Структура глобальной сети

Под сетями доступа  понимаются территориальные сети, необходимые  для связи небольших локальных  сетей и отдельных удаленных  компьютеров с центральной локальной  сетью предприятия. Если организации  магистральных связей при создании корпоративной сети всегда уделялось  большое внимание, то организация  удаленного доступа сотрудников  предприятия перешла в разряд стратегически важных вопросов только в последнее время. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки определяет для многих видов деятельности предприятия качество принятия решений его сотрудниками. Важность этого фактора растет с увеличением числа сотрудников, работающих на дому (telecommuters - телекоммьютеров), часто находящихся в командировках, и с ростом количества небольших филиалов предприятий, находящихся в различных городах и, может быть, разных странах. 

В качестве отдельных  удаленных узлов могут также  выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступа к  центральной базе данных для получения  информации о легальных клиентах банка, пластиковые карточки которых  необходимо авторизовать на месте. Банкоматы  или кассовые аппараты обычно рассчитаны на взаимодействие с центральным  компьютером по сети Х.25, которая  в свое время специально разрабатывалась  как сеть для удаленного доступа  неинтеллектуального терминального  оборудования к центральному компьютеру. 

К сетям доступа  предъявляются требования, существенно  отличающиеся от требований к магистральным  сетям. Так как точек удаленного доступа у предприятия может  быть очень много, одним из основных требований является наличие разветвленной  инфраструктуры доступа, которая может  использоваться сотрудниками предприятия  как при работе дома, так и в  командировках. Кроме того, стоимость  удаленного доступа должна быть умеренной, чтобы экономически оправдать затраты  на подключение десятков или сотен  удаленных абонентов. При этом требования к пропускной способности у отдельного компьютера или локальной сети, состоящей  из двух-трех клиентов, обычно укладываются в диапазон нескольких десятков килобит  в секунду (если такая скорость и  не вполне удовлетворяет удаленного клиента, то обычно удобствами его работы жертвуют ради экономии средств предприятия). 

В качестве сетей  доступа обычно применяются телефонные аналоговые сети, сети ISDN и реже - сети frame relay. При подключении локальных  сетей филиалов также используются выделенные каналы со скоростями от 19,2 до 64 Кбит/с. Качественный скачок в расширении возможностей удаленного доступа произошел  в связи со стремительным ростом популярности и распространенности Internet. Транспортные услуги Internet дешевле, чем услуги междугородных и международных  телефонных сетей, а их качество быстро улучшается. 

Программные и аппаратные средства, которые обеспечивают подключение  компьютеров или локальных сетей  удаленных пользователей к корпоративной  сети, называются средствами удаленного доступа. Обычно на клиентской стороне  эти средства представлены модемом  и соответствующим программным  обеспечением. 

Организацию массового  удаленного доступа со стороны центральной  локальной сети обеспечивает сервер удаленного доступа (Remote Access Server, RAS). Сервер удаленного доступа представляет собой  программно-аппаратный комплекс, который  совмещает функции маршрутизатора, моста и шлюза. Сервер выполняет  ту или иную функцию в зависимости  от типа протокола, по которому работает удаленный пользователь или удаленная сеть. Серверы удаленного доступа обычно имеют достаточно много низкоскоростных портов для подключения пользователей через аналоговые телефонные сети или ISDN. 

Показанная на рис. 6.5. структура глобальной сети, используемой для объединения в корпоративную  сеть отдельных локальных сетей  и удаленных пользователей, достаточно типична. Она имеет ярко выраженную иерархию территориальных транспортных средств, включающую высокоскоростную магистраль (например, каналы SDH 155-622 Мбит/с), более медленные территориальные  сети доступа для подключения  локальных сетей средних размеров (например, frame relay) и телефонную сеть общего назначения для удаленного доступа  сотрудников.

Выводы 

Глобальные компьютерные сети (WAN) используются для объединения  абонентов разных типов: отдельных  компьютеров разных классов - от мэйнфреймов  до персональных компьютеров, локальных  компьютерных сетей, удаленных терминалов. 

Ввиду большой стоимости  инфраструктуры глобальной сети существует острая потребность передачи по одной  сети всех типов трафика, которые  возникают на предприятии, а не только компьютерного: голосового трафика  внутренней телефонной сети, работающей на офисных АТС (РВХ), трафика факс-аппаратов, видеокамер, кассовых аппаратов, банкоматов и другого производственного  оборудования. 

Для поддержки мультимедийных видов трафика создаются специальные  технологии: ISDN, B-ISDN. Кроме того, технологии глобальных сетей, которые разрабатывались  для передачи исключительно компьютерного  трафика, в последнее время адаптируются для передачи голоса и изображения. Для этого пакеты, переносящие  замеры голоса или данные изображения, приоритезируются, а в тех технологиях, которые это допускают, для их переноса создается соединение с  заранее резервируемой пропускной способностью. Имеются специальные  устройства доступа - мультиплексоры «голос - данные» или «видео - данные», которые  упаковывают мультимедийную информацию в пакеты и отправляют ее по сети, а на приемном конце распаковывают  и преобразуют в исходную форму - голос или видеоизображение. 

Глобальные сети предоставляют в основном транспортные услуги, транзитом перенося данные между локальными сетями или компьютерами. Существует нарастающая тенденция  поддержки служб прикладного  уровня для абонентов глобальной сети: распространение публично-доступной  аудио-, видео- и текстовой информации, а также организация интерактивного взаимодействия абонентов сети в  реальном масштабе времени. Эти службы появились в Internet и успешно переносятся  в корпоративные сети, что называется технологией intranet. 

Все устройства, используемые для подключения абонентов к  глобальной сети, делятся на два  класса: DTE, собственно вырабатывающие данные, и DCE, служащие для передачи данных в соответствии с требованиями интерфейса глобального канала и  завершающие канал. 

Технологии глобальных сетей определяют два типа интерфейса: «пользователь-сеть» (UNI) и «сеть-сеть» (NNI). Интерфейс UNI всегда глубоко детализирован  для обеспечения подключения  к сети оборудования доступа от разных производителей. Интерфейс NNI может  быть детализирован не так подробно, так как взаимодействие крупных  сетей может обеспечиваться на индивидуальной основе. 

Глобальные компьютерные сети работают на основе технологии коммутации пакетов, кадров и ячеек. Чаще всего  глобальная компьютерная сеть принадлежит  телекоммуникационной компании, которая  предоставляет службы своей сети в аренду. При отсутствии такой  сети в нужном регионе предприятия  самостоятельно создают глобальные сети, арендуя выделенные или коммутируемые  каналы у телекоммуникационных или  телефонных компаний. 

На арендованных каналах можно построить сеть с промежуточной коммутацией  на основе какой-либо технологии глобальной сети (Х.25, frame relay, АТМ) или же соединять  арендованными каналами непосредственно  маршрутизаторы или мосты локальных  сетей. Выбор способа использования  арендованных каналов зависит от количества и топологии связей между  локальными сетями. 

Глобальные сети делятся на магистральные сети и  сети доступа.

3-3-3-3—3-3

Структура глобальной сети 

Типичный пример структуры глобальной компьютерной сети приведен на рис. 6.2. Здесь используются следующие обозначения: S (switch) - коммутаторы, К - компьютеры, R (router) - маршрутизаторы, MUX (multiplexor)- мультиплексор, UNI (User-Network Interface) - интерфейс пользователь - сеть и NNI (Network-Network Interface) - интерфейс сеть - сеть. Кроме того, офисная АТС обозначена аббревиатурой РВХ, а маленькими черными квадратиками - устройства DCE,о которых будет рассказано ниже. 
 
 

Рис. 6.2. Пример структуры  глобальной сети 

Сеть строится на основе некоммутируемых (выделенных) каналов  связи, которые соединяют коммутаторы  глобальной сети между собой. Коммутаторы  называют также центрами коммутации пакетов (ЦКП), то есть они являются коммутаторами пакетов, которые  в разных технологиях глобальных сетей могут иметь и другие названия - кадры, ячейки cell. Как и  в технологиях локальных сетей  принципиальной разницы между этими  единицами данных нет, однако в некоторых  технологиях есть традиционные названия, которые к тому же часто отражают специфику обработки пакетов. Например, кадр технологии frame relay редко называют пакетом, поскольку он не инкапсулируется  в кадр или пакет более низкого  уровня и обрабатывается протоколом канального уровня. 

Коммутаторы устанавливаются  в тех географических пунктах, в  которых требуется ответвление  или слияние потоков данных конечных абонентов или магистральных  каналов, переносящих данные многих абонентов. Естественно, выбор мест расположения коммутаторов определяется многими соображениями, в которые  включается также возможность обслуживания коммутаторов квалифицированным персоналом, наличие выделенных каналов связи  в данном пункте, надежность сети, определяемая избыточными связями между коммутаторами. 

Абоненты сети подключаются к коммутаторам в общем случае также с помощью выделенных каналов  связи. Эти каналы связи имеют  более низкую пропускную способность, чем магистральные каналы, объединяющие коммутаторы, иначе сеть бы не справилась с потоками данных своих многочисленных пользователей. Для подключения  конечных пользователей допускается  использование коммутируемых каналов, то есть каналов телефонных сетей, хотя в таком случае качество транспортных услуг обычно ухудшается. Принципиально  замена выделенного канала на коммутируемый  ничего не меняет, но вносятся дополнительные задержки, отказы и разрывы канала по вине сети с коммутацией каналов, которая в таком случае становится промежуточным звеном между пользователем и сетью с коммутацией пакетов. Кроме того, в аналоговых телефонных сетях канал обычно имеет низкое качество из-за высокого уровня шумов. Применение коммутируемых каналов на магистральных связях коммутатор-коммутатор также возможно, но по тем же причинам весьма нежелательно. 

В глобальной сети наличие  большого количества абонентов с  невысоким средним уровнем трафика  весьма желательно - именно в этом случае начинают в наибольшей степени проявляться  выгоды метода коммутации пакетов. Если же абонентов мало и каждый из них  создает трафик большой интенсивности (по сравнению с возможностями  каналов и коммутаторов сети), то равномерное распределение во времени  пульсаций трафика становится маловероятным  и для качественного обслуживания абонентов необходимо использовать сеть с низким коэффициентом нагрузки. 

Конечные узлы глобальной сети более разнообразны, чем конечные узлы локальной сети. На рис. 6.2. показаны основные типы конечных узлов глобальной сети: отдельные компьютеры К, локальные  сети, маршрутизаторы R и мультиплексоры MUX, которые используются для одновременной  передачи по компьютерной сети данных и голоса (или изображения). Все  эти устройства вырабатывают данные для передачи в глобальной сети, поэтому являются для нее устройствами типа DTE (Data Terminal Equipment). Локальная сеть отделена от глобальной маршрутизатором  или удаленным мостом (который  на рисунке не показан), поэтому для  глобальной сети она представлена единым устройством DTE - портом маршрутизатора или моста. 

При передаче данных через глобальную сеть мосты и  маршрутизаторы, работают в соответствии с той же логикой, что и при  соединении локальных сетей. Мосты, которые в этом случае называются удаленными мостами (remote bridges), строят таблицу  МАС - адресов на основании проходящего  через них трафика, и по данным этой таблицы принимают решение - передавать кадры в удаленную  сеть или нет. В отличие от своих  локальных собратьев, удаленные  мосты выпускаются и сегодня, привлекая сетевых интеграторов тем, что их не нужно конфигурировать, а в удаленных офисах, где нет  квалифицированного обслуживающего персонала, это свойство оказывается очень  полезным. Маршрутизаторы принимают  решение на основании номера сети пакета какого-либо протокола сетевого уровня (например, IP или IPX) и, если пакет  нужно переправить следующему маршрутизатору по глобальной сети, например frame relay, упаковывают  его в кадр этой сети, снабжают соответствующим  аппаратным адресом следующего маршрутизатора и отправляют в глобальную сеть. 

Мультиплексоры «голос - данные» предназначены для совмещения в рамках одной территориальной  сети компьютерного и голосового трафиков. Так как рассматриваемая  глобальная сеть передает данные в  виде пакетов, то мультиплексоры «голос - данные», работающие на сети данного  типа, упаковывают голосовую информацию в кадры или пакеты территориальной  сети и передают их ближайшему коммутатору  точно так же, как и любой  конечный узел глобальной сети, то есть мост или маршрутизатор. Если глобальная сеть поддерживает приоритезацию трафика, то кадрам голосового трафика мультиплексор присваивает наивысший приоритет, чтобы коммутаторы обрабатывали и продвигали их в первую очередь. Приемный узел на другом конце глобальной сети также должен быть мультиплексором «голос - данные», который должен понять, что за тип данных находится в пакете - замеры голоса или пакеты компьютерных данных, - и отсортировать эти данные по своим выходам. Голосовые данные направляются офисной АТС, а компьютерные данные поступают через маршрутизатор в локальную сеть. Часто модуль мультиплексора «голос - данные» встраивается в маршрутизатор. Для передачи голоса в наибольшей степени подходят технологии, работающие с предварительным резервированием полосы пропускания для соединения абонентов, - frame relay, ATM.