Коммутация и маршрутизация телекоммуникационных систем. Что нужно знать о маршрутизации и коммутации

Коммутация

Коммутаторы - устройств канального уровня. В современных сетях они почти совершенно вытеснили мосты и частично маршрутизаторы. Коммутатор (switch) - это корпус со множеством гнезд для кабелей, который внешне похож на концентратор. Более того, некоторые производители выпускают концентраторы и комму­ таторы, различающиеся лишь маркировкой. Но это совершенно разные устройства: концентратор передает каждый входящий пакет через все порты, а коммутатор направляет его только на порт, обеспе­чивающий доступ к целевой системе (рис. 3.4).

Поскольку коммутатор направляет данные только на один порт, он, по сути, преобразует ЛВС с общей сетевой средой в ЛВС с выде­ ленной (dedicated) средой. В небольшой сети с коммутатором вместо концентратора каждый пакет следует от компьютера-источника к компьютеру-получателю по выделенному пути, который является коллизионным доменом для этих двух компьютеров.

Такой коммута­тор иногда называют коммутирующим концентратором (switching hub). Широковещательные сообщения коммутаторы передают на все свои порты, но к узковещательным и многоадресным сообщениям это не относится. Ни один компьютер не получает пакеты, которые ему не предназначены. В процессе узковещательной передачи коллизии никогда не возникают, так как любая пара компьютеров в сети обме­нивается данными по выделенному кабелю. Иными словами, если мост просто разгружает сеть, то коммутатор практически полностью устраняет в ней лишний трафик.

Другое преимущество коммутации в том, что любая пара компьютеров пользуется всей полосой пропускания сети. Стандартная сеть Ethernet с концентратором может состоять из 20 или более компьютеров, совместно использующих полосу пропускания 10 Мбит/сек. Замените концентратор на коммутатор, и каждая пара компьютеров получит собственный выделенный канал со скоростью передачи 10 Мбит/сек. Это может существенно повысить общую производительность сети без модернизации рабочих станций. Кроме того, некото­рые коммутаторы снабжены портами, работающими в полнодуплек­сном режиме, т. е. два компьютера могут передавать данные в обоих направлениях одновременно, используя отдельные пары проводов в сетевом кабеле. Работа в полнодуплексном режиме может увеличить пропускную способность сети с 10 Мбит/сек до 20 Мбит/сек.

Примечание: Коммутаторы, как правило, дороже концентраторов и дешевле маршрутизаторов. Как и концентраторы, по размерам коммутаторы варьируются от небольших блоков до моделей, смонтированных в отдельных стойках.

Установка коммутаторов

В небольших сетях, как правило, вместо коммутатора можно исполь­ зовать концентратор. Чаще коммутаторы применяют в крупных интерсетях вместо мостов или маршрутизаторов. Если в обычной корпоративной сети, состоящей из магистрали и нескольких сегментов, заменить маршрутизаторы коммутаторами, эффект будет поразитель­ный. В сети с маршрутизатором магистраль переносит межсетевой трафик, сгенерированный всеми сегментами. Это приводит к тому, что она всегда работает в условиях высокого трафика. В коммутируемой сети компьютеры подсоединены к отдельным коммутаторам рабочих групп, которые в свою очередь связаны с высокопроизводительным коммутатором магистрали (рис. 3.5). В результате любой компьютер сети может соединиться по выделенному каналу с любым другим компьютером, даже если данные проходят через несколько коммутаторов.

Существует много вариантов использования коммутаторов в сложных интерсетях; менять сразу все концентраторы и маршрутизаторы на коммутаторы не придется. Например, можно продолжать пользоваться обычными сетевыми концентраторами, но подключить их не к маршрутизатору, а к многопортовому коммутатору. От этого эффек­ тивность межсетевого трафика возрастет. С другой стороны, если в Вашей сети большой объем трафика генерируется внутри отдельных ЛВС, а не между ними, можно, не затрагивая магистраль, заменить коммутаторами концентраторы рабочих станций, увеличив тем самым доступную каждому компьютеру полосу пропускания.

Проблема больших интерсетей, связанная с заменой всех мар­ шрутизаторов на коммутаторы, состоит в том, что в результате вместо нескольких небольших широковещательных доменов Вы получаете один, но очень большой (о коллизионных доменах Вам беспокоиться не придется, потому что коллизий будет гораздо меньше). Любое широковещательное сообщение, сгенерированное одним компьютером, коммутаторы передают всем остальным компьютерам сети, увеличивая тем самым количество лишних пакетов, обрабатываемых каждой системой. Существует несколько технологий для решения этой проблемы.

Виртуальные ЛВС (ВЛВС) позволяют выделять в коммутируемой сети подсети, существующие только внутри коммутаторов. Адреса систем, входящих в данную подсеть, задаются сетевым администратором; физическая сеть остается коммутируемой. Системы подсети могут находиться где угодно, поскольку подсеть виртуальна и не зависит от физического расположения компьютеров. Когда компьютер, включенный в подсеть, передает широковещательное сообщение, оно передается только компьютерам данной подсети. Связь между подсетями может осуществляться с помощью маршрутизатора или коммутатора, но внутри ВЛВС трафик может быть только коммутируемым.

Уровень коммутации 3 - это вариант ВЛВС, минимизирующий объем маршрутизации между виртуальными сетями. Когда требуется установить связь между системами в разных ВЛВС, маршру­тизатор устанавливает соединение между системами, а затем управление берут на себя коммутаторы. Маршрутизация осуществляется только тогда, когда она действительно необходима.

Типы коммутаторов

Существует два основных типа коммутаторов: сквозные (cut- through) и с промежуточной буферизацией (store-and-forward). Сквозной коммутатор передает пакеты через соответствующий порт без дополнительной обработки, немедленно, как только они получены, считывая адрес целевой системы в заголовке протокола канального уровня. Коммутатор начинает передачу пакета, даже не дожидаясь завершения его приема. Как правило, в сквозных коммутаторах используется аппаратный компонент, состоящий из набора схем ввода- вывода, который позволяет данным поступать в коммутатор и покидать его через любой порт. Такие коммутаторы называются еще матричными (matrix) или координатными (crossbar). Они относительно недороги и сводят к минимуму так называемое время ожидания (latency), т. е. время, затрачиваемое коммутатором на обработку пакетов.

Коммутатор с промежуточной буферизацией дожидается завершения приема пакета и лишь потом отправляет его по назначению. Различают коммутаторы с общей памятью (shared-memory switch), т. е. с общим буфером для хранения данных всех портов, и коммутаторы с шиной (bus architecture switch) - с отдельными буферами для каждого порта, соединенными шиной. Пока пакет хранится в буферах, коммутатор пользуется этой возможностью, чтобы проверить данные, вычислив их код CRC. Кроме того, коммутатор отслеживает появление других проблем, присущих конкретному протоколу канального уровня, которые приводят к формированию дефектных кадров, на сленге именуемых коротышками (runt), гигантами (giant) и тарабар­ щиной (jabber). Эта проверка, естественно, увеличивает время ожида­ния, а дополнительные функции повышают стоимость коммутаторов с промежуточным хранением по сравнению со сквозными.

Маршрутизация

Маршрутизатором (router) называется устройство, связывающее вместе две сети, формируя из них интерсеть. В отличие от мостов и коммутаторов, маршрутизаторы функционируют на сетевом уровне эта­лонной модели OSI. Это означает, что маршрутизатор может связывать ЛВС, которые работают с разными протоколами канального уровня (например, Ethernet и Token Ring), при условии, что все они используют один и тот же протокол сетевого уровня. Самым популярным в наши дни является набор протоколов TCP/IP, на сетевом уровне которого действует протокол IP. Таким образом, большая часть информации, которую Вы будете узнавать о маршрутизаторах, будет относиться к протоколу IP.

Когда компьютеру в одной ЛВС нужно передать данные компьютеру в другой ЛВС, он посылает пакеты маршрутизатору в своей локальной сети, а маршрутизатор направляет их в целевую сеть. Если система-получатель находится в удаленной сети, маршрутизатору приходится пересылать пакеты другому маршрутизатору. В больших интерсетях, подобных Интернету, пакетам на пути к целевому компьютеру приходится проходить через множество маршрутизаторов.

Поскольку маршрутизаторы работают на сетевом уровне, они не связаны ограничениями протоколов канального уровня. Пакет, поступающий в маршрутизатор, продвигается по стеку протоколов к сетевому уровню, причем по ходу дела кадр канального уровня отсекается. Маршрушзатор определяет, куда нужно отправить пакет, и передает данньк вниз по стеку другому сетевому интерфейсу, который для отправки инкапсулирует их в новый кадр. Если два протокола канального уровня поддерживают пакеты разных размеров, мар­ шрутизатору, возможно, придется фрагментировать данные сетевого уровня и создавать из них несколько кадров.

Маршрутизация пакетов

В отношении пакетов, пересылаемых другим портам, маршрутизато­ры более избирательны, чем концентраторы, мосты и коммутаторы. Работая на границах ЛВС, они не передают широковещательные сообщения за исключением некоторых специальных случаев. Маршру­тизатор осуществляет передачу пакетов, руководствуясь не аппаратным адресом в заголовке канального уровня, а адресом оконечной целевой системы в заголовке протокола сетевого уровня. Информация о смежных с маршрутизатором сетях содержится в его внутренней таблице маршрутизации (routing table). По этой таблице маршру­тизатор определяет, куда направить очередной пакет. Если пакет предназначен для системы в одной из сетей, к которым подключен маршрутизатор, он передает пакет непосредственно этой системе. Если пакет предназначен системе в удаленной сети, маршрутизатор через одну из смежных сетей передает пакет другому маршрутизатору.

Рассмотрим в качестве примера корпоративную интерсеть, состоящую из магистрали и нескольких сегментов, подключенных к ней с помощью маршрутизаторов (рис. 3.6). Компьютеры каждого сегмента используют в качестве шлюза по умолчанию маршрутизатор, связывающий этот сегмент с магистралью. Все пакеты, генерируемые в локальной сети, передаются либо одной из систем этой же сети, либо шлюзу по умолчанию. Маршрутизатор-шлюз удаляет из каждого па­кета кадр канального уровня и считывает из заголовка сетевого уров­ня адрес оконечной целевой системы.

По своей таблице маршрутизации шлюз определяет, через какой маршрутизатор он может получить доступ к сети, в которой находится око­ нечная система. Адрес этого маршрутизатора указывается в качестве целевого адреса канального уровня в новом кадре, который шлюз создает для пакета с помощью протокола канального уровня магистрали (он может отличаться от протокола, используемого в сегменте). Затем пакет достигает следующего маршрутизатора, и процесс повторяется. Когда очередной маршрутизатор находит по своей таблице, что целевая система находится в сегменте, с которым он соединен, маршрутизатор создает кадр для передачи пакета непосредственно этой системе.

Если пакету на пути к конечному пункту приходится проходить через множество сетей (рис. 3.7), каждый обрабатывающий его маршрутизатор называют транзитом (hop). Маршрутизаторы часто оценивают эффективность маршрута по числу транзитов от исходной до целевой системы. Одна из основных функций маршрутизатора - выбор наилучшего маршрута по данным из таблицы маршрутизации.

Помимо объединения в интерсеть нескольких ЛВС в пределах одного здания, маршрутизаторы способны также соединять удаленные сети. Организации, состоящие из нескольких филиалов, часто соединяют локальные сети в этих филиалах, устанавливая в каждой сети маршрутизатор и соединяя эти маршрутизаторы с помощью выделенных телефонных линий или других технологий ГВС, например, транс­ ляции кадров (Frame Relay). Поскольку во всех филиалах широкове­щательный домен ограничен локальной сетью, по линиям ГВС пере­даются лишь пакеты, предназначенные для систем в других сетях. Объем трафика по каналам ГВС сведен к минимуму, а значит, минимальна и их стоимость.

Таблицы маршрутизации

Таблица маршрутизации - это сердце маршрутизатора. Без нее маршрутизатор не узнает, куда пересылать получаемые пакеты. Возникает вопрос, откуда она берется? В отличие от мостов и коммутаторов, маршрутизаторы не умеют составлять таблицы маршрутизации на основе информации из обрабатываемых ими пакетов. Это связано с тем, что для заполнения таблицы маршрутизации нужны подробнос­ти, которых в пакетах нет, а также с тем, что таблица необходима мар­шрутизатору для обработки первых же полученных им пакетов. Мар­шрутизатор, в отличие от моста, во все возможные пункты назначе­ния пакеты не пересылает.

Таблицы маршрутизации создаются вручную или автоматически. Первый способ создания таблицы называется статической маршру­ тизацией (static routing). Сетевой администратор решает, что следует делать маршрутизатору при получении пакетов, адресованных систе­мам в конкретной сети, и вводит необходимые данные в таблицу. Этим еще можно заниматься в относительно небольшой сети с несколькими маршрутизаторами, но в большой сети конфигурирование таблиц вручную становится неподъемной задачей. Кроме того, мар­шрутизаторы не могут автоматически корректировать таблицы при изменении структуры сети.

При динамической маршрутизации (dynamic routing) маршрутиза­торы с помощью специализированных протоколов маршрутизации обмениваются информацией друг о друге и сетях, к которым они под­ ключены. Когда все маршрутизаторы в интерсети обменяются друг с другом таблицами, у каждого из них будет информация не только о своей собственной, но и о более удаленных сетях.

Протоколов маршрутизации существует множество, особенно в Интернете, где маршрутизация является одним из самых сложных и жизненно важных компонентов инфраструктуры. Динамическая мар­ шрутизация не требует прямого участия системных администраторов, не считая установки и запуска протоколов маршрутизации, а также обеспечивает автоматическое обновление содержимого таблиц при изменениях в сети. Допустим, один из маршрутизаторов вышел из строя. Через некоторое время все маршрутизаторы, которые обычно связывались с ним, удалят неисправный маршрутизатор из своих таблиц, передадут информацию о нем другим маршрутизаторам, и вскоре вся сеть прекратит попытки воспользоваться неисправным маршрутом. Когда маршрутизатор «вернется в строй», другие маршрути­заторы снова включат его в свои таблицы.

В задачу маршрутизатора входит также выбор для каждого пакета наилучшего маршрута до места назначения. В сравнительно небольших интерсетях (рис. 3.6) к конкретной системе есть только один возможный маршрут. Однако в более сложных сетях администраторы часто устанавливают несколько маршрутизаторов, чтобы в случае неисправности одного из них пакеты добрались до цели другим путем. В таблицу маршрутизации включаются все возможные маршруты к данной системе, причем каждый из них характеризуется величиной мет­ рики (metric), определяющей относительную эффективность данного маршрута. Смысл метрики зависит от протокола маршрутизации, который ее генерирует. Иногда это просто число транзитов между мар­ шрутизатором и целевой системой. В других случаях метрика вычисляется сложнее.

Сеть бизнес-класса теперь доступна организациям любого размера. Ознакомьтесь с имеющимися возможностями, выполните несколько простых шагов и создайте сетевую инфраструктуру, благодаря которой ваше предприятие получит много ценных преимуществ — от повышения продуктивности труда до улучшения уровня обслуживания клиентов. Практически перед каждым предприятием из сферы малого и среднего бизнеса возникают такие важные задачи, как повышение производительности, сокращение расходов и полное удовлетворение потребностей клиентов. Современные сетевые технологии способны стать основой для инфраструктуры и служб, которые помогут вам выполнить эти задачи.

Как это работает: маршрутизаторы и коммутаторы

Чрезвычайные возможности сети Интернет по обмену информацией базируются на принципе пакетной передачи, который состоит в том, что данные разделяются на маленькие порции (пакеты) и пересылаются сетью от отправителя к получателю. Главную роль в обеспечении транспортировки данных играют такие сетевые устройства, как маршрутизаторы и коммутаторы. Они являются основой не только Интернета, но и других компьютерных сетей. Именно благодаря им одно устройство, например, ваш ПК, может обмениваться данными с другим устройством (другим ПК, почтовым сервером и т.п.), размещенным в том же здании или на другом конце земного шара. По внешнему виду маршрутизаторы и коммутаторы подобны. Но по своим функциям это разные устройства, которые дополняют друг друга.

Локальная сеть — это группа компьютеров и других вспомогательных устройств, которые совместно используют проводные или беспроводные каналы связи в пределах небольшой территории (например, в пределах здания). Локальная сеть позволяет персональным компьютерам обмениваться данными и осуществлять доступ к совместно используемым серверам и принтерам. Такое совместное использование данных и аппаратных и программных ресурсов способствует сокращению расходов и увеличению производительности труда.

Глобальные сети соединяют между собой географически удаленные локальные сети. Обычно для этого применяют скоростные технологии телефонной связи, в частности DSL (для подключения домашних пользователей и предприятий) и более скоростные технологии вроде T1 / E1. Глобальные сети охватывают достаточно большие территории, например, обеспечивают связь между странами. Их часто создают на основе каналов и оборудования операторов телефонной и кабельной связи. Можно привести много примеров использования глобальных сетей. Это, в частности, проверка платежных карточек покупателей в торговле, создание виртуальных частных сетей для защищенного обмена данными между пользователями частных сетей, dial-up-подключение мобильных работников к сети предприятия. Вообще, глобальная сеть расширяет возможности доступа к локальным ресурсам. Маршрутизаторы и коммутаторы — основа сетей.

Какие функции выполняют коммутаторы и маршрутизаторы

Коммутатор — это центральное устройство локальной сети, к которому подключается другое ее оборудование (ПК, принтеры, ноутбуки и т.п.) и который обеспечивает обмен данными между ними. Маршрутизаторы используют для соединения локальных сетей, то есть для построения глобальных сетей. Сначала эти сетевые устройства были рассчитаны только на транспортировку данных, но сегодня они поддерживают многие другие функции. Маршрутизаторы и коммутаторы являются основой для любых бизнес-коммуникаций и обеспечивают передачи не только данных, но и голоса и видео; они также оснащены средствами защиты и поддержки беспроводной связи. Все эти функции реализованы с помощью дополнительных аппаратных или программных модулей.

Сократите расходы благодаря использованию маршрутизаторов и коммутаторов

Установив в своей сети маршрутизаторы и коммутаторы, предприятие может получить значительную экономическую выгоду. Исследование The Net Impact Study, проведенное при поддержке компаний Cisco и Momentum Research Group, показало, что предприятия, которые используют сетевую инфраструктуру в сочетании с сетевыми бизнес-приложениями, перестроили свои бизнес-процессы с целью получения больших преимуществ от технологий и регулярно контролируют показатели деятельности, уменьшили операционные расходы более чем на 20%. И, что важнее, индекс удовлетворенности клиентов у них вырос на 20-25%.

Отмеченные многими наградами продукты Cisco — маршрутизаторы, коммутаторы, средства защиты, объединенных коммуникаций и беспроводной связи, а также сетевые устройства хранения данных — имеют не только отличные индивидуальные характеристики. Они спроектированы так, что в случае совместной работы они обеспечивают экспоненциальный рост эффективности. Кроме того, интегрированные сетевые устройства способны удовлетворить будущие потребности предприятия по интеграции и набору функций, а следовательно, позволяют сэкономить много времени и ресурсов.

По результатам исследований компании Sage Research, организации, использующие сетевые технологии от одного поставщика, получают такие преимущества, как экономия средств, повышение производительности работы сети, улучшение инфраструктуры и производительности труда конечных пользователей. И экономия средств существенная — стоимость содержания одного конечного устройства (ПК, телефон, ноутбука, карманного ПК и т.п.) на 29% ниже, чем в случае применения технологий от разных производителей.

При использовании интегрированных маршрутизаторов и коммутаторов все работники предприятия, даже те, что находятся в удаленных офисах, будут иметь такой же доступ к бизнес программам, объединенным коммуникациям и видеоконференциям, как и их коллеги в главном офисе. Если вы пользуетесь продуктами Cisco, то можете при необходимости расширять сеть предприятия, добавляя новые возможности и функции и быть уверенным в сохранности своих инвестиций. Кроме того, при интегрированном подходе ИТ-специалисты смогут централизованно управлять сетью из головного офиса, что позволит оптимизировать численность персонала.

Повышение качества обслуживания клиентов

Сегодня предприятия малого бизнеса вынуждены действовать в условиях жесткой конкуренции и быстрого изменения бизнес-условий. Благодаря современным технологиям клиенты имеют больше возможностей для выбора того, что и где купить; они хотят иметь полную информацию о продукте и возможность оперативно связаться с его продавцом. Контактируя с продавцом и покупая товары через Интернет, клиенты рассчитывают на скорый ответ и индивидуальное обслуживание.

Традиционные средства коммуникации уже не способны удовлетворить эти потребности. Для связи работников между собой, а также для связи с клиентами, партнерами и поставщиками нужны сложные системы и приложения, которые предоставляют быстрый и защищенный доступ к данным и бизнес-процессам. Кроме этого, нужно обеспечить защиту от угроз безопасности и выполнения требований государственных органов. К этим проблемам добавляется еще одна — в то время как в сети растет количество устройств, мобильных пользователей и угроз безопасности, нехватка ИТ-ресурсов и средств на обучение затрудняют ее мониторинг и поддержку.

Повысьте безопасность данных с помощью маршрутизаторов и коммутаторов

Самой большой проблемой для компаний, которые используют Интернет, являются угрозы, связанные с этой сетью. Речь идет о хакерах, DoS-атаках, хищении персональной информации и даже кибертерроризме. Кроме защиты от этих угроз нужно обеспечить высокую производительность и работоспособность интернет-сервисов. Вы также должны быть уверены, что имеете достаточно ресурсов для развертывания служб электронной коммерции и управления ими. Указанные задачи можно решить с помощью сетей передачи голоса и данных. А надежной основой для инфраструктуры электронной коммерции могут стать маршрутизаторы и коммутаторы. Некоторые маршрутизаторы и коммутаторы, предлагаемые для использования в малом и среднем бизнесе, на самом деле предназначены для домашних пользователей, которым нужен простой доступ к Интернету. Зато компания Cisco предлагает устройства, специально спроектированные для таких предприятий и отмеченные многими наградами. Маршрутизаторы и коммутаторы Cisco бизнес-класса легкие в управлении и обеспечивают защиту, производительность и надежность, необходимые компаниям, для которых сеть является ключевым компонентом инфраструктуры, обеспечивающей их деятельность.

Уровень безопасности — основной фактор, который принимают во внимание представители малого и среднего бизнеса во время выбора сетевого решения. Установив всеобъемлющее сетевое решение, вы сможете централизованно управлять им, обеспечите защиту своих данных, а также защиту от вирусов, других вредоносных программ и вторжений из Интернета. Так, с помощью маршрутизаторов можно усилить защиту WAN-соединений. Если многие работники подключаются к сети предприятия через глобальные сети и в случае передачи данных через Интернет, возникают угрозы безопасности. Маршрутизаторы Cisco с интеграцией сервисов защищают сеть от них благодаря таким своим возможностям:

  • встроенный брандмауэр;
  • обнаружение вторжений и предотвращение их;
  • применение технологии аутентификации вроде Network Admission Control (NAC) шифрования;
  • поддержка виртуальных частных сетей с шифрованием трафика.

На этих мощных технологиях базируется концепция Cisco Self-Defending Network (сеть, которая сама защищается), и которая предусматривает многоуровневую защиту, возможность обнаружения и предупреждения угроз безопасности, а также адаптацию к ним.

Компания Cisco предлагает полный спектр сетевых продуктов, с которыми можно построить стратегическую платформу для обмена данными, защиты инфраструктуры, а также для поддержки голосовых и беспроводных служб. Для того чтобы помочь вам получить максимальную пользу от этих продуктов, нами разработан план развития интеллектуального бизнеса (Smart Business Roadmap) для малых и средних предприятий. Этот план обеспечивает структурированный подход к поиску проблемных мест и определение технологий, которые помогут вам поднять свой бизнес на новый, более качественный уровень.

Не получили ответ на свой вопрос? Предложите авторам тему.

Маршрутизация и коммутация Коммутация - экономичное продвижение пакетов на основании локального адреса (MAC-адрес, номер виртуального канала) 1.Обеспечивается продвижение пакета между «соседями»: -одной локальной сети (не разделенной маршрутизаторами) -по каналу «точка-точка» глобальной сети 2.Таблицы коммутации небольшого размера – учитываются только адреса активно взаимодействующих «соседей» 3.Пакет при продвижении не модифицируется – экономия действий, стоимость скорости




Маршрутизация Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт 1 3 Проверка контрольной суммы заголовка IP-пакета Отдельный процесс -построение таблицы маршрутизации по RIP, OSPF или BGP Поиск в таблице маршрутизации 2 Извлечение IP-пакета из кадра Data IP FCSData MAC2 IP 1 Прием в буфер, проверка контрольной суммы канального уровня FCSData MAC2 IP 5 Подсчет КС кадра, формирование кадра и передача на выходной порт FCSData MAC7 IP ROUTER


Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов Порт 3 Порт 2 Порт 1 Порт 4 Порт 3 Порт Новый виртуальный канал Пакет Setup Адрес узла Адрес назначенияПорт Таблица маршрутизации Входная метка Входной порт Выходная метка Выходной порт Таблица коммутации Порт 1


Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт 1 Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт DLCI Кадр Виртуальный канал


Коммутация в глобальных сетях - техника виртуальных каналов Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт 1 Порт 4 Порт 3 Порт 2 Порт К1К2 Таблица коммутации К Входная метка Входной порт Выходная метка Выходной порт


Сравнение коммутаторов и маршрутизаторов Коммутаторы + Работают на канальном уровне, прозрачны для протоколов верхнего уровня + Быстрые устройства - обрабатывают кадры со скоростями, близкими к предельным (wire speed) Не могут фильтровать трафик для защиты от несанкционированного доступа или ошибок (широковещательный шторм) Не могут объединять сети с разными технологиями


Маршрутизаторы + Способны объединять сети с разными технологиями (составные сети) + Защищают и изолируют сети от проблем в одной из сетей (широковещательный шторм, нежелательный доступ) + Осуществляют баланс и приоритезацию трафика - Обрабатывают пакеты медленней, чем мосты (количество этапов при обработке больше в 2- 3 раза)


Концентраторы 1.Рабочие группы – 10 Мбит/с, standalone, $8-10 за порт 2.Рабочие группы – 100 Мбит/с, standalone, $15-20 за порт 3.Стековые – 10 Мбит/с, Примерная стоимость сетевых устройств 1.Gigabit Ethernet TP - $200 2.Gigabit Ethernet FO - $ /100 TP – $20-30 Сетевые адаптеры


Коммутаторы 3 уровня Порты 10/100 TP с поддержкой QoS – $250 – 300 Порты GE TP - $1000 Порты GE SX - $2000 Коммутаторы 2 уровня 1.10 Мбит/с Standalone – $ /100 TP Standalone – $30 – Стековые 10/100 - $


Пути преодоления недостатков маршрутизаторов и коммутаторов 1. Отказ от маршрутизации - «плоские» сети плохо масштабируются: любой ошибочный трафик может парализовать сеть - популярность IP не допускает такого решения 2. Ускорение работы маршрутизаторов за счет тесной интеграции с коммутаторами - уменьшение числа промежуточных операций маршрутизаторов NHRP, MPOA - совмещние функций маршрутизации и коммутации в одном устройстве - MPLS 3. Ускорение выполнения операций маршрутизации - отделение функций продвижения от составления таблиц маршрутизации (управление) - использование ASIC для быстрого продвижения (forwarding & filtering в силиконе – рутинные операции, топология и построение таблиц – в универсальном CPU)






Взаимодействие слоев маршрутизаторов и коммутаторов в современных сетях Ускоренная маршрутизация - пакет передается маршрутизатору, ближайшему к адресу назначения – один хоп между маршрутизаторами Происходит «прокол» сети коммутаторов до ближайшего к узлу назначения маршрутизатора




1 вариант – использование PVC Создается полносвязная (mesh) топология – каждый маршрутизатор связан PVC с каждым Недостаток – плохо масштабируемая сеть – слишком много виртуальных каналов, трудно поддерживать и модифицировать Сети с виртуальными каналами




1 вариант – использование PVC – логическая структура Пример конфигурирования Сети с виртуальными каналами interface fr0/0 ip address ip ospf network encapsulation frame-relay neighbour frame-relay map ip interface fr0/1 ip address ip ospf network encapsulation frame-relay neighbour frame-relay map ip




2 вариант – использование SVC Каждый маршрутизатор может связяться с каждым – установив SVC и разорвав соединение, когда данные долго не поступают в данном направлении. Аналог полносвязных PVC, лучше масштабируется Недостаток – долгое время установления соединения Плохо для кратковременных потоков Сети с виртуальными каналами


Net вариант – использование SVC Пример конфигурирования Сети с виртуальными каналами Router A Router C Router B net atm11.111… atm33.33……33 Логический интерфейс atm33.33…… Atm22.22…..22 Логический интерфейс


2 вариант – использование SVC Пример конфигурирования (продолжение 1) Router A Interface ATM0/0 ip address map-group a Atm nsap-address Router ospf 1 network area 0 neighbour Map-list a ip atm-nsap Сети с виртуальными каналами


2 вариант – использование SVC Пример конфигурирования (продолжение 2) Router B Interface ATM0/0 ip address map-group a Atm nsap-address Router ospf 1 network area 0 neighbour Map-list a ip atm-nsap Сети с виртуальными каналами


2 вариант – использование SVC Пример конфигурирования (продолжение 3) Router C Interface ATM0/0.1 ip address map-group a Atm nsap-address Interface ATM0/0.2 ip address map-group b Atm nsap-address Router ospf 1 network area 0 neighbour neighbour Map-list a ip atm nsap-address Map-list b ip atm nsap-address


Основная проблема SVC - как определить канальный адрес ближайшего к адресу назначения маршрутизатора: -без ручного конфигурирования всех соседей -с учетом логической структуризации (неполносвязности) сети коммутаторов (VLAN в локальных сетях, ELAN – в сетях АТМ) 32

Технология IP Switching компании Ipsilon - тесная интеграция IP с АТМ IP-маршрутизация АТМ-коммутация IP-маршрутизация АТМ-коммутация IP-маршрутизация АТМ-коммутация IP-маршрутизация АТМ-коммутация Долговременный поток Кратковременный поток Значения VPI/VCI в коммутаторах расставляет специальный протокол распределения меток, работающий по указаниям IP Метки могут быть расставлены заранее - перед передачей данных


Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3
1 КОММУТАЦИЯ ТЕЛЕКОМУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ 4
1.1 Понятие коммутации. Классификация коммутаций 4
1.2 Коммутация каналов 4
1.3 Коммутация с промежуточным хранением 6
2 МАРШРУТИЗАЦИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ 10
2.1 Сущность и цели маршрутизации 10
2.2 Способы и методы маршрутизации 11
3 ПРИМЕНЕНИЕ ПОДПРОГРАММ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ НА ЯЗЫКЕ ASSEMBLER 14
3.1 Условие задачи 14
3.2 Блок-схемы алгоритма 14
3.3 Текст программы на языке Assambler с подробными комментариями 15
3.4 Результат работы программы 18
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 21

ВВЕДЕНИЕ

В наше время миллионы людей используют Internet в повседневной жизни и это число непрерывно растёт. Современные технологии позволяют использовать сети связи не только для обычного просмотра web - страниц и отправки электронных писем, но и для передачи голоса и видео. Трафик пакетных данных достиг таких объёмов, что для телекоммуникационных компаний любого типа он стал заметным источником доходов. С целью увеличения прибыли операторы стараются повысить эффективность использования сети, а значит, методы маршрутизации и коммутации сетей приобретают все большую значимость. Максимальный коммерческий эффект от сети не может быть получен без рационального использования всех сетевых ресурсов - в первую очередь маршрутизаторов и каналов связи. Функционирование пакетной сети можно считать эффективным только тогда, когда каждый ресурс загружен, но не перегружен.
Несколько лет назад услуги телевидения и телефона предоставлялись пользователям по различным сетям доступа. В конце 90-х - начале 2000 года в телекоммуникации начался новый этап развития индустрии, а именно конвергенция трафика. Теперь по одним и тем же сетям доступа пользователи могут получать услуги и телевидения, телефонии, доступа в Internet и др. виды сервисов. Однако методы маршрутизации и коммутации, которые применялись для трафика единственного типа сервиса, стали неэффективными для трафика пакетов различных сервисов. Поэтому в настоящее время коммутация и маршрутизация телекоммуникационных систем являются актуальными темами для изучения.
Целью курсовой работы является изучение таких понятий, как «коммутация» и «маршрутизация» в телекоммуникационных системах, их классификаций, а также способов и методов их реализации.
Задачи курсовой работы:
1. Раскрыть понятие «коммутации» и «маршрутизации»
2. Выявить сущность и цели данных процессов
3. Изучить методы и способы коммутации и маршрутизации
4. Применить навыки, полученные на занятиях, на практике.
Объектами исследования являются процессы коммутации и маршрутизации в телекоммуникационных системах.
Предмет исследования - цели, методы и способы коммутации и маршрутизации.

1 КОММУТАЦИЯ ТЕЛЕКОМУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1 Понятие коммутации. Классификация коммутаций

Коммутация - процесс соединения абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы. Она является жизненно важным элементом связи абонентских систем (АС) между собой и с центрами управления, обработки и хранения информации в сетях. Узлы сети подключаются к некоторому коммутирующему оборудованию, избегая таким образом необходимости создания специальных линий связи. Коммутируемой транспортной сетью называется сеть, в которой между двумя (или более) конечными пунктами устанавливается связь по запросу. Примером такой сети является коммутируемая телефонная сеть (Рисунок 1). Существуют следующие методы коммутации:
- коммутация цепей (каналов);
- коммутация с промежуточным хранением, разделяемая на коммутацию сообщений и коммутацию пакетов.

Рисунок 1 - Коммутация абонентов через сеть транзитных узлов

1.2 Коммутация каналов

При коммутации каналов (цепей) между связываемыми конечными пунктами на протяжении всего временного интервала соединения обеспечивается обмен в реальном масштабе времени, причем биты передаются с неизменной скоростью по каналу с постоянной полосой пропускания (Рисунок 3,4).
Преимущества метода коммутации цепей:
- ........

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Прогопедия - энциклопедия языков программирования [Электронный ресурс]: Assembler - язык программирования низкого уровня. - Режим доступа:
2. Учеба - Легко - крупнейший портал по учебе [Электронный ресурс]: Вычислительны системы, сети и телекоммуникации: Коммутация и маршрутизация телекоммуникационных систем. - Режим доступа:
3. Siblec.ru - Банк лекций [Электронный ресурс]: Лекции по сетям связи и системам коммутации: Методы коммутации в телекоммуникационных сетях. - Режим доступа:
4. Студопедия - лекционный материал для студентов [Электронный ресурс]: Коммутации в телекоммуникационных системах. - Режим доступа:
5. MyShared.ru - крупнейшая база готовых презентаций с возможностью предпросмотра [Электронный ресурс]: Презентация на тему: Телекоммуникационные системы. Основные сведения. - Режим доступа:
6. Distanz.ru - сетевая система обучения [Электронный ресурс]: Телекоммуникационные системы. Коммутация в сетях. Маршрутизация пакетов в сетях. - Режим доступа:

Бизнес-сеть позволяет каждому сотруднику компании подключаться к другим сотрудникам, клиентам, бизнес-партнерам, важным приложениям, а также к Интернету. Преимущество сети заключается в том, что всем участникам вашей группы можно предоставить совместный доступ к информации и приложениям. Обратите внимание на следующие факторы:

  • Где размещается программное обеспечение компании? В сети.
  • Как осуществляется совместный доступ к важным презентациям для различных членов вашей команды? Посредством сети.
  • Каким образом вы подключаетесь к Интернету для просмотра важных презентаций? Посредством вашей сети.
  • Как передаются важные сообщения для ваших сотрудников и партнеров? Через сеть.

Что такое маршрутизация и коммутация?

Принцип работы сети заключается в соединении компьютеров и периферии с помощью двух компонентов оборудования: коммутаторов и маршрутизаторов. Эти два компонента позволяют устройствам, подключенным к вашей сети, взаимодействовать друг с другом и с другими сетями.

Хотя маршрутизаторы и коммутаторы выглядят весьма схоже, в сети они выполняют совершенно разные функции:

Коммутаторы используются для соединения группы устройств в одной сети в рамках здания или территории. Например, коммутатор может соединить компьютеры, принтеры и серверы, создавая сеть общих ресурсов. Коммутатор может работать в качестве контроллера, позволяя различным устройства предоставлять общий доступ к информации и взаимодействовать с другими устройствами. Благодаря предоставлению общего доступа к информации и распределению ресурсов коммутаторы экономят ваши средства и повышают производительность.

Существует два основных типа коммутаторов : управляемые и неуправляемые.

Неуправляемые коммутаторы работают по стандартной схеме и не позволяют вам вносить изменения в эту схему. В оборудовании для домашних сетей зачастую используются неуправляемые коммутаторы.

Управляемый коммутатор предоставляет доступ для его программирования. Это обеспечивает более высокую гибкость, поскольку коммутатор можно контролировать и настраивать локально или удаленно для управления передачей трафика по сети и доступом к вашей сети.

Маршрутизаторы используются для связывания нескольких сетей вместе. Например, можно использовать маршрутизатор для подключения сетевых компьютеров к Интернету, предоставляя таким образом общий доступ в Интернет для множества пользователей. Маршрутизатор может работать в качестве диспетчера, выбирая оптимальный маршрут для передачи вашей информации и обеспечивая ее быстрое получение.

Маршрутизаторы анализируют данные, отправляемые по сети, изменяют метод упаковки данных и отправляют их в другую сеть или в другой тип сети. Они соединяют ваше предприятие с внешним миром, защищают вашу информацию от угроз безопасности и способны даже определять, какие компьютеры получают приоритет над другими.

В зависимости от коммерческих и сетевых планов можно выбирать маршрутизаторы, поддерживающие различные функции. В число этих функций могут входить следующие:

Сеть IP-телефонов : объедините корпоративную компьютерную и телефонную сеть, используя технологии голосовой связи и конференций, чтобы упростить и унифицировать ваши коммуникации
Межсетевой экран : специализированное программное обеспечение, которое анализирует входящие данные и защищает вашу бизнес-сеть от атак
Виртуальная частная сеть(VPN) : метод предоставления удаленным сотрудникам безопасного удаленного доступа к сети.

Использование маршрутизации и коммутации на предприятиях

Маршрутизаторы и коммутаторы являются структурными элементами всех бизнес-коммуникаций, от передачи данных до голосовой связи и от видеосвязи до беспроводного доступа Они способны увеличить чистую прибыль компании благодаря повышению производительности, сократить эксплуатационные расходы и повысить уровень безопасности и обслуживания клиентов. В частности, маршрутизаторы и коммутаторы поддерживают:

Общий доступ к приложениям

  • Повысьте производительность сотрудников
  • Предоставьте персоналу доступ к бизнес-приложениям

Использование технологий маршрутизации и коммутации позволяет вашему персоналу, даже расположенному в других офисах, получать аналогичный доступ ко всем вашим бизнес-приложениям, сведениям и инструментам. Постоянное подключение всех сотрудников к одинаковым инструментам позволяет повысить производительность персонала. Маршрутизация и коммутация также позволяет предоставлять доступ к расширенным приложениям и использовать такие сервисы, как IP-телефония, видеоконференции и беспроводные сети.

Ускорение доступа к информации

  • Следите за событиями на предприятии
  • Управляйте приложениями эффективно

Точная и своевременная информация крайне важна для принятия целесообразных бизнес-решений. Маршрутизация и коммутация обеспечивают отличный обзор бизнес-информации в режиме реального времени и предоставляют звуковую основу для эффективного принятия решений.

Улучшение обслуживания клиентов

  • Повысьте оперативность реагирования на заявки клиентов
  • Предоставляйте упрощенный доступ к информации клиентов

Современные клиенты ожидают быстрого реагирования и персональных услуг при любом взаимодействии с вашим бизнесом, производится ли оно посредством телефона, электронной почты или веб-сайта. Быстро реагирующая и надежная сеть абсолютно необходима, чтобы обеспечить вашим сотрудникам быстрый доступ к информации клиентов и позволить им оперативно и разумно реагировать для выполнения требований клиентов.

Сокращение эксплуатационных расходов

  • Предоставляйте высокоскоростной доступ в Интернет
  • Предоставляйте общий доступ к офисному оборудованию для сокращения затрат

Технологии маршрутизации и коммутации могут оказать положительное влияние на чистую прибыль компании. Вы можете сэкономить средства путем предоставления общего доступа к оборудованию, например, к принтерам и серверам, и сервисам, например, к доступу в Интернет. Надежная сеть также развивается вместе с вашим предприятием, позволяя не производить замену по мере роста потребностей.

Улучшенная защита

  • Уменьшите риски

Защитите важную бизнес-информацию. Поскольку высокоскоростные подключения к Интернету всегда включены, вы можете быть уязвимы для угроз безопасности. Вирусы, шпионское ПО, Интернет-атаки, атаки по электронной почте и другие вопросы безопасности представляют реальную угрозу. Установив сетевое решение с коммутаторами и маршрутизаторами, вы можете защитить важные бизнес-данные. Например, маршрутизаторы могут защитить вашу сеть с помощью встроенного межсетевого экрана и системы предотвращения вторжений (IPS) - специализированного ПО, которое анализирует входящие данные и защищает от атак.

Использование удаленных подключений

  • Выполняйте работу из любой точки
  • Предоставьте защищенный удаленный доступ для мобильных работников

Глобализация изменила наши методы работы. Виртуальные группы, мобильные работники и сотрудники, работающие на дому, постоянно нуждаются в общем доступе к информации. Современным предприятиям требуются сети, которые способны соединять сотрудников, поставщиков, партнеров и клиентов независимо от их местоположения: в том же городе или на другой стороне земного шара. С использованием удаленного подключения через VPN сотрудники могут получать безопасный доступ к корпоративным ресурсам и инструментам, работая более производительно.

Начало работы с маршрутизацией и коммутацией

После осознания методов, с помощью которых технологии маршрутизации и коммутации способны помочь вашему бизнесу, следующим шагом является определение наличия правильной платформы для удовлетворения потребностей вашей компании. В следующем списке перечислены соображения, с рассмотрения которых можно начать работу.

Качество существующего оборудования

Сетевые продукты, предназначенные для клиентов или домашнего пользования, не способны выдержать гонку и выполнять задачи, обусловленные развитием предприятия. Например, эти продукты могут быть неспособны обрабатывать трафик или предоставлять качественную передачу звука, видео или беспроводную связь, а также могут требовать индивидуального управления каждым устройством. Маршрутизаторы и коммутаторы бизнес-класса предоставляют компании надежную связь и обеспечивают экономию благодаря общему доступу к оборудованию.

Гибкость

Инвестируйте вложения в сеть, которая способна развиваться со временем, чтобы вы могли добавлять функции и возможности, когда таковые потребуются компании. В число дополнений могут входить новые приложения, например, для видеонаблюдения, IP-телефонии, интегрированной системы обмена сообщения и беспроводной связи.

Легкое подключение

Убедитесь, что ваше оборудование для маршрутизации и коммутации можно легко устанавливать, использовать и администрировать. Например, коммутаторы со встроенным источником питания позволяют размещать такое оборудование, как беспроводные точки доступа и IP-телефоны, в любых точках, где присутствуют настенные сетевые разъемы. Это избавляет вас от проблем и затрат на установку дополнительных электрических розеток и проводов для питания устройств.

Надежность

Бизнес-кризисы бывают различными - от сбоев электропитания до ураганов, включая все промежуточные варианты. Способность вашей организации обеспечивать нормальную работу во время кризисов может основываться на надежности вашей сети. Сеть, специально разработанная для обеспечения высокой надежности и избыточности, предоставит необходимую гарантию того, что ваш бизнес будет продолжаться.

Есть вопросы?
Обращайтесь в "Аквилон-А", чтобы узнать подробности и получить именно то, что вам требуется.