Реферат: Корпоративные сети

Так, для классического 10-Мегабитного Ethernet'а максимальный размер пакета равен 1526 байт (со всеми служебными полями и преамбулой). Значит, максимальное время его передачи составит 1.2 мс. Это не так много для большинства видов синхронного мультимедийного трафика. Хуже обстоят дела в сетях TokenRing, где кадры могут достигать размера в 16 Кбайт. При скорости в 16 Мб/с это может привести к задержке в 8 мс, уже оказывающей заметное влияние на качество голоса или изображения. Для сетей FDDI с битовой скоростью 100 Мб/с и максимальным размером кадра 4500 байт задержка составит всего 0.36 мс, для сетей Fast Ethernet - 0.12 мс, GigabitEthernet - 0.012 мс, а АТМ при скорости 155 Мб/c и размере ячейки в 53 байта - всего 2.7 мкс.

Однако, этот идеальный случай соответствует полностью свободной в любой момент времени среде передачи данных на выходном порту коммутатора или маршрутизатора. Такая ситуация встречается в локальных сетях не часто, так как микросегментация, когда каждый компьютер связан с сетью своей индивидуальной линией связи, пока еще слишком дорогое удовольствие для применения его во всех сегментах сети. При использовании в сегменте разделяемой среды высокоприоритетный пакет должен ждать не только завершения передачи низкоприоритетного пакета, но и освобождения разделяемой среды, а это составляющая является чисто случайной и с ней бороться можно только уменьшая загрузку сегмента.

Разделяемые среды передачи данных традиционно использовались в локальных сетях для уменьшения стоимости сетевого оборудования. Практически все протоколы локальных сетей - от Ethernet до 100VG-AnyLAN и GigabitEthernet (АТМ не относится к протоколам, разработанным для локальных сетей, эта технология в гораздо большей степени близка к технологиям передачи данных в глобальных сетях) могут работать на разделяемых средах передачи данных.

В разных протоколах локальных сетей реализованы разные методы доступа к разделяемой среде. В некоторых новых протоколах предусмотрен механизм приоритетного предоставления доступа к среде. Обычно, разработчики протокола ограничиваются двумя уровнями приоритетов - один, низкий, для асинхронного трафика, и второй, высокий, для синхронного. Так поступили разработчики протоколов FDDI и 100VG-AnyLAN. В протоколе TokenRing существует 8 уровней приоритетов, а во всех протоколах семейства Ethernet - FastEthernet - GigabitEthernet понятие приоритета кадра отсутствует. Безусловно, приоритетное предоставление доступа к разделяемой среде намного уменьшает задержки доставки пакетов к узлу назначения.

Однако, какой бы метод доступа к разделяемой среде передачи данных не использовался, возможна ситуация, когда несколько узлов с высоким приоритетом будут требовать одновременный доступ к разделяемой среде. Протоколы локальных сетей, даже самые последние, не решают задачу предоставления каких-то гарантий в распределении полосы пропускания общего канала передачи данных между равноприоритетными узлами. И, если все узлы сети будут иметь равные приоритеты, то разделяемая среда по-прежнему будет предоставлять каждому узлу заранее неизвестную часть своей пропускной способности.

Обеспечение для абонентов сети требуемого уровня задержек - это частный случай обеспечения нужного качества обслуживания - QualityofService, QoS. Анализ типов трафика, создаваемого современными приложениями, позволил выделить несколько основных типов, для которых понятие QoS имеет различный смысл и характеризуется различными параметрами.

Трафик реального времени с постоянной битовой скоростью обычно требует предоставления ему постоянной полосы пропускания, причем в понятие качества обслуживания входит не только величина предоставляемой ему пропускной способности, но и величина задержек передачи каждого пакета - обычно среднее время задержки и величина ее вариации. Типичный представитель этого типа трафика - голосовой трафик.

Существует также тип трафика реального времени, создающий поток данных с пульсирующей битовой скоростью, но так же чувствительный к задержкам передачи пакетов. Такой трафик создают источники, выполняющие компрессию голоса или видеоизображения, когда, например, при неизменной картинке интенсивность потока данных резко уменьшается. Для такого трафика в понятие качества обслуживание по прежнему входят средняя величина и вариация задержек, а вместо одного параметра пропускной способности обычно от сети требуется обеспечить два - среднюю скорость передачи данных и передачу всплеска трафика до определенной величины в течение оговоренного периода времени.

Для пульсирующего компьютерного трафика, который не является трафиком реального времени, так как нечувствителен к задержкам, обычно достаточно обеспечить аналогичные предыдущему случаю параметры пропускной способности, а о величинах задержек не заботиться.

Для случая, когда трудно точно оценить среднюю скорость передачи данных приложением и максимальный всплеск интенсивности, применяют упрощенное толкование понятия качества обслуживания - как верхний и нижний пределы пропускной способности, предоставляемой сетью абоненту в течение достаточно длительного промежутка времени.

В предыдущих примерах качество обслуживания трактовалось только относительно временных характеристик работы сети. Однако, вероятность успешной доставки данных абоненту также, естественно, может учитываться в качестве обслуживания. Для многих видов компьютерного сервиса, где потери пакетов ведут к существенному снижению полезной пропускной способности сети, надежность доставки пакета - существенная составляющая качественного обслуживания абонента сетью.

До сих пор мы больше говорили о предоставлении определенного уровня качества обслуживания узлам сети, то есть компьютерам в целом. Однако, на самом деле источником трафика с определенными требованиями к качеству его обслуживания является не компьютер, а отдельное приложение, работающее на этом компьютере. Вполне реальной является ситуации когда на одном компьютере одновременно в режиме разделения времени выполняются несколько приложений и у каждого имеются свои требования к передаче его данных через сеть. Большинство современные ОС поддерживают режим мультипрограммирования, так что сосуществование фонового приложения рассылки электронной почты или факсов с сессией видеоконференции вполне возможно. Поэтому современная сеть должна допускать обслуживание с разными классами качества и с разными параметрами качества приложений одного и того же компьютера.

Совмещенная передача голоса и данных и гарантированное качество обслуживания в глобальных сетях

В глобальных сетях проблема совмещения голоса и данных, или, в более широкой постановке задачи, обеспечение гарантированного качества обслуживания для различных классов трафика стоит еще более остро. Это объясняется тем, что глобальные каналы связи существенно дороже локальных, поэтому гораздо сильнее стимулы для использования одной и той же транспортной инфраструктуры для передачи компьютерного трафика и трафика, который обычно передается через телефонные сети.

Попытки обеспечить приемлемое качество обслуживания для голосового и компьютерного трафика делались в территориальных сетях уже давно - практически с самого начала внедрения глобальных компьютерных сетей. Компьютерный трафик при отсутствие специальных каналов связи передавали по телефонным каналам с помощью модемов. Телефонные сети всегда работали по технологии коммутации каналов, поэтому проблема задержек голосовых данных длинными компьютерными пакетами здесь не возникала - после коммутации составной канал оказывался полностью в распоряжении либо компьютерного, либо голосового трафика.

Однако, при этом определенные неудобства испытывали компьютерные абоненты сети - канал с постоянной пропускной способностью не может хорошо передавать пульсации трафика. Если нужно передать трафик со средней интенсивностью 10 Кб/с и пульсацией до 500 Кб/с на протяжении одной секунды, то, очевидно, что канал с пропускной способностью 28.8 Кб/с не сможет хорошо справиться с этой задачей. Пакеты, принадлежащие периоду всплеска трафика, будут ждать в очереди, которая образуется на входе такого канала. В то же время в периоды трафика низкой интенсивности (а они, безусловно, будут иметь место, так как средняя интенсивность трафика всего 10 Кб/c) канал будет использоваться всего на небольшую долю своей пропускной способности, а так как в сетях с коммутацией каналов оплата всегда осуществляется на повременной основе, то и платить компьютерные абоненты всегда будут не только за полезную пропускную способность канала, но и за неиспользуемую часть времени его работы.

Такое положение дел всегда сохраняется при использовании сетей с коммутацией каналов, в том числе и сетей ISDN. Сети ISDN изначально проектировались как сети с интегральными услугами, в которых компьютерный трафик должен передаваться наравне с телефонным, трафиком факсов, службы телетекста и трафиками других служб. Однако первая попытка построения интегральной территориальной сети удалась далеко не в полной мере. Сервис коммутации пакетов, так нужный для качественной и экономной передачи пульсаций трафика, оказался в этих сетях пасынком. Только немногие провайдеры сетей ISDN предоставляют такой вид услуг своим абонентам, да и то на медленных каналах типа D в 16 Кб/с или 64 Кб/с, а такие скорости вряд ли удовлетворят пользователей современных корпоративных сетей. Поэтому для передачи компьютерного трафика через сети ISDN используется сервис коммутации каналов со скоростью до 2 Мб/с, а значит все проблемы с передачей пульсаций остаются.

При использовании же для передачи голосового и других видов трафика реального времени сетей, разработанных как чисто компьютерные, пользователи сталкиваются с той же проблемой неравномерных и значительных задержек пакетов с мультимедийными данными, которая присуща и локальным сетям. При более низких скоростях передачи данных задержки могут быть достаточно чувствительными. Даже в ненагруженной сети framerelay при скорости передачи данных по каналу в 1.5 Мб/с передача пакета компьютерных данных длиной 4096 байт может задержать пакет голосовых данных на 22 мс, что скорее всего очень сильно снизит качество передачи голоса.

Большие размеры пакетов, которые выгодны для передачи компьютерных данных, так как увеличивают полезную пропускную способность канала за счет снижения доли служебных данных в заголовках, вредно влияют на качество передачи трафика реального времени не только за счет задержек в промежуточных узлах, то есть коммутаторах и маршрутизаторах. Большое влияние на качество обслуживания может оказывать так называемая задержка пакетизации, которая тем больше, чем больше размер пакета, используемого для передачи мультимедийных данных. Механизм возникновения задержки пакетизации иллюстрирует рисунок 1.8.

Рис. 1.8. Задержка пакетизации голосовых данных при передаче через сети коммутации пакетов

Пусть мы хотим использовать для передачи голоса сеть framerelay с максимальным размером пакета 4096 байт. Оцифрованные замеры голоса поступают на вход устройства доступа к глобальной сети - FrameRelayAccessDevice, FRAD, с частотой 8 КГц. FRAD упаковывает каждый байт в пакет, при этом первый байт, попавший в какой-либо пакет, должен ждать отправки в сеть 4095 интервалов по 125 мкс (период следования байт при частоте 8 КГц), пока пакет на заполнится полностью. Эта задержка и называется задержкой пакетизации, в данном случае она составит 511 мс, то есть полсекунды, что совершенно недопустимо. Поэтому обычно FRAD настраивается на отправку в сеть голосовых данных в пакетах гораздо меньшей длины, например, 128 байт, но и при этом задержка составит порядка 16 мс и для ее компенсации нужно устройство эхоподавления на приемном конце.

Из-за задержек пакетизации в сетях с коммутацией пакетов при необходимости совмещать передачу голоса и данных применяют пакеты небольших размеров, которые также уменьшают и задержки ожидания в коммутаторах сети. Однако, при этом уменьшается полезная пропускная способность сети для компьютерных данных.

В глобальных сетях обычно не ставится задача поддержки качества обслуживания для всех возможных типов трафика, которые были рассмотрены выше. Чаще всего, глобальная сеть считается очень хорошей, если она может дифференцированно обслуживать по крайней мере два вида трафика, голосовой и компьютерный, прием с очень упрощенной поддержкой качества обслуживания для каждого типа.

Более тонкая поддержка качества обслуживания для всех основных типов трафика обеспечивается сегодня только в сетях АТМ, и то часто потенциально, так как не все провайдеры АТМ предлагают абонентам своих сетей все возможные способы поддержки качества обслуживания, определенные в стандарте технологии АТМ.

1.2.3. Выбор технологии магистрали для крупных локальных сетей предприятия

Технология определяется используемыми протоколами нижнего уровня, такими как Ethernet, TokenRing, FDDI, FastEthernet и т.п. и существенно влияет на типы используемого в сети коммуникационного оборудования. Магистраль - это одна из наиболее дорогостоящих частей любой сети. Кроме того, так как через нее проходит значительная часть трафика сети, то ее свойства сказываются практически на всех сервисах корпоративной сети, которыми пользуются конечные пользователи. Поэтому решение о технологии работы магистрали явно относится к разряду стратегических решений.

Кроме протокола, который будет работать на магистрали, необходимо также выбрать рациональную структуру магистрали. Эта структура будет затем положена в основу структуры кабельной системы, стоимость которой может составлять 15% и более процентов всей стоимости сети. Рациональная структура магистрали должна обеспечить компромисс между качеством передачи трафика (пропускная способность, задержки, приоритеты для ответственных приложений) и стоимостью. На структуру магистрали сильнейшее влияние оказывает выбранная технология, так как она определяет максимальные длины кабелей, возможность использования резервных связей, типы кабелей и т.п. Так как магистраль крупной сети строится практически всегда на основе активного коммуникационного оборудования - коммутаторов и маршрутизаторов - фильтрующего и перераспределяющего трафик между подсетями, то в понятие рациональной структуры входит и выбор активного оборудования. При этом вопрос состоит не столько в выборе определенной модели оборудования от определенного производителя, а в основном в выборе типа оборудования - маршрутизатор, коммутатор - и режима работы этого оборудования по объединению подсетей и установлению барьеров от нежелательного межсетевого трафика.

Сегодня существует несколько режимов работы маршрутизаторов и коммутаторов, отличающихся от стандартных: образование виртуальных сетей коммутаторами, ускоренная маршрутизация для долговременных потоков данных (IPswitching, tagswitching и т.п.), спуффинг широковещательного трафика и некоторые другие. Пока что эти режимы, часто весьма полезные для работы на магистралях современных сетей, каждый производитель реализует по-своему, хотя работы по стандартизации идут, и некоторые приемы и алгоритмы уже близки к тому, чтобы обрести свое стандартное выражение.

1.2.4. Организация высокоскоростного и экономичного доступа удаленных пользователей и сетей филиалов к центральной сети предприятия

Организация удаленного доступа сотрудников предприятия к информационным ресурсам, сосредоточенным в центральных базах данных компьютеров корпоративной сети, перешла в последнее время в разряд вопросов стратегически важных для большинства предприятий. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки определяет для многих видов деятельности качество принятия решений его сотрудниками. Важность этого фактора растет с увеличением числа сотрудников, работающих на дому (telecommuters - телекоммьютеров), сотрудников, часто находящихся в командировках, и с ростом количества небольших филиалов предприятий, находящихся в различных городах и, может быть, разных странах.

Количество сотрудников предприятий, которым нужен регулярный компьютерный доступ к корпоративной сети, с каждым годом увеличивается. Так, по данным нью-йоркской исследовательской компании FIND/SVP, количество телекоммьютеров в 1995 году во всем мире составило 9.1 миллионов человек.

В качестве отдельных удаленных узлов могут также выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступ к центральной базе данных 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.

Качественный скачок в расширении возможностей удаленного доступа произошел в связи со стремительным ростом популярности и распространенности сети Internet. Транспортные услуги Internet дешевле, чем услуги междугородных и международных телефонных сетей, а их качество быстро улучшается. Кроме транспортных услуг, Internet предоставляет средствам удаленного доступа единую технологию доступа к корпоративной информации, основанную на технологии Web-серверов и Web-броузеров и названную технологией Intranet. Технология Intranet как единый для всех типов сетей и операционных систем стандарт, удешевляет развертывание систем удаленного доступа, что в свою очередь, дает дополнительный стимул для широкого их использования на предприятиях.

Подтверждением роста популярности средств удаленного доступа является быстрый рост доходов, получаемых в этом секторе рынка.

Анализ мирового рынка коммуникационного оборудования и услуг, проведенный редакцией журнала "DataCommunicationsInternational" совместно с ведущими исследовательскими компаниями (IDC, Dell'OroGroup, IDG, YankeyGroup и др.) показал, что в 1996 году рост доходов от продаж оборудования удаленного доступа составил 151% (в абсолютном исчислении доходы этого сектора составили 2.157 миллиарда долларов), что уступает темпам роста только коммутаторов локальных сетей (216%) и высокоскоростных сетевых адаптеров (160%). Прогноз на 1997 год также очень благоприятен - ожидается дальнейший рост продаж аппаратных средств удаленного доступа на 100% при достижении абсолютной цифры доходов в 4.308 миллиардов долларов.

Ввиду массовости клиентов, пользующихся сервисом удаленного доступа, основным видом телекоммуникационного транспорта, подходящего для этих целей остаются телефонные сети - как аналоговые, так и ISDN. Для быстрой передачи данных сети ISDN подходят в гораздо большей степени, чем узкополосные и зашумленные каналы аналоговых сетей. В секторе услуг ISDN также имеется устойчивый рост. В 1996 году он составил 102% (доходы от продажи сервисов ISDNBRI составили 1.230 миллиардов долларов), и прогнозируется рост на 99% в 1997 году.

Чуть меньшие темпы роста зафиксированы в 1996 году в секторе коммерческих услуг Internet - 78% (при абсолютной цифре доходов в 2.395 миллиардов долларов), но в 1997 году ожидается их повышение до 98%.

Сегодня разработчики средств и систем удаленного доступа преследуют следующие стратегические цели:

• Повышение скорости доступа для домашних и мобильных пользователей. Скорости модемов, работающих по коммутируемым телефонным каналам, сейчас для многих видов приложений уже оказывается недостаточным. Максимальная скорость модема последнего стандарта V.34+ составляет 33.6 Кб/c и то только в случае очень хорошего качества телефонного канала. В то же время считается, что такой популярный для удаленного доступа сервис, как WWW, требует в среднем скорости 64 Кб/c или даже 128 Кб/с. Для телекоммьютеров могут потребоваться и более высокие скорости доступа, если они используют корпоративные приложения, перекачивающие к клиенту значительные объемы данных. Поэтому остро стоит проблема доведения высокоскоростных каналов 125 Кб/с - 10 Мб/с до каждого здания и каждой квартиры по крайней мере в крупных городах. Телефонные сети ISDN - хорошее решение этой проблемы, но не долговременное, так как их скорость доступа для массовых абонентов ограничена порогом в 128 Кб/с. Большие надежды специалисты по удаленному доступу возлагают на новые технологии "последней мили", использующие существующую инфраструктуру каналов связи квартир с АТС или центрами кабельного телевидения для несимметричной высокоскоростной передачи компьютерных данных.
• Создание интегрированных серверов удаленного доступа, способных принимать данные от большого числа пользователей по нескольким высокоскоростным каналам. При большом числе пользователей сервер удаленного доступа, построенный по обычной схеме пула аналоговых модемов становится слишком сложным в обслуживании - слишком большим становится необходимое число модемов, кабелей, кроссовых средств, телефонных номеров и т.п. Интегрированный сервер должен одновременно обслуживать несколько сотен соединений по таким высокоскоростным каналам как T1/E1, ISDNPRI или SONET/SDH.
• Создание централизованной системы аутентификации удаленных корпоративных пользователей, взаимодействующей с системой аутентификации провайдеров территориальных сетей (POTS, ISDN) и с системами аутентификации и авторизации сетевых ОС - NDS, Kerberos и т.п.

Конечно, кроме перечисленных, существуют и другие задачи, которые могут быть отнесены к стратегическим для транспортной системы корпоративной сети того или иного предприятия.

1.3. Стратегические проблемы выбора сетевой операционной системы и СУБД

При принятии стратегического решения относительно используемых в корпоративной сети сетевых операционных систем, необходимо учитывать, что все сетевые ОС делятся по своим функциональным возможностям на два четко различимых класса: сетевые ОС масштаба отдела и корпоративные сетевые ОС.

При выборе корпоративной сетевой ОС в первую очередь нужно учитывать следующие критерии:

• Масштабируемая в широких пределах производительность, основанная на хорошей поддержке многопроцессорных и кластерных платформ (здесь сегодня лидерами являются фирменные версии Unix, показывающие рост производительности близкий к линейному при росте числа процессоров до 64).
• Возможность использования данной ОС в качестве сервера приложений. Для этого ОС должна поддерживать несколько популярных универсальных API, таких, которые позволяли бы, например, выполняться в среде этой ОС приложениям Unix, Windows, MSDOS, OS/2. Эти приложения должны выполняться эффективно, а это означает, что данная ОС должна поддерживать многонитевую обработку, вытесняющую многозадачность, мультипроцессирование и виртуальную память.
• Наличие мощной централизованной справочной службы (такой, например, как NDS компании Novell или StreetTalk компании Banyan). Справочная служба должна обладать масштабируемостью, то есть хорошо работать при очень большом числе пользователей и разделяемых ресурсов, а для этого необходимо, чтобы база справочных данных была распределенной. Нужно учитывать, что справочные службы, также как и многие другие сетевые сервисы, сейчас часто поставляются не встроенными в конкретную ОС, а в виде отдельного продукта, например, StreetTalkforWindowsNT (компания Novell планирует выпуск NDS для WindowsNT).

И, хотя существует еще ряд не менее важных характеристик, которые надо учитывать при выборе сетевой ОС, таких, например, как степень стабильности и безопасности ОС, наличие программных средств удаленного доступа, способность работать в гетерогенной среде и т.д., реальная жизнь упрощает задачу выбора. Сегодня рынок корпоративных ОС поделен между несколькими операционными системами: примерно по одной трети имеют NetWare и WindowsNT, 10% приходится на разные версии Unix и 20% представлены остальными типами ОС.

Похожая ситуация складывается и на рынке СУБД. Число явных лидеров не так велико, если рассматривать наиболее распространенные классы компьютерных платформ - RISC-серверы и RISC-рабочие станции, а также многочисленную армию серверов и рабочих станций на платформе процессоров Intel. Однако, более тонкий подбор подходящей СУБД и ее версии для используемых на предприятии прикладных задач и технологий хранения и обработки данных требует знания основных сегодняшних свойств каждой СУБД и представления о том, какие новые свойства, желательные для вашей сети, можно ожидать от данной СУБД в ближайшем будущем.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21