Структуры компьютерных сетей и первичные сети

Содержание

Слайд 2

Структуры компьютерных сетей Распределенные структуры Многослойные структуры

Структуры компьютерных сетей

Распределенные структуры
Многослойные структуры

Слайд 3

Распределенная структура

Распределенная структура

Слайд 4

Назначение уровней Уровень доступа отвечает за подключение пользовательских устройств к сети.

Назначение уровней

Уровень доступа отвечает за подключение пользовательских устройств к сети. На

этом уровне осуществляется разделение пользователей по виртуальным подсетям (VLAN), осуществляется базовая безопасность (блокирование неиспользованных портов, фильтрация mac-адресов или аутентификация 802.1x), задаются метки для приоритезации трафика (QoS classification). Через коммутаторы уровня доступа подается питание для IP-телефонов и беспроводных точек доступа (PoE). Для обеспечения отказоустойчивости соединение с уровнем распределения осуществляется по двум независимым каналам. Такая архитектура позволяет ограничить домен отказа: в случае сбоев доступ к корпоративным ресурсам не получат только пользователи одного и VLAN-ов, а остальная сеть не потеряет своей работоспособности.
Уровень распределения. На этом уровне осуществляется маршрутизация между отдельными VLAN-ми, применяются политики безопасности, передача трафика осуществляется в соответствии с заданными приоритетами, работают протоколы обеспечивающие отказоустойчивость сети.
Уровень ядра. Задача ядра - обеспечивать быструю и надежную коммутацию пакетов между коммутаторами уровня распределения, серверной фермой и edge-модулем.
Edge-модуль отвечает за соединение корпоративной сети с внешним миром.
Слайд 5

Архитектура Edge-модуля В состав Edge-модуля входят компоненты, обеспечивающие взаимодействие с различными

Архитектура Edge-модуля

В состав Edge-модуля входят компоненты, обеспечивающие взаимодействие с различными сервис-провайдерами:


Модуль Internet отвечает за соединение с сетью Internet. В этом модуле осуществляется защита сети, организуется связь с филиалами и удаленными пользователями по защищенным каналам (VPN), устанавливаются публичные сервера (Web, e-mail, DNS)
Модуль WAN служит для взаимодействия между офисами и филиалами корпоративной сети. Основная задача этого модуля - обеспечить надежное соединение с гарантируемым качеством обслуживания и прогнозируемой задержкой. Это позволяет создавать распределенные корпоративные системы, поддерживающие приложения IP-телефонии, видеоконференцсвязи и т. Д.
Модуль Voice обеспечивает взаимодействие корпоративной телефонной сети с сетями общего пользования. В качестве провайдеров телефонии могут выступать как традиционные операторы, так и VoIP-операторы.
Слайд 6

Обобщенная многослойная структура

Обобщенная многослойная структура

Слайд 7

Многослойные структуры Четырехслойная структура корпоративной сети Структура корпоративной сети средних размеров Структура «чистой» IP-сети

Многослойные структуры

Четырехслойная структура корпоративной сети

Структура корпоративной сети средних размеров


Структура «чистой» IP-сети

Слайд 8

Архитектура программно-конфигурируемой сети

Архитектура программно-конфигурируемой сети

Слайд 9

Описание структуры SDN сети Уровень инфраструктуры сети включает набор устройств (коммутаторов,

Описание структуры SDN сети

Уровень инфраструктуры сети включает набор устройств (коммутаторов, маршрутизаторов)

и каналов передачи данных.
Уровень управления отслеживает и поддерживает глобальное представление сети, т.е. топологию сети и состояние сетевых устройств. Уровень представляет программный интерфейс (API) для сетевых приложений.
Уровень сетевых приложений реализует различные функции управления сетью: управление потоками данных в сетях, управление безопасностью, мониторинг трафика, управление качеством сервиса, управление политиками.
Слайд 10

Первичные сети (транспортные или опорные сети) – телекоммуникационные сети особого вида,

Первичные сети (транспортные или опорные сети) – телекоммуникационные сети особого вида,

предназначенные для создания глобальных высокоскоростных каналов, которые затем используются для построения других сетей (телефонных или компьютерных)

Первичные сети

Слайд 11

Архитектура первичной сети

Архитектура первичной сети

Слайд 12

Многослойные структуры Четырехслойная структура корпоративной сети Структура корпоративной сети средних размеров . Структура «чистой» IP-сети

Многослойные структуры

Четырехслойная структура корпоративной сети

Структура корпоративной сети средних размеров


. Структура «чистой» IP-сети

Слайд 13

Технологии первичных сетей Плезиохронная цифровая иерархия (PDH) Синхронная цифровая иерархия (SDH/SONET)

Технологии первичных сетей

Плезиохронная цифровая иерархия (PDH)
Синхронная цифровая иерархия (SDH/SONET)

Уплотненное волновое мультиплексирование (DWDM)
Оптические транспортные сети (OTN)
Слайд 14

Плезиохронная цифровая иерархия (PDH) Конец 60-х годов AT@T разработала технологию PDH

Плезиохронная цифровая иерархия (PDH)

Конец 60-х годов AT@T разработала технологию PDH для

связи крупных коммутаторов телефонных сетей между собой.
В оборудовании Т-1 используется техника синхронного временного мультиплексирования.
Типы временного мультиплексирования (Time Division Multiplexing):
асинхронный режим TDM (коммутация пакетов);
синхронный режим TDM (коммутация каналов).
Слайд 15

Коммутация каналов в сети PDH S1 – кросс-коннектор 64 Кбит/с 1,5 Мбит/с 64 Кбит/с 1,5 Мбит/с

Коммутация каналов в сети PDH

S1 – кросс-коннектор

64 Кбит/с

1,5 Мбит/с

64

Кбит/с

1,5 Мбит/с

Слайд 16

Иерархия цифровых скоростей:

Иерархия цифровых скоростей:

Слайд 17

Недостатки технологии (PDH): сложность и неэффективность операций мультиплексирования и демультиплексирования пользовательских

Недостатки технологии (PDH):

сложность и неэффективность операций мультиплексирования и демультиплексирования пользовательских

данных;
отсутствие в PDH средств обеспечения отказоустойчивости;
недостаточная производительность даже на верхнем уровне иерархии скоростей.
Слайд 18

Сети SONET/SDH (Synchronous Optical NET – синхронные оптические сети/ Synchronous Digital

Сети SONET/SDH (Synchronous Optical NET – синхронные оптические сети/ Synchronous

Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия)

Первый стандарт появился в 1984 г. Задачи разработки SONET:
передача трафика всех существующих цифровых каналов PDH (T1-T3, E1-E3);
повышение скорости каналов;
обеспечение иерархии скоростей до скорости в несколько гигабит в секунду.
Совместная работа ITU-T (сектор телекоммуникационной стандартизации международного телекоммуникационного союза ITU и ETSI (Европейский институт телекоммуникационных стандартов) позволила подготовить международный стандарт SDH.

Слайд 19

Иерархия скоростей STM-N - синхронный транспортный модуль уровня N STS-N -

Иерархия скоростей

STM-N - синхронный транспортный модуль уровня N
STS-N - синхронный

транспортный сигнал уровня N
OC-N - оптоволоконная линия связи уровня N
Слайд 20

Сети SONET/SDH (Synchronous Optical NET – синхронные оптические сети/ Synchronous Digital

Сети SONET/SDH (Synchronous Optical NET – синхронные оптические сети/ Synchronous

Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия)

Сеть SDH с сетями доступа PDH

Слайд 21

Типы оборудования

Типы оборудования

Слайд 22

Типовые топологии Кольцо SDH. Образовано из мультиплексоров ввода-вывода Цепь. Линейная последовательность

Типовые топологии

Кольцо SDH. Образовано из мультиплексоров ввода-вывода
Цепь. Линейная последовательность мультиплексоров. Состоит

из двух оконечных терминальных мультиплексоров, остальные- промежуточные мультиплексоры ввода-вывода.
Плоское кольцо
Ячеистая топология.
Слайд 23

Синхронизация Мультиплексоры SDH требуют очень точной взаимной синхронизации. Синхронизация обеспечивается одним

Синхронизация

Мультиплексоры SDH требуют очень точной взаимной синхронизации.
Синхронизация обеспечивается одним или несколькими

внешними эталонными атомными часами, снабжающими своими синхроимпульсами магистральные сети SDH.
Мультиплексоры SDH более низких уровней извлекают синхроимпульсы из заголовков кадров, поступающих от магистральных мультиплексоров.
Слайд 24

Отказоустойчивость (автоматическое защитное переключение – Automatic Protection Switching APS) Защита сетевого

Отказоустойчивость (автоматическое защитное переключение – Automatic Protection Switching APS)

Защита сетевого

соединения.
Защита на основе разделения кольца.

Схемы защиты:
Защита 1+1
Защита 1:1
Защита 1: N

Слайд 25

Сеть DWDM (технология уплотнения волнового мультиплексирования) Технология DWDM предназначена для создания

Сеть DWDM (технология уплотнения волнового мультиплексирования)

Технология DWDM предназначена для создания оптических

магистралей нового поколения, работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях.
Сети DWDM работают по принципу коммутации каналов. Каждая световая волна лямбда представляет собой спектральный канал и несет собственную информацию.
Оборудования DWDM выполняет функции мультиплексирования (объединения различных волн в одном световом пучке) и демультиплексирования (выделение информации каждого спектрального канала из общего сигнала), коммутации волны.
Оборудование позволяет передавать по одному оптическому волокну 32 и более волн разной длины со скоростью до 10Гбит/с, а в будущем – до 40-80 Гбит/с.
Слайд 26

Сеть DWDM (технология уплотнения волнового мультиплексирования)

Сеть DWDM (технология уплотнения волнового мультиплексирования)

Слайд 27

Типовые топологии. Сверхдальняя двухточечная связь на основе терминальных мультиплексоров DWDM (двухточечная цепь).

Типовые топологии. Сверхдальняя двухточечная связь на основе терминальных мультиплексоров DWDM (двухточечная

цепь).
Слайд 28

Типовые топологии. Цепь DWDM с вводом-выводом в промежуточных узлах (цепь с промежуточным подключением).

Типовые топологии. Цепь DWDM с вводом-выводом в промежуточных узлах (цепь с

промежуточным подключением).
Слайд 29

Типовые топологии. Кольцо мультиплексоров DWDM.

Типовые топологии. Кольцо мультиплексоров DWDM.

Слайд 30

Оптические мультиплексоры ввода/вывода (OADM) В сетях DWDM используются пассивные (без электропитания

Оптические мультиплексоры ввода/вывода (OADM)

В сетях DWDM используются пассивные (без электропитания и

активного преобразования) и активные мультиплексоры-демультиплексоры.
Слайд 31

Типовые топологии. Ячеистая топология сети DWDM. Преимущества: обеспечивает лучшие показатели гибкости, производительности и откзоустойчивости.

Типовые топологии. Ячеистая топология сети DWDM.

Преимущества: обеспечивает лучшие показатели гибкости, производительности

и откзоустойчивости.
Слайд 32

Оптические кросс-коннекторы оптоэлектронные кросс-коннекторы; полностью оптические кросс-коннекторы или фотонные коммутаторы Микроэлектронные

Оптические кросс-коннекторы

оптоэлектронные кросс-коннекторы;
полностью оптические кросс-коннекторы или фотонные коммутаторы

Микроэлектронные механические системы (MicroElectro

Mechanical System, MEMS)
Слайд 33

Сеть OTN (технология оптических транспортных сетей – Optical Transport Networks) Недостаток

Сеть OTN
(технология оптических транспортных сетей – Optical Transport Networks)

Недостаток DWDM:

DWDM передает данные кадрами SDH.
OTN ориентирована на магистральные сети.
Иерархия скоростей OTN

OTUn – (Optical Transport Unit level n) транспортный блок оптического канала уровня n

Слайд 34

Технология Frame Relay Frame Relay – пакетная технология глобальных сетей. Появилась

Технология Frame Relay

Frame Relay – пакетная технология глобальных сетей. Появилась

в конце 80-х годов в связи с распространением надежных и скоростных каналов технологий PDH и SDH.
Достоинства FR:
простота, заключающаяся в минимальном наборе услуг по доставке кадров адресату;
гарантированная пропускная способность сетевых соединений.
Слайд 35

Техника продвижения кадров вдоль виртуальных каналов

Техника продвижения кадров вдоль виртуальных каналов

Слайд 36

Реакция сети на поведение пользователя

Реакция сети на поведение пользователя

Слайд 37

Пример обслуживания в сети Frame Relay

Пример обслуживания в сети Frame Relay

Слайд 38

Технология ATM (асинхронный режим передачи – Asynchronous Transfer Mode) ATM –

Технология ATM (асинхронный режим передачи – Asynchronous Transfer Mode)

ATM – технология,

ориентированная на установлении виртуальных каналов и предназначенная для использования в качестве единого универсального транспорта нового поколения сетей с интегрированным обслуживанием.
Интегрированное обслуживание – способность сети передавать трафик разного типа: чувствительный к задержкам трафик и эластичный трафик, допускающий задержки в широких пределах.
Для соединения коммутаторов ATM могут использоваться первичные сети SDH. Поэтому производители оборудования ATM ограничились первыми двумя уровнями скоростей SDH (155 Мбит/с STM-1, 622 Мбит/с STM-4).
Слайд 39

Ячейки ATM Ячейки ATM имеют фиксированный небольшой размер: поле данных 48

Ячейки ATM

Ячейки ATM имеют фиксированный небольшой размер: поле данных 48 байт

и поле заголовка 5 байт.
Параметры качества обслуживания (QoS):
задержка доставки пакета (не более 150 мс для голоса);
вариация задержки доставки пакета (не более 80-100 мс для голоса);
доля потерь пакетов в очередях (менее 1%).
Слайд 40

Классы трафика

Классы трафика

Слайд 41

Классы трафика ATM

Классы трафика ATM

Слайд 42

Дискретная модуляция непрерывного процесса

Дискретная модуляция непрерывного процесса

Слайд 43

Задержка пакетизации

Задержка пакетизации

Слайд 44

Виртуальные каналы ATM постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuits, PVC); коммутируемый

Виртуальные каналы ATM

постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuits, PVC);
коммутируемый

виртуальный канал (Switched Virtual Circuits, SVC).
Слайд 45

Категории услуг ATM CBR (Constant Bit Rate) – для трафика с

Категории услуг ATM

CBR (Constant Bit Rate) – для трафика с

постоянной битовой скоростью (голосового);
rtVBR (real-time Variable Bit Rate) – для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдение средней скорости передачи и синхронизации источника и приемника (видео трафик с переменной битовой скоростью);
nrtVBR (non real-time Variable Bit Rate) – для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдение средней скорости передачи данных и не требующего синхронизации источника и приемника;
ABR (Avaible Bit Rate) – для трафика с переменной битовой скоростью, требующего соблюдение некоторой минимальной скорости передачи данных и не требующего синхронизации приемника и источника;
UBR (Unspecified Bit Rate) – для трафика, не предъявляющего требований к скорости передачи данных и синхронизации источника и приемника.
Слайд 46

Технология MPLS – многопротокольная коммутация с помощью меток (Multi-Protocol Label Switching)

Технология MPLS – многопротокольная коммутация с помощью меток (Multi-Protocol Label Switching)

Технология

объединяет преимущества техника виртуальных каналов с функциональностью стека TCP/IP.
Объединение происходит с помощью коммутирующего по меткам маршрутизатора (Label Switch Router, LSR).
LSR выполняет функции IP-маршрутизатора и коммутатора виртуальных каналов.
Слайд 47

LSR и таблица продвижения данных Архитектура IP-маршрутизатора

LSR и таблица продвижения данных

Архитектура IP-маршрутизатора

Слайд 48

LSR и таблица продвижения данных Архитектура LSR

LSR и таблица продвижения данных

Архитектура LSR

Слайд 49

Пример таблицы продвижения в технологии MPLS Сигнальный протокол – протокол распределения

Пример таблицы продвижения в технологии MPLS

Сигнальный протокол – протокол распределения меток

(Label Distribution Protocol) LDP формирует таблицы продвижения.
Протокол LDP прокладывает через сеть виртуальные каналы пути коммутации по меткам (Label Switching Path) LSP.
Слайд 50

Пути коммутации по меткам Пограничные LSR – пограничные коммутирующие по меткам

Пути коммутации по меткам

Пограничные LSR – пограничные коммутирующие по меткам маршрутизаторы

(Label switch Edge Routers) LER.
Слайд 51

Информация о классе эквивалентного продвижения FEC (Forward Equivalence Class) LER выполняет

Информация о классе эквивалентного продвижения FEC (Forward Equivalence Class)

LER выполняет отображение

IP-адреса на один из существующих путей LSP на основе информации о классе эквивалентного продвижения FEC.
Класс эквивалентного продвижения- это группа IP-пакетов, имеющих одни и те же требования к условиям транспортировки (транспортному сервису).
Классификация FEC:
на основании IP-адреса назначения;
в соответствии с требованием инжиниринга трафика;
в соответствии с требованием VPN
по типам приложений
по MAC-адресу назначения.
Слайд 52

Прокладка пути коммутации по меткам LSP – однонаправленный виртуальный канал. Для

Прокладка пути коммутации по меткам

LSP – однонаправленный виртуальный канал. Для передачи

трафика между двумя LER необходимо установить два LSP – по одному в каждом направлении.
LSP прокладывается предварительно в соответствии с топологией сети.
Критерии выбора пути:
по традиционной метрике, учитывающей номинальную пропускную способность линий связи;
по метрике, учитывающей процесс резервирования пропускной способности для потоков данных, проходящих через LSP.
Слайд 53

Заголовок MPLS и технологии канального уровня Метка (20 бит) служит для

Заголовок MPLS и технологии канального уровня

Метка (20 бит) служит для

выбора соответствующего пути коммутации по меткам.
Время жизни (TTL) (8 бит) – дублирует аналогичное поле IP-пакета.
Класс услуги (Class of Service, CoS) (3 бита) – указывает класс трафика, требующего определенного показателя QoS.
Признак дня меток – S (1 бит).
Слайд 54

Форматы заголовков нескольких разновидностей технологии MPLS

Форматы заголовков нескольких разновидностей технологии MPLS

Слайд 55

Отказоустойчивость MPLS Стандартизированы три механизма отказоустойчивости (автоматического защитного переключения) в сетях

Отказоустойчивость MPLS

Стандартизированы три механизма отказоустойчивости (автоматического защитного переключения) в сетях MPLS

в случае отказа: интерфейса LSR, линии связи или LSR в целом:
Защита линии.
Защита узла.
Защита пути.
Слайд 56

Механизмы отказоустойчивости сетей MPLS

Механизмы отказоустойчивости сетей MPLS

Слайд 57

Области применения технологии MPLS MPLS IGP. Применяется для ускоренного продвижения пакетов

Области применения технологии MPLS

MPLS IGP. Применяется для ускоренного продвижения пакетов

сетевого уровня, следующих вдоль маршрутов, выбираемых стандартными внутренними шлюзовыми протоколами маршрутизации.
MPLS TE. Пути коммутации по меткам выбираются для решения задач инжиниринга трафика (Traffic Engineering, TE) на основе модифицированных протоколов OSPF и IS-IS.
MPLS VPN. Технология позволяет поставщику предоставлять услуги виртуальных частных сетей (Virtual Private Network, VPN) путем разграничения трафика между пользовательскими сетями. Применяется технология виртуальных каналов.
Слайд 58

Глобальные сети IP Многоуровневая структура сети оператора связи

Глобальные сети IP

Многоуровневая структура сети оператора связи

Слайд 59

Протокол HDLC и PPP Протокол HDLC (High-level Data Link Control –

Протокол HDLC и PPP

Протокол HDLC (High-level Data Link Control – высокоуровневое

управление линией связи) представляет семейство протоколов, реализующих функции канального уровня.
Протокол PPP (Point-to-Point Protocol) – стандартный протокол Интернет. Реализует гибкую и многофункциональную процедуру принятия параметров соединения. Стороны обмениваются параметрами: качество линии, размер кадров, тип протокола аутентификации, тип инкапсулируемых протоколов сетевого уровня.
Протокол LCP (Link Control Protocol – протокол управления линией связи) используется в PPP для переговоров о принятии параметров соединения.
Слайд 60

Carrier Ethernet – Ethernet операторского класса Под Carrier Ethernet понимают услуги

Carrier Ethernet – Ethernet операторского класса

Под Carrier Ethernet понимают услуги Ethernet,

которые операторы связи представляют в глобальном масштабе, и технологии, лежащие в основе этих услуг.
Преимущества использование Ethernet для построения глобальных сетей:
возможность соединения своих территориально рассредоточенных сетей привычным способом, т.е. на уровне Ethernet-коммутаторов;
низкая стоимость портов оборудования Ethernet;
стремление к унификации в глобальных сетях.
Слайд 61

Различные варианты реализации услуги Carrier Ethernet

Различные варианты реализации услуги Carrier Ethernet

Слайд 62

Ethernet на основе MPLS. Услуга VPLS CE – пограничное устройство сети

Ethernet на основе MPLS. Услуга VPLS

CE – пограничное устройство сети клиента,
PE

(LER) – пограничный маршрутизатор провайдера услуги.
Слайд 63

Ethernet на основе Ethernet, или Carrier Ethernet Transport Организация PBB (Provider

Ethernet на основе Ethernet, или Carrier Ethernet Transport

Организация PBB (Provider Backbone

Bridges) (магистральные мосты провайдера 2008)

BEB-пограничные коммутаторы

Слайд 64

Удаленный доступ Клиенты удаленного доступа

Удаленный доступ

Клиенты удаленного доступа