Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Новое поколение корпоративных сетей нуждается в АТМ

Б. Л. Сатовский

Все более широкое использование в корпоративных сетях протокола IP и технологии интрасетей приводит к существенным изменениям в структуре распределения трафика, а следовательно, требует серьезных изменений в архитектуре объединенных вычислительных сетей, в том числе и Интернет.

Web-революция в корпоративных сетях

Сегодняшние корпоративные вычислительные сети изначально возникли как "островки" локальных сетей, связанные друг с другом "узкими мостиками" межсетевых коммуникаций. Производительность таких систем ограничена пропускной способностью каналов связи (в лучшем случае это 64 Кбит/с) и мощностью центрального маршрутизатора. Однако, по мере того как все большая часть информации и услуг сосредоточивалась на централизованных серверах, перегруженные маршрутизаторы сетевой магистрали превратились в ее самое "узкое" место и стали существенно ограничивать взаимодействие между сетями.

Характерную структуру трафика в таких сетях определял обмен данными между большим числом клиентов и несколькими центральными серверами. Доля прямого трафика между отдельными сегментами сети была невелика. В течение нескольких последних лет именно такая структура трафика и соответствующая архитектура сетей (рис. 1, а) фактически являлись стандартными. При этом в качестве основного транспортного протокола в сетях применялся протокол IPX.

Использование в корпоративных сетях протокола IP и возникновение технологии интрасетей в корне меняет сложившуюся ситуацию. Теперь становится очень сложным предсказать основные направления информационных потоков, так как любая из рабочих станций сети потенциально может быть как источником, так и потребителем Web-информации.

Первоначально компании рассматривали Web-узлы в основном как средство для общения со своими заказчиками и деловыми партнерами. Однако наш опыт создания и эксплуатации корпоративных сетей показывает, что сегодня их функции заказчики понимают значительно шире. Web-узлы быстро превратились в основной инструмент обмена деловой информацией внутри самой организации. Анализ функционирования современных сетевых инфраструктур со всей очевидностью демонстрирует, что такой подход привел к принципиальному изменению как типов трафика, так и структуры его распределения в корпоративной сети.

Наличие удобных инструментов для работы в среде Web, созданных фирмами Netscape и Microsoft, и готовых бесплатных Web-серверов, которые предлагают Microsoft и другие компании, значительно упростило создание корпоративных Web-узлов. Сегодня это по силам практически любой организации, имеющей собственную вычислительную сеть.

Например, отдел кадров может без особых хлопот организовать Web-узел и разместить на нем самую свежую информацию об имеющихся вакансиях, льготах и возможностях для повышения квалификации. Отдел технического контроля, сотрудники которого "разбросаны" по разным отделениям компании, может организовать свой узел для решения проблемы взаимодействия этих сотрудников друг с другом. Бухгалтерия может создать свой узел — он позволит менеджерам компании быстрее отслеживать прохождение платежей по контрактам. Можно не сомневаться в том, что, как только такие узлы будут созданы, помещенная на них информация найдет тысячу новых применений, о которых сейчас даже трудно догадаться.

Безусловно, сложившийся трафик между многочисленными клиентами периферийных сетей и ограниченным числом центральных серверов сохранится и в будущих сетях. Однако в сетях нового поколения к нему добавится во много раз превышающий его по объему обмен данными между отдельными периферийными сегментами сети (рис. 1, б).

С появлением браузеров, поддерживающих воспроизведение звуковых и видеофайлов, проведение видеоконференций, ситуация еще более усложняется. Если еще вчера основную часть трафика составляли небольшие текстовые файлы (какими, в сущности, являются Web-страницы на языке HTML) с отдельными вкраплениями статичных графических изображений, то сегодня сетевые магистрали оказываются перегруженными мультимедийными файлами несоизмеримо большего размера. Третья версия протокола HTTP, по существу, превращает сетевой трафик из пересылки отдельных пакетов в непрерывный обмен тысячами потоков данных в реальном времени во всех направлениях. Любой человек, некоторое время поработавший в Интернет, очень быстро начинает понимать, что с точки зрения возможностей передачи трафика развитие этой сети, образно говоря, находится еще в эмбриональном состоянии. Расширение таких возможностей крайне необходимо для эффективной работы современных сетевых приложений, чрезвычайно требовательных к сетевым ресурсам.

Практически все информационные бюллетени представляют собой десятки, а то и сотни графических объектов и картинок, связанных между собой. Вы почти физически ощущаете, как вся эта информация с трудом "просачивается" через тоненькие каналы связи Интернет. Сравните средние скорости, доступные нам сегодня в Интернет, с теми, к которым, я надеюсь, многие уже привыкли в своих ЛВС. Разница в тысячи раз. При этом существует тенденция ко все более увеличивающейся информационной насыщенности ресурсов Интернет.

Новая структура, новые типы и огромные объемы трафика станут непосильной нагрузкой для корпоративных сетей, основанных на традиционной архитектуре. Аналогичная участь, но в гораздо больших масштабах ожидает и Интернет, причем его российская часть отнюдь не будет исключением. В стране, где, как известно, половина всех бед происходит по причине плохих дорог (к которым в более широком смысле можно причислить и электронные коммуникации), "пробки" на сетевых магистралях начнут возникать раньше, чем в любой другой стране, если, конечно, не принять своевременные меры как для улучшения этих магистралей, так и для рациональной организации движения на них.

Невзирая на все перечисленные выше обстоятельства, некоторые поставщики услуг связи продолжают уверять, что ничего существенного не произошло — пакеты остались пакетами, — а для решения возникающих задач достаточно всего лишь установить более современные, совершенные и дорогостоящие маршрутизаторы в большем количестве. Однако они рассуждают категориями вчерашнего дня. Наиболее крупные поставщики услуг связи уже сегодня используют самые современные и мощные маршрутизаторы, имеющиеся на рынке. Но даже они, вложив многие миллионы долларов в это оборудование, не мыслят своего дальнейшего развития без строительства принципиально новых магистральных соединений ATM для своих сетей.

Продолжая аналогию с дорогами, можно сказать следующее: централизованное использование маршрутизаторов подобно попытке решить проблемы уличного движения, выведя все улицы города на одну или несколько центральных площадей (что, по существу, и является моделью большой ЭВМ в локальной сети или централизованного маршрутизатора для межсетевого взаимодействия). Такое решение вполне применимо для небольшого провинциального городка, живущего размеренной патриархальной жизнью. Но для современного мегаполиса жизненно необходимы прямые автострады, соединяющие все его районы, и транспортные развязки между ними. Только такая структура дорожной сети позволит тысячам большегрузных фургонов вовремя доставлять свои грузы по назначению. Только аналогичная структура сетевой магистрали способна справиться с количественно и качественно иным характером трафика в сегодняшних (и тем более завтрашних) вычислительных сетях.

Распределенная маршрутизация: новое решение для новых задач

Ограниченность подхода, связанного с использованием централизованных маршрутизаторов, становится очевидной в силу растущего разрыва между требуемыми характеристиками этих устройств и их ценой, с одной стороны, и их реальными возможностями — с другой. Самые совершенные из современных маршрутизаторов, которые стоят несколько сот тысяч долларов и обрабатывают несколько сот тысяч пакетов в секунду, поддерживают не более десятка очередей. В силу такого ограничения в лучшем случае можно управлять качеством услуг для нескольких различных типов приложений, но не для каждого потока данных в отдельности. Чтобы гарантировать необходимое качество услуг, требуется отдельная очередь для каждого потока данных, порожденного пользовательскими приложениями. В корпоративной сети средних размеров существуют тысячи таких потоков одновременно. В Интернет также циркулируют тысячи потоков, только не между клиентом и сервером в рамках одного приложения, а между точками входа в отдельные сети.

Причем сегодняшние проблемы, порожденные таким подходом, — это только цветочки. В то время как интенсивность и сложность трафика быстро увеличиваются, возможности повышения производительности центральных маршрутизаторов являются достаточно ограниченными (и при этом дорогостоящими). Еще раз вернемся к аналогии с дорогами: можно затрачивать огромные средства на реконструкцию единственной центральной площади города, где сходятся все улицы, но ее пропускная способность будет расти несоизмеримо медленнее этих затрат и в любом случае останется ограниченной.

Модель распределенных вычислений на периферии сети (т.е. на рабочих станциях), как известно, оказалась жизнеспособнее модели больших ЭВМ, поскольку обеспечивает более гибкое и экономичное решение поставленных задач. Она позволила применить недорогие крупносерийные процессоры и устройства памяти вместо дорогостоящих специализированных микросхем, выпускаемых в небольших количествах. Аналогичное решение возможно и в области корпоративных сетей. Его суть — переход от централизованной маршрутизации к распределенной.

Чтобы создать легкорасширяемую сеть с высокой экономической эффективностью, необходимо перенести функции маршрутизации на периферию сети и обеспечить коммутацию трафика на ее магистрали. Сегодня и в обозримом будущем АТМ является единственной сетевой технологией1, которая способна реализовать такой подход. (Приверженцы традиционных маршрутизаторов утверждают, что пользователь при этом вынужден делать выбор между IP и ATM, однако данное утверждение не соответствует действительности — на самом деле такое решение предполагает использование протокола IP над АТМ.)

Суть распределенной маршрутизации состоит в том, чтобы осуществлять ее ближе к клиентам, на выходе из локальной сети. Ее функции возлагаются на недорогие многоуровневые коммутаторы и устройства доступа, соединяющие локальные сети с магистралью АТМ (рис. 2). На этом уровне трафик представляет собой более обозримую величину — десятки, а не тысячи потоков данных — и проще поддается управлению. Объем трафика, который требуется маршрутизировать, 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 "интеллект" и отказоустойчивость — аналогично тому, как каждая новая транспортная развязка открывает множество новых маршрутов между различными районами города. Именно это свойство технологии АТМ позволяет создавать на ее основе крупнейшие вычислительные сети, отдельные из них объединяют до нескольких тысяч рабочих станций. При этом такая сеть чрезвычайно проста по своей структуре и протокольно независима, не говоря уже о ее возможностях по передаче других типов трафика (помимо компьютерных данных).

В свою очередь, АТМ-коммутация на сетевой магистрали предоставляет уникальные возможности для управления трафиком, в том числе:

· широкую полосу пропускания при относительно низкой стоимости (эквивалентную примерно десяткам миллионов пакетов в секунду при цене в несколько десятков тысяч долларов), имеющую возможность дальнейшего расширения;

· недорогое, осуществляемое на аппаратном уровне управление качеством услуг одновременно для тысяч потоков данных с эффективным распределением полосы пропускания и учетом приоритетов каждого конкретного потока прикладного уровня;

· малое время задержки для приложений, требующих обмена данными в реальном времени;

· легко регулируемую и выполняемую на аппаратном уровне рассылку групповых сообщений, причем размножение идентичных сообщений производится на периферийных узлах сети, а не на ее центральном сервере.

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 то, что иногда называют "zero hop internetwork", т. е. сеть без промежуточных звеньев; каждый сегмент такой сети оказывается в непосредственном контакте с любым другим ее сегментом. Дополнительные достоинства такой архитектуры — простота управления адресами и поиска неисправностей в сети.

Весьма интересно предложенное нашей фирмой решение по использованию АТМ для строительства магистральной сети поставщика услуг Интернет — АО "ПТТ Телепорт Москва". Классическим техническим решением была бы установка маршрутизаторов на каждом узле связи, которые объединены между собой выделенными линиями. Использование АТМ позволяет при построении сети ограничиться устройствами доступа в АТМ и расположить маршрутизаторы только там, где это действительно необходимо, например в точках взаимодействия с другими поставщиками услуг или на телепорте. Подобная система получается в два-три раза дешевле классической.

По мнению некоторых специалистов, недостатком механизма виртуальных коммутируемых соединений АТМ является задержка, возникающая в момент установления соединения. Она может отрицательно сказаться на производительности, особенно для коротких сеансов связи (с небольшим числом пакетов). Кроме того, придание каждому устройству доступа всех функций полномасштабного маршрутизатора может сделать эти устройства чрезмерно сложными и дорогостоящими. Однако рациональное распределение функций маршрутизации между различными устройствами позволяет решить эти проблемы.

Процесс маршрутизации включает в себя две четко выраженные составляющие: выбор оптимальных маршрутов и непосредственное управление пакетами. Эти две задачи могут решаться (и решаются) раздельно. Выбор маршрутов осуществляется небольшим числом мощных маршрутных серверов, входящих в ядро сетевой магистрали. (В большинстве случаев ими могут быть уже существующие магистральные маршрутизаторы или коммутаторы АТМ, на которых достаточно установить соответствующее программное обеспечение.) Эти серверы используют традиционные протоколы маршрутизации (например, OSPF и RIP), которые потребляют много ресурсов процессора и требуют большого объема памяти.

Вычисленные серверами маршруты передаются устройствам доступа, поддерживающим распределенную маршрутизацию, при помощи усовершенствованного протокола NHRP (Next Hop Rosolution Protocol). Эти устройства и осуществляют непосредственное управление пакетами. Кроме того, устройства доступа анализируют первые пакеты каждого нового потока данных для того, чтобы определить, целесообразно ли в данном случае установление прямого маршрута. Во время выполнения этого анализа (и, возможно, установления коммутируемого виртуального канала) первые пакеты направляются адресату через маршрутизатор, используемый по умолчанию. (Роль такого маршрутизатора может выполнять ближайший маршрутный сервер.) Такой подход уменьшает общую стоимость сети и позволяет сократить время задержки при передаче первых пакетов.

***

Безусловно, новый подход к построению сетей может принести практическую пользу только в том случае, если станет общепризнанным стандартом, поддерживаемым многими производителями оборудования. Ожидается, что в ближайшие недели Форум АТМ утвердит стандарт МРОА (MultiProtocol Over ATM), в который будут включены все описанные выше возможности. Это позволит фирмам — производителям оборудования для сетей АТМ уже в середине текущего года приступить к серийному производству устройств нового поколения и выпуску соответствующего программного обеспечения, что очень своевременно для спасения корпоративных сетей, а следовательно, и Интернет от надвигающегося коллапса, вызванного неконтролируемым размножением Web-узлов


распечатать статью




  
5 '1997
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Помидоры АТМ наконец созрели

локальные сети

• Сегментирующие концентраторы повышают производительность сети

• Как подружить Unix с Wintel

• "Переезжаем" в IntranetWare

• Кадры решают все

• С чего начинается кабель?

корпоративные сети

• Коммутаторы третьего уровня для корпоративных интрасетей

• Новое поколение корпоративных сетей нуждается в АТМ

• Серверы удаленного доступа на основе устройств PC Card

• Альтернативы протоколу RIP в больших сетях

• Технология Tag Switching: коммутаторы и маршрутизаторы в одной "упряжке"

услуги сетей связи

• Frame Relay "шагает" по России

• Терминальные устройства учрежденческой связи

• Время ISDN пришло

• Услуги ISDN по любым каналам

• О технологиях измерений на сетях SDH

• Анализаторы протоколов для территориальных сетей

интернет и интрасети

• Создание корпоративных систем электронной почты

• Средства поддержки коллективных работ в интрасетях

• Групповая адресация в IP-сетях

• Выбираем платформу для сервера Интернет

защита данных

• Обеспечение безопасности посредством удаленной аутентификации

новые продукты

• Novell адаптируется к экспансии Windows NT, Восьмиканальный цифровой уплотнитель для абонентских линий, Хост-адаптер DIVA Pro 2.0: универсальность и простота настройки, Самый мощный коммутатор АТМ, Первый сотовый телефон с цветным дисплеем



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх