлов. В результате получается сеть без промежуточных звеньев; каждый сегмент такой сети оказывается логически связанным с любым другим ее сегментом.

Процесс маршрутизации подразумевает выбор оптимальных маршрутов и непосредственное управление пакетами. Эти две функциональные задачи могут быть разделены. Выбор маршрутов осуществляется небольшим числом мощных серверов маршрутизации, входящих в ядро сетевой магистрали. Ими могут быть существующие магистральные маршрутизаторы или коммутаторы ATM с соответствующим программным обеспечением. Эти серверы используют традиционные протоколы маршрутизации, например, OSPF или RIP.

Вычисленные серверами маршруты передаются устройствам доступа, поддерживающим распределенную маршрутизацию при помощи усовершенствованного протокола NHRP (Next Hop Resolution Protocol, протокол разрешения (адреса) следующего перехода). Эти устройства и осуществляют непосредственное управление пакетами. Кроме того, устройства доступа анализируют первые пакеты каждого нового потока данных, чтобы определить, целесообразно ли в данном случае установление прямого маршрута. Во время этого анализа первые пакеты направляются адресату через маршрутизатор, используемый по умолчанию. Такой подход уменьшает общую стоимость сети и позволяет сократить время задержки при передаче первых пакетов.

Вторым альтернативным вариантом построения магистрали сети является технология коммутации Fast/Gigabit Ethernet для локальной или городской сети и Frame Relay для глобальной сети. Эта логическая структура может быть применена для тех сетей, которые не требуют гарантированного качества обслуживания при передаче мультимедийного трафика в реальном времени.

Логическую иерархию коммутации можно представить тремя уровнями. Нижний уровень служит для объединения периферийных сетей Ethernet, средний уровень представляет собой либо локальную сеть Fast/Gigabit Ethernet, либо сеть MAN, либо магистральную сеть WAN на базе технологии Frame Relay. Верхний уровень иерархии отвечает за маршрутизацию.

Магистральная сеть обеспечивается за счет связывания всех коммутаторов Ethernet мощными магистральными коммутаторами Ethernet. Работая на канальном уровне модели OSI, эти магистральные коммутаторы используют каналы типа точка-точка на скорости 100Мбит/с (Fast Ethernet) или 1000Мбит/с (Gigabit Ethernet) с поддержкой полнодуплексного режима передачи.

Для организации глобального взаимодействия возможно использование коммутаторов Frame Relay. Также работая на канальном уровне модели OSI, они используют каналы T1/E1 (1.544-2.0Мбит/с) или каналы T3 (45Мбит/с). Внекоторых случаях магистраль WAN можно организовать в виде связей точка-точка между маршрутизаторами (например, через каналы SDH). В этом случае передача между маршрутизаторами происходит в кадрах протокола PPP<$IPPP>. Таким образом для связи в пределах города может быть развернута сеть MAN на базе коммутации кадров.

Выделение маршрутов. Крайне важно уметь выделить основные маршруты, по которым будет протекать трафик в корпоративной сети (рис. 2.3). Это позволяет детализировать ее функциональную схему и применить математические методы оценки различных показателей, например, теорию очередей. Практическое использование этой теории рассматривается в последнем разделе этой главы. Проведение инструментальной оценки выбранных вариантов построения корпоративной сети вносит в наш методологический подход обратную связь: если вычисленные параметры не удовлетворяют разработчика сети или ее будущего пользователя, необходимо вновь вернуться к первичной стадии разработки и выбрать другие варианты построения. Следует отметить, что каждый из перечисленных ниже маршрутов описан достаточно расплывчато, и для проведения инструментальной оценки необходима его детализация.

Маршрут А связывает одни конечные станции с другими станциями или с серверами, расположенными в различных виртуальных локальных сетях. Этот маршрут пересекает несколько IP-подсетей. Как следствие, необходимо использование маршрутизации. В классической реализации трафик должен пройти через маршрутизатор, который собирает ячейки ATM в пакеты, выполняет маршрутизацию, а затем разбивает пакеты на ячейки для того, чтобы их повторно направить в сеть ATM.

В ближайшем будущем появится намного больше альтернативных стратегий, в которых маршрутизатор заменяется сервером маршрутизации, помогая коммутаторам ATM непосредственно установить связь между конечными станциями, не обращаясь к маршрутизатору. Эти стратегии основываются на новых стандартах, например, технологии MPOA. В будущем значительно снизится негативное влияние неэффективного выделения подсетей. Но до этого времени организации должны правильно формировать подсети и переопределять их по мере необходимости так, чтобы маршрут А использовался относительно редко (например, только для доступа к данным другого отделения).

Маршрут Б связывает конечные станции с серверами, расположенными в одной и той же виртуальной локальной сети, но не подключенными непосредственно к одному коммутатору Ethernet. Этот маршрут "захватит" коммутаторы Ethernet на обоих концах, а также один или несколько магистральных коммутаторов ATM, формирующих виртуальное соединение между коммутаторами Ethernet. Маршрут Б используется большинством конечных станций, взаимодействующих с серверами. На этом маршруте маршрутизация не применяется.

Маршрут В регламентирует связь типа точка-точка между конечными станциями, расположенными в одной и той же виртуальной локальной сети, но не связанными непосредственно одним коммутатором Ethernet. Этот маршрут начинается с канала связи между коммутатором Ethernet и конечной станцией и проходит через один или несколько магистральных коммутаторов ATM, создающих виртуальное соединение между коммутаторами Ethernet. Такой сеанс связи может использоваться, например, для проведения видеоконференций или совместной работы с приложениями. Если два пользователя часто общаются по этому маршруту, вероятно, лучше их поместить в одну виртуальную локальную сеть. На этом маршруте маршрутизация не применяется.

Маршрут Г связывает конечные станции с другими станциями или серверами, непосредственно подключенными к одному коммутатору Ethernet. Такой маршрут захватывает только этот коммутатор Ethernet, а магистральные коммутаторы ATM и маршрутизация не задействуются.

Маршрут Д регламентирует связь точка-точка между конечными станциями, подключенными к одному коммутатору Ethernet. Маршрут захватывает только данный коммутатор Ethernet. Такой сеанс связи может использоваться для проведения видеоконференций или для совместной работы с приложениями. Магистральные коммутаторы ATM и маршрутизация не применяются.

Сетевой шаблон центрального офиса. Описываемый ниже шаблон может быть использован для участка корпоративной сети со следующими характеристиками:

· размер участка таков, что требуется разбиение сети на несколько сегментов Ethernet, связанных между собой коммутаторами.

· магистральная сеть участка реализована на коммутаторах ATM. Маршрутизация в магистрали ATM обеспечивается по технологии MPOA (Multi-Protocol Over ATM). Эта технология рассматривается ниже;

· предполагается, что центральный офис принимает и обрабатывает данные, получаемые из сетей WAN и MAN. Центральный офис также распределяет трафик между отдаленными участками корпоративной сети. Поэтому в его состав включают WAN- и MAN-магистрали с коммутацией.

Рис. Функциональная схема сети центрального офиса

Данный шаблон основан на магистрали ATM. Этот шаблон может быть использован для центрального офиса или административного центра предприятия. Такие участки сети часто являются топологическими центрами коммутации или первичными узлами коммутации для региональных сетей связи предприятия. Они характеризуются большим числом рабочих станций и серверов различного назначения. Здесь, например, могут располагаться центры обработки данных. Такой участок может занимать площадь в пределах одного или нескольких зданий. Для соединения зданий используется оптоволоконный кабель. Вся кабельная система находится в собственности предприятия.

В большом центральном офисе с магистралью ATM пользователи могут иметь разнообразный набор сетевых сервисов. Некоторым пользователям, например, необходимо интерактивное видео в пределах своего участка корпоративной сети. Другие пользователи будут нуждаться в доступе к общим файлам, приложениям рабочей группы и серверам печати. Необходимо также обеспечить быстродействующую надежную связь с серверами предприятия, поскольку они являются центрами диалоговой обработки запросов и информационными хранилищами.

Такая сеть включает:

коммутаторы Ethernet рабочих групп. Каждый коммутатор имеет несколько портов Ethernet для подключения рабочих станций или серверов. Все порты коммутатора Ethernet работают в полнодуплексном режиме с автоматическим определением скорости (10/100Мбит/с). Оптоволоконная связь по стандарту 100Base-FX может быть задействована для случаев, когда пользователи отдалены более, чем на 100м. В других случаях можно использовать витую пару категории 5;

каналы со скоростями 155 или 622 Мбит/ для связи с магистральными коммутаторами ATM. В узлах сети, в которых требуется высокая надежность, возможно использование коммутаторов Ethernet с двумя портами, подключенными к двум различным коммутаторам ATM. Преобразование кадров Ethernet в ячейки ATM происходит на коммутаторе рабочей группы Ethernet. Дополнительным условием является поддержка технологий LANE и MPOA. Для выбора качества обслуживания коммутатор Ethernet должен уметь преобразовывать сигналы протокола RSVP в параметры качества обслуживания технологии ATM;

коммутаторы ATM локальной сети. Они обрабатывают магистральный трафик с поддержкой технологий MPOA и LANE. Каждый коммутатор имеет связи с другими коммутаторами ATM локальной сети и коммутатором ATM, обеспечивающим доступ к глобальной сети. Магистраль локальной сети на коммутаторах ATM работает на скоростях 155 или 622 Мбит/с. Эти коммутаторы должны поддерживать различные уровни качества обслуживания;

коммутатор ATM для доступа к сети WAN. Предназначен для доступа участка корпоративной сети к услугам сетей MAN или WAN. В отличие от коммутатора ATM локальной сети, этот коммутатор обычно не имеет поддержки MPOA или LANE. Он оптимизирован для управления полосой пропускания канала связи. Через коммутатор ATM несколько участков может связываться с сетью WAN. Возможна организация доступа к сети Frame Relay, но это не рекомендуется в случае, если требуется гарантированное качество обслуживания.

Реализация доступа и магистрали. Очень важно правильно выбрать технологию для организации доступа и магистрали.

При организации доступа предпочтение должно отдаваться экономичному, высокопроизводительному каналу связи с коммутаторами локальной сети или концентраторами, которые, как правило, располагаются в центрах коммутации кабельной системы. Выделенный доступ к коммутаторам предпочтительнее, чем совместное использование концентраторов. Это связано с тем, что коммутаторы устраняют конкуренцию за полосу пропускания сети и снижают вероятность возникновения коллизий в сети Ethernet. Выделенный доступ также позволяет работать в полнодуплексном режиме, хотя большинство пользовательских приложений не поддерживают одновременную передачу и прием данных. Требования серверов к подключению, в общем случае, аналогичны требованиям рабочих станций, но для первых нужна большая пропускная способность. Это особенно справедливо для тех организаций, серверы которых обслуживают несколько клиентов одновременно. Эффективность работы серверов также повысится в полнодуплексном режиме, когда одновременно могут происходить и получение данных от одного клиента и выдача ответа на запрос другому.

Магистралью локальной сети, как правило, называют канал, связывающий коммутаторы локальной сети и маршрутизаторы. В магистрали может использоваться смешанная топология на каналах точка-точка. Эта топология широко применяется в сетях на базе Ethernet или ATM. Для такой топологии полнодуплексный режим является предпочтительным, так как позволяет практически удвоить пропускную способность. Так как магистраль призвана поддерживать множество рабочих сессий одновременно, часто возникает конкуренция за полосу пропускания. В этом случае используются различные механизмы обеспечения качества обслуживания.

Существует прямая зависимость между требованиями к пропускной способности выделенного канала к коммутаторам и требованиями к пропускной способности магистрали. Во время пиковых периодов работы пользователей в сети коммутаторы рабочих групп способны полностью "захватить" магистраль. Тогда между магистральными коммутаторами может потребоваться скорость 622 или 1000Мбит/с.

Одной из важных характеристик ЛВС является топология сети, которая характеризует усредненную геометрическую схему расположения входящих в состав сети компьютеров, узлов коммутации и каналов связи. Узел коммутации -это устройство, задающее направление передачи данных в сети. Для ЛВС характерны три базовых топологии: кольцо (ring), шина (bus) и звезда (star).

В топологии Кольцо повторители сигналов (репитеры) с помощью соединительных кабелей связаны в единую однонаправленную замкнутую цепь. К каждому из повторителей подключено по одному компьютеру. Сообщение передается от одного повторителя к другому по кольцу до повторителя, 295 опознающего адрес сообщения и отправляющего это сообщение подключенному к данному повторителю компьютеру. Для управления передачей сообщений по кольцу передается специальный маркер, разрешающий передачу сообщения из компьютера, инициировавшего формирование маркера. В общем случае маркер представляет собой служебное сообщение, в которое помещаются сообщения абонентов сети. Топология Кольцо обеспечивает равенство компьютеров, позволяет наращивать их число, однако последовательный характер обслуживания значительно снижает быстродействие сети, а выход из строя одного из повторителей приводит к остановке работы сети в целом. В настоящее время топология Кольцо используется очень редко.

Для подключения удаленных пользователей к корпоративной сети самым простым и доступным вариантом является использование телефонной связи. Там, где это возможно, могут использоваться сети ISDN. Для объединения узлов сети в большинстве случаев используются глобальные сети передачи данных. Даже там, где возможна прокладка выделенных линий (например, в пределах одного города) использование технологий пакетной коммутации позволяет уменьшить количество необходимых каналов связи и - что немаловажно - обеспечить совместимость системы с существующими глобальными сетями.

Подключение корпоративной сети к Internet оправдано, если вам нужен доступ к соответствующим услугам. Использовать Internet как среду передачи данных стоит только тогда, когда другие способы недоступны и финансовые соображения перевешивают требования надежности и безопасности. Если вы будете использовать Internet только в качестве источника информации, лучше пользоваться технологией "соединение по запросу" (dial-on-demand), т.е. таким способом подключения, когда соединение с узлом Internet устанавливается только по вашей инициативе и на нужное вам время. Это резко снижает риск несанкционированного проникновения в вашу сеть извне.

Для передачи данных внутри корпоративной сети также стоит использовать виртуальные каналы сетей пакетной коммутации. Основные достоинства такого подхода - универсальность, гибкость, безопасность.

Корпоративная сеть - это достаточно сложная структура, использующая различные типы связи, коммуникационные протоколы и способы подключения ресурсов. корпоративная сеть архитектура локальная

Все оборудование сетей передачи данных можно условно разделить на два больших класса - периферийное, которое используется для подключения к сети оконечных узлов, и магистральное или опорное, реализующее основные функции сети (коммутацию каналов, маршрутизацию и т.д.). Четкой границы между этими типами нет - одни и те же устройства могут использоваться в разном качестве или совмещать те и другие функции. Следует отметить, что к магистральному оборудованию обычно предъявляются повышенные требования в части надежности, производительности, количества портов и дальнейшей расширяемости. Периферийное оборудование является необходимым компонентом всякой корпоративной сети. Функции же магистральных узлов может брать на себя глобальная сеть передачи данных, к которой подключаются ресурсы. Как правило, магистральные узлы в составе корпоративной сети появляются только в тех случаях, когда используются арендованные каналы связи или создаются собственные узлы доступа.

Периферийное оборудование корпоративных сетей с точки зрения выполняемых функций также можно разделить на два класса. Во-первых, это маршрутизаторы (routers), служащие для объединения однородных LAN (как правило, IP или IPX) через глобальные сети передачи данных. В сетях, использующих IP или IPX в качестве основного протокола - в частности, в той же Internet - маршрутизаторы используются и как магистральное оборудование, обеспечивающее стыковку различных каналов и протоколов связи. Маршрутизаторы могут быть выполнены как в виде автономных устройств, так и программными средствами на базе компьютеров и специальных коммуникационных адаптеров.

Второй широко используемый тип периферийного оборудования - шлюзы (gateways), реализующие взаимодействие приложений, работающих в разных типах сетей. В корпоративных сетях используются в основном шлюзы OSI, обеспечивающие взаимодействие локальных сетей с ресурсами X.25 и шлюзы SNA, обеспечивающие подключение к сетям IBM. Полнофункциональный шлюз всегда представляет собой программно-аппаратный комплекс, поскольку должен обеспечивать необходимые для приложений программные интерфейсы.

Все крупнейшие поставщики сетевого оборудования предлагают наборы продуктов, предоставляющие руководителям информационных служб широкие возможности для построения корпоративных сетей. Они включают разнообразные аппаратные средства (концентраторы, маршрутизаторы, коммутаторы), ориентированные на создание систем на базе передовых коммуникационных технологий, включая Fast Ethernet, режим асинхронной передачи (ATM) и виртуальные сети. Интеграция этих технологий в широкомасштабные информационные системы направлена на повышение пропускной способности.

Корпоративную сеть полезно рассматривать как сложную систему, состоящую из нескольких взаимодействующих слоев. В основании лежит слой компьютеров- центров хранения и обработки информации, и транспортная подсистема, обеспечивающая надежную передачу информационных пакетов между компьютерами.

Над транспортной системой работает слой сетевых операционных систем, который организует работу приложений в компьютерах и предоставляет через транспортную систему ресурсы своего компьютера в общее пользование.

Над операционной системой работают различные приложения, но из-за особой роли систем управления базами данных, хранящих в упорядоченном виде основную корпоративную информацию и производящих над ней базовые операции поиска, этот класс системных приложений обычно выделяют в отдельный слой корпоративной сети.

На следующем уровне работают системные сервисы, которые, пользуясь СУБД, как инструментом для поиска нужной информации среди миллионов и миллиардов байт, хранимых на дисках, предоставляют конечным пользователям эту информацию в удобной для принятия решения форме, а также выполняют некоторые общие для предприятий всех типов процедуры обработки информации. К этим сервисам относится служба World Wide Web, система электронной почты, системы коллективной работы и многие другие.

И, наконец, верхний уровень корпоративной сети представляют специальные программные системы, которые выполняют задачи, специфические для данного предприятия или предприятий данного типа. Примерами таких систем могут служить системы автоматизации банка, организации бухгалтерского учета, автоматизированного проектирования, управления технологическими процессами и т.п.

Конечная цель корпоративной сети воплощена в прикладных программах верхнего уровня, но для их успешной работы абсолютно необходимо, чтобы подсистемы других слоев четко выполняли свои функции.

Стратегические решения, как правило, влияют на облик сети в целом, затрагивая несколько слоев, хотя первоначально касаются только одного конкретного слоя или даже отдельной подсистемы этого слоя. Такое взаимное влияние продуктов и решений нужно обязательно учитывать при планировании технической политики развития сети, иначе можно столкнуться с необходимостью срочной и непредвиденной замены, например, сетевой технологии, из-за того, что новая прикладная программа испытывает острый дефицит пропускной способности для своего трафика.

Первая проблема, которую приходится решать при создании корпоративной сети - организация каналов связи. Каналы связи - создаются по линиям связи при помощи сложной электронной аппаратуры и кабелей связи.

Кабель связи - это длинномерное изделие электротехнической промышленности. Существуют множество различных модификаций кабелей для ЛВС:

- тонкие коаксиальные кабели;

- толстые коаксиальные кабели;

- экранированные витые пары, которые выглядят как электрическая проводка;

- неэкранированные витые пары;

- оптоволоконные кабели, которые могут работать на больших расстояниях и с большей скоростью, чем другие типы кабелей. Однако их прокладка и сетевые -адаптеры для них довольно дороги.

Из кабелей связи (и массы других вещей) строят линии связи. Длина линий связи колеблется от десятков метров до десятков тысяч километров. В любую более-менее серьезную линию связи, кроме кабелей, входят: траншеи, колодцы, муфты, переходы через реки, море и океаны, а также грозозащита (равно как и другие виды защиты) линий.

По уже построенным линиям связи организуют каналы связи. При этом каналы по характеру передаваемых сигналов могут быть аналоговыми или цифровыми. Итак, на одной линии связи одновременно можно создать как аналоговые, так и цифровые каналы, функционирующие раздельно. Причем если линию, как правило, строят и сдают сразу всю, то каналы вводят постепенно. Уже по линии можно дать связь, но такое использование крайне дорогостоящих сооружений очень неэффективно. Поэтому применяют аппаратуру каналообразования. Число каналов увеличивают постепенно, устанавливая все более мощную аппаратуру каналообразования (иногда говорят - мультиплексирования, особенно применительно к цифровым каналам).

Руководства, Инструкции, Бланки

Поиск

Новые файлы