Проектирование цифровой сети передачи данных корпоративной ИС

Корпоративная сеть — это инфраструктура организации, поддерживающая решение актуальных задач и обеспечивающая достижение ее целей. Она объединяет в единое пространство информационные системы всех объектов корпорации. Корпоративная сеть создается в качестве системно-технической основы ИС.

Архитектура «клиент-сервер»

Организацию вычислений в рамках технологии «клиент-сервер», подразделяют на двухуровневую и трехуровневую архитектуры. Трехуровневая архитектура (рисунок 7) характеризуется тем, что: обработка информации выполняется на сервере приложений, а не на клиентских машинах. Таким образом, интерфейс пользователя, прикладные алгоритмы и работа с БД выполняют три самостоятельные компоненты. Каждая из них реализована на базе собственной программной и аппаратной архитектуры и выполняет свои определенные функции.

Рисунок 7. — Архитектура «клиент-сервер»:

Структура сети передачи данных

Для организации-заказчика разработана, приведенная ниже на рисунках, структура сети.

По заданию основой сети проектной организации является сеть АТМ. Данный вид сети используется для связи между корпусами и приведен на рисунке 8.

Рисунок 8. — Организация сети между филиалами:

Для разграничения сетевого трафика внутри корпуса от внешней сети используется маршрутизатор (Router), который помимо этого позволяет уберечь сеть корпуса от пакетного шторма в случае неполадок во внешней информационной сети.

Все помещения корпуса соединены между собой концентратором (Switch) и работают по сетевой технологии на тонком коаксиальном кабеле с пропускной способностью 10 Mbit/s.

Расположенные в помещениях АРМ обмениваются с сервером приложений транзакциями по 50 байт через каждые 1 с, представляющими собой HTTP-трафик.

К серверу приложений, расположенному в первом корпусе обращаются как АРМ из первого, так и из второго корпусов. Структура сети в первом корпусе приведена на рисунке 9.

Рисунок 9. — Организация сети первого корпуса:

Структура сети второго корпуса приведена на рисунке 10.

Рисунок 10. — Организация сети второго корпуса:

Все помещения корпусов организованы единообразно. АРМ соединены между собой с помощью центрального концентратора. Структура сети помещений приведена на рисунке 11.

Рисунок 11. — Организация сети типового помещения:

Относительно молодая технология АТМ, в отличие от традиционных сетевых технологий, ориентирована на соединение. Поэтому перед тем, как передать информацию между пользователями, организуется виртуальный канал, который действует до момента окончания передачи. Это несколько напоминает телефонную сеть, то есть для каждой взаимодействующей пары пользователей организуется выделенная полоса пропускания с заранее заказанными характеристиками (ширина полосы пропускания, максимальные задержки при передаче и т. д.

Такая опция называется QoS (Quality of Service) и описана ниже). При этом весь разнородный трафик преобразуется в 48-байтовые ячейки, к которым добавляются 5-байтовые заголовки.

В настоящий момент поддерживаются скорости передачи в опорной сети 155 Мбит/с и 622 Мбит/с, но существует и оборудование, рассчитанное на передачу 2,4 Гбит/с.

Появление более высокоскоростных устройств затрудняется сложностью технологии, кроме того, стоимость такого порта на порядки выше порта DWDM мультиплексора, что делает подобную систему нерентабельной. В отличие от технологий, где применяется временное мультиплексирование (TDM), технология АТМ позволяет динамически изменять полосу пропускания, используемую под определенный поток, что дает возможность эффективно использовать имеющиеся каналы связи. К тому же, предусмотрен развитый механизм предоставления качественного обслуживания.

Обеспечение режима QoS на 2−3-м уровне модели OSI является коренным отличием технологии АТМ от таких сетевых технологий, которые, независимо от ширины полосы пропускания, в принципе не могут предоставлять столь развитые возможности QoS.

Это означает, что сегодня АТМ является единственной технологией, позволяющей полноценно передавать интегральный трафик (голос, видео, данные), одновременно удовлетворяя совершенно несовместимым требованиям к условиям передачи и жестким условиям в плане загрузки канала связи. Так, например, при передаче голоса или видео в реальном режиме времени очень актуальным становится обеспечение гарантированной полосы пропускания и минимальных временных задержек и потерь ячеек при передаче. Основными устройствами сети АТМ являются АТМ-коммутаторы, отвечающие за установление соединения между пользователями и за предоставление им при этом QoS.

Как уже отмечалось выше, организация полноценного АТМ-соединения, кроме организации физического канала (например, в 155 Мбит/с), предусматривает еще и выполнение некоторых крайне важных функций, в частности обеспечение QoS.

Перечислим типы QoS, принятые сегодня:

• 1) CBR (Constant Bit Rate) — выделение канала с фиксированной пропускной способностью и другими параметрами (предельно допустимая задержка при передаче данных, и т. д.), заказанными пользователем. Такой вид QoS лучше всего подходит для передачи голоса;
• 2) RT-VBR (Real Time Variable Bit Rate) — выделение канала с пропускной способностью в пределах коридора (минимум-максимум) и другими параметрами (максимальная задержка при передаче, и т. д.), запрошенными пользователем. RT-VBR идеально подходит для передачи видео и голоса. Имеет жесткие требования к задержке при передаче (поскольку предназначается для передачи трафика в режиме реального времени);
• 3) NRT-VBR (Non Real Time Variable Bit Rate) — VBR с ослабленными требованиями к задержке передачи. NRT-VBR может применяться для передачи видео и голоса, не требующих режима реального времени;
• 4) ABR (Available Bit Rate) — предоставление пользователю части физического канала, оставшейся невостребованной;причем при установлении соединения пользователь задает максимальную и минимальную скорости передачи. Поскольку ABR не контролирует величину задержек передачи, этот режим рекомендуется применять при передаче данных (то есть для трафика, не чувствительного к задержке передачи);
• 5) UBR (Unspecified Bit Rate) — самый низкоприоритетный тип трафика. Не предусматривает гарантированного предоставления пользователю какой-либо полосы пропускания. Все зависит от того, имеется ли возможность предоставления пользователю какого-либо канала;
• 6) UBR+ - модифицированный UBR, дополненный функцией Intelligent Packet Discard. Это очень существенное дополнение позволяет при потере ячейки (например, при перегрузке) не передавать остававшиеся ячейки из этого же пакета (кроме последней ячейки пакета), так как пакет уже не подлежит восстановлению.

Данная операция особенно важна при использовании такого низко приоритетного режима, как UBR. Следовательно, применение UBR+ позволяет разгрузить физические каналы АТМ.

Основные преимущества технологии АТМ:

• 1) Динамическое управление полосой пропускания каналов связи;
• 2) Предоставление QoS для различных типов трафика;
• 3) Возможности резервирования каналов связи и оборудования;
• 4) Возможность интегрирования самых различных типов трафика, включая голос, данные, видео;
• 5) Возможность экономии полосы пропускания за счет специальных технологий обработки голосового трафика;
• 6) Возможность эмуляции «прозрачных» каналов связи;
• 7) Совместимость с технологией FR и предоставление сервисов пользователям FR. — используя технологию MPLS (Tag Switching), сервис-провайдер, имеющий опорную сеть АТМ, может динамически коммутировать трафик IP по опорной сети АТМ в реальном масштабе времени. При этом появляется возможность предоставлять необходимый QoS, соотнося уровни для IP И АТМ.

Недостатки технологии АТМ:

• 1) Сложность технологии;
• 2) Относительно высокие цены оборудования;
• 3) Недостаточная совместимость оборудования от различных производителей;
• 4) В специфических задачах (например, при частой передаче небольших объемов трафика) применение технологии АТМ может привести к неоправданно большим задержкам при установлении соединений и к довольно высокому проценту служебной информации, загружающей канал связи. Использование технологии АТМ при построении опорной сети рекомендуется в следующих случаях:
• 1) Загрузка каналов близка к предельной;
• 2) Требуется передавать разнородный трафик с предоставлением различных классов обслуживания (голос, данные, видео);
• 3) Доля голосового трафика в общей загрузке канала является существенной;
• 4) Возможны требования по предоставлению «прозрачных» каналов связи, например для соединения выносов АТС.