Глобальные сети


  • Основные сведения о маршрутизации
  • Определение общих технологий и соединений


Маршрутизация — это процесс управления потоком данных между сегментами сети, а также между узлами или маршрутизаторами.

Данные отправляются по пути в соответствии с IP-адресами сетей и индивидуальными IP-адресами узлов.

Маршрутизатор — это сетевое устройство, которое содержит таблицы данных о других маршрутизаторах, расположенных в сети или Интернете.


Статическая маршрутизация — это настраиваемый вручную путь, который остается постоянным во время работы маршрутизатора.

Динамическая маршрутизация — это путь, создаваемый динамически с использованием специальных протоколов маршрутизации.


Метод динамической маршрутизации содержит два концептуальных компонента:
  • Протокол маршрутизации, используемый для передачи информации о сетевой среде. 
  • Алгоритм маршрутизации, определяющий пути через сеть.

Общие протоколы динамической маршрутизации:
  • Протоколы дистанционно-векторной маршрутизации. Определяют количество переходов до сети назначения (расстояние) и направление, по которому пакет может достичь сети назначения (вектор). Регулярно отправляют обновления в соответствии с расписанием; для обновления маршрутов может потребоваться определенное время.
  • Протоколы маршрутизации на основе состояния канала. Отправляют обновления только при изменении состояния сетевого канала.

Дистанционно-векторная маршрутизация:
  • Протокол RIP (Routing Information Protocol).

Маршрутизация на основе состояния канала:
  • Протокол OSPF (Open Shortest Path First).

Протокол дистанционно-векторной маршрутизации определяет количество переходов до сети назначения (расстояние) и направление, в котором пакет может достичь сети назначения (вектор). Алгоритм определения вектора расстояния, известный также как алгоритм Беллмана—Форда (Bellman-Ford), позволяет маршрутизатору регулярно передавать обновления соседним устройствам в соответствии с расписанием. Каждое соседнее устройство добавляет свое значение расстояния и передает информацию о маршрутах своим ближайшим соседям. В результате этого процесса создается таблица с общим расстоянием до каждого места назначения в сети.
Протоколы дистанционно-векторной маршрутизации — самые первые протоколы динамической маршрутизации — более эффективны по сравнению с протоколами статической маршрутизации, но имеют некоторые ограничения. При изменении сетевой топологии протоколам дистанционно-векторной маршрутизации может потребоваться несколько минут для обнаружения изменения и корректировки таблицы маршрутизации.
Одно из достоинств протоколов дистанционно-векторной маршрутизации — их простота. Эти протоколы легко настраивать и администрировать. Такие протоколы хорошо подходят для небольших сетей с относительно невысокими требованиями к производительности.
Большинство протоколов дистанционно-векторной маршрутизации использует количество переходов в качестве метрики маршрутизации. Метрика маршрутизации — это число, связанное с маршрутом, которое маршрутизатор использует для выбора наилучшего маршрута из таблицы маршрутизации. Количество переходов — это количество маршрутизаторов, которое должен пройти пакет, чтобы попасть в место назначения.

Протоколы маршрутизации на основе состояния канала лишены некоторых недостатков протоколов дистанционно-векторной маршрутизации. Например, эти протоколы обеспечивают более быструю конвергенцию, чем протоколы дистанционно-векторной маршрутизации. Конвергенция — это процесс, который используют маршрутизаторы для обновления таблиц маршрутизации после изменения топологии сети; обновленная информация передается всем маршрутизаторам, которым необходимо знать об этом. Протоколы маршрутизации на основе состояния канала более надежны и требуют меньшей полосы пропускания, чем протоколы дистанционно-векторной маршрутизации. Однако они более сложны, нуждаются в большем объеме памяти и сильнее нагружают центральный процессор.
В отличие от протоколов дистанционно-векторной маршрутизации, которые регулярно отправляют обновления всем маршрутизаторам через заданные интервалы времени, протоколы на основе состояний канала выполняют обновление только тогда, когда сетевой канал изменяет свое состояние. При возникновении такого события через сеть отправляется уведомление в форме объявления состояния канала.


Протоколы маршрутизации, позволяющие элементам автономных систем (Autonomous System, AS) обмениваться информацией о маршрутах.

В очень больших сетях необходимо разделять сеть на объекты, т. е. автономные системы (AS).

Протоколы IGP обмениваются информацией о маршрутах в пределах одной AS, которая использует общие протоколы маршрутизации.

RIP и OSP — это примеры протоколов IGP.

Протокол дистанционно-векторной маршрутизации, который позволяет обмениваться информацией IP-маршрутизации.

Вычисляет направление, по которому должен быть направлен пакет (или определяет интерфейс — получатель), а также расстояние от места назначения.

Каждый маршрутизатор содержит базу данных с количеством переходов до сети назначения (расстояние) и направлением, по которому пакет может достичь сети назначения (вектор). 

Прокол RIP легко реализовать; этот протокол широко используется.

Обновления отправляются периодически.

Этот протокол на основе состояния канала просматривает сеть в поисках маршрутизаторов, у которых изменилось состояние каналов.

Каждый маршрутизатор содержит базу данных объявлений маршрутизатора, т. е. объявлений состояния канала (Link State Advertisements, LSA).

LSA содержит сведения о маршрутизаторе, подключенных сетях и настроенных затратах.

Обновления отправляются при обновлении состояния маршрута.
Протоколы внешнего шлюза (Exterior Gateway Protocols, EGP)

Протокол маршрутизации, предназначенный для использования между автономными системами.

Протокол пограничного шлюза (Border Gateway Protocol, BGP) — это протокол EGP, который позволяет автономным системам (AS) обмениваться информацией о маршрутах.

BGP используется для маршрутизации в Интернете.

ДЕМОНСТРАЦИЯ: настройка сервера RRAS (проверка RIP)

















Глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) объединяют несколько локальных сетей. 

Глобальные сети соединяют несколько локальных сетей. Локальными сетями могут являться сети, расположенные дома, в школе или здании. 

WAN позволяет сети работать независимо от ее местоположения.

Технологии WAN могут включать в себя:
  • Коммутацию пакетов: устройства передают пакеты по общим каналам.
  • Арендованные линии: выделенное соединение точка-точка.
  • Коммутацию каналов: создание выделенного канального пути между точками (удаленное подключение).
  • Ретрансляцию ячеек (Сеll Relay): аналогична коммутации пакетов, но использует пакеты фиксированной длины.


Для создания WAN применяются различные технологии коммутации пакетов. 

К службам коммутации пакетов относятся X.25 и Frame Relay.

До появления технологии коммутации пакетов использовались такие технологии, как прямые коммутируемые подключения.

Коммуникационный протокол X.25 был одной из первых реализаций коммутации пакетов.

Терминальное оборудование (Data Terminal Equipment, DTE) или сетевое устройство подключается к оборудованию передачи данных (Data Communications Equipment, DCE). Модем — это устройство DCE, обеспечивающее передачу данных в сеть X.25.

Простые терминалы могут подключаться к сети при помощи устройства сборки-разборки пакетов (Packet Assembler/Disassembler, PAD), которое соединяется с DCE.
Виртуальные цепи

Телекоммуникационные компании имеют тысячи общих цепей или соединений для выбора пути.
  • Такие подключения называются набором цепей.

Маловероятно, что все части сообщения будут переданы по одной цепи.

Используется не одна цепь, а несколько . Полный набор цепей называется «виртуальная цепь».

Это основная технология передачи данных в Интернете и большинстве LAN.

Переходы

На пути может быть несколько остановок PSE.

Эти PSE выполняют разборку и повторную сборку пакетов.

Эти остановки известны также как переходы.

В принимающем устройстве происходит повторная сборка пакетов. При этом служебные данные (заголовок и индекс завершения) удаляются.

При нарушении целостности данных X.25 автоматически их восстанавливает и отправляет повторно.

X.25 обеспечивает общий доступ для пользователей в локальной сети.

X.25 обеспечивает полный контроль ошибок и управление потоком.

Предусмотрена также защита от сбоя промежуточного канала. 
  • X.25 не является полностью отказоустойчивым, однако его эффективность составляет 70 %.

Цена определяется для общего набора отправленных пакетов. Она не зависит от количества минут. 

X.25 — это протокол синхронной цифровой передачи. Сокращение объемов служебной информации позволяет снизить расходы на передачу файла.


Протокол Frame Relay — это развитие протокола коммутации пакетов Х.25.

Стандартизированный протокол глобальной сети, использующий высокоскоростную технологию коммутации пакетов. 

Frame Relay использует усовершенствованную виртуальную цепь. Технология Frame Relay позволила создать «виртуальную сеть», размещенную в облаке.

Постоянная виртуальная цепь — это виртуальная цепь, созданная для повторного использования.

Frame Relay обеспечивает возможность одновременного выполнения нескольких сеансов по одному и тому же каналу.

Такие подключения к облаку называются постоянными логическими каналами или постоянными виртуальными цепями (Permanent Virtual Circuits, PVC).

PVC объединяет узлы в облаке при помощи коммутатора пакетов (Packet Switching Exchange, PSE).

Арендованные линии — это контракт на подключение между поставщиком и клиентом.

Необходимо приобрести службу Frame Relay у поставщика услуг Интернета или поставщика телекоммуникационных услуг.

При использовании Frame Relay нужно обеспечить передачу конкретного объема информации в течение определенного времени.

  • Это гарантированная скорость передачи данных (Committed Information Rate, CIR). CIR назначается каждой PVC, которая обслуживает учетную запись организации.
  • Для передачи используется полнодуплексный режим, поэтому для каждого PVC может быть определено два значения. 


Каналы класса T — это телекоммуникационные системы и интерфейсы передачи данных по кабельным линиям, предназначенные для высокоскоростного обмена информацией.

Базовая скорость передачи данных канала класса Т равна 64 кбит/с; она называется DS0 и представляет собой схему передачи цифровых сигналов.

DS1 — схема передачи цифровых сигналов для канала класса T1.
Сравнение систем каналов класса T

Страны и их системы каналов класса Т


ISDN - цифровая технология, разработанная для увеличения скорости обмена данными по сравнению с аналоговой телефонной линией.
Цифровая сеть с интеграцией услуг (Integrated Services Digital Network, ISDN) — это набор стандартов обмена данными, позволяющий одновременно передавать в цифровом виде данные, факс, голос и видео. 

Каналы ISDN можно разделить на две основные категории:
Базовый (Basic Rate ISDN, BRI): 
  • 128 кбит/с — два одинаковых B-канала по 64 кбит/с каждый.
  • В общем случае устройства, подключенные к линиям BRI, могут обрабатывать восемь одновременных подключений к Интернету.

Первичный (Primary Rate ISDN, PRI) : 
  • 1 536 Mбит/с — работает в канале класса T1. 
  • 24 одинаковых B-каналов 64 кбит/с для передачи данных.


Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode) обеспечивает асинхронную коммутацию на основе ячеек (в отличие от технологии коммутации пакетов).

ATM — высокоскоростная сетевая технология передачи данных с использованием ячеек фиксированной длины, содержащих 53 байта информации.

ATM — это протокол соединения, который включает в себя связанные технологии поддержки программного обеспечения, оборудования и т. д.

Синхронная оптическая сеть (SONET) — это стандартизированный протокол, обеспечивающий передачу сигналов по оптоволоконным линиям в Северной Америке.

Синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) является стандартом в Европе.

Этот стандарт обеспечивает передачу данных в гигабитном диапазоне и включает в себя оптические интерфейсы, способы управления сетью и методы тестирования.

До появления SDH каждый производитель придерживался собственных стандартов, разрабатывая терминальные устройства для оптических интерфейсов.
Иерархия сигналов SONET


Оптоволоконный интерфейс для распределенных данных (Fiber Distributed Data Interface, FDDI) — это стандарт передачи данных по оптоволоконным кабелям со скоростью около 100 Mбит/с.

Позволяет передавать данные на расстояния свыше 80 километров.

Исходный стандарт FDDI применялся для физической топологии двойного кольца.

Протокол FDDI предназначен, главным образом, для использования в магистральных сетях.

Цифровая абонентская линия (Digital subscriber line, DSL) — это семейство технологий, предназначенных для передачи данных по локальным телефонным сетям.

DSL позволяет передавать голос и данные по одной и той же линии.

DSL использует более высокие частотные диапазоны для передачи данных.

  • xDSL — стандарт для различных цифровых абонентских линий.
  • ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Lines — асимметричные цифровые абонентские линии). Скорости скачивания и выгрузки различны или асимметричны.
  • SDSL (Symmetrical Digital Subscriber Line — симметричные цифровые абонентские линии). Скорости скачивания и выгрузки одинаковы или симметричны.


Широкополосный кабель позволяет подключить Интернет и кабельное телевидение, используя сеть кабельного телевидения.

Широкополосный кабель обеспечивает более высокую скорость передачи данных, чем DSL,— от 384 кбит/с до более 20 Мбит/с.
Телефонная связь и телефонная сеть общего пользования (ТСОП)

Система телефонной связи и телефонная сеть общего пользования:
— это обычные телефонные линии, которые существуют с 40-х годов.

Сегодня в коммутаторах и центральных станциях используются цифровые линии. Однако для подключения домашних телефонов еще применяются аналоговые линии.

Мы изучили различия между статической и динамической маршрутизацией.

Мы познакомились с установкой и настройкой RRAS в качестве сетевого маршрутизатора, а также с настройкой протокола RIP.

Мы рассмотрели типы коммутации пакетов: X.25 и Frame Relay.

Мы изучили каналы класса Т, различные типы линий, их аналоги в Японии и Европе.

Мы получили основные сведения о других технологиях глобальных сетей: ATM, SONET, FDDI и т. д.

Мы рассмотрели типы подключений к Интернету для бытовых потребителей и небольшого бизнеса. 

Вопросы

Какие из перечисленных ниже технологий относятся к технологиям коммутации пакетов? 
(Укажите все верные варианты)
  • Ethernet
  • X.25
  • Frame Relay
  • BGP

С помощью какой службы Windows устанавливаются и настраиваются протоколы динамической маршрутизации? 
  • DNS
  • RRAS
  • DHCP
  • Telnet

Какой из перечисленных ниже протоколов маршрутизации предназначен для использования между автономными системами
  • RIP
  • OSPF
  • IPsec
  • BGP

Верно или неверно: компьютеры с ОС Windows должны использовать протоколы динамической маршрутизации для нормальной работы в локальной сети?
  • Верно
  • Неверно

Какие из перечисленных ниже протоколов относятся к протоколам динамической маршрутизации? 
(Укажите все верные варианты)
  • RIP
  • OSPF
  • IPsec
  • BGP

Теги: