Курсовая - Вариант 19+. 1 Принципы построения ip сети и требования по предоставлению качества услуг 7
 Скачать 429.32 Kb.
|
3 Технические решения для реализации IP сети3.1 Технология абонентского доступа в IP сетиDOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specifications) обозначает стандарт передачи данных по телевизионному кабелю, который был принят в 98 году. Данный стандарт в оригинале предполагает передачу данных до 42/38 Мбит/с в даунстриме (к пользователю) и до 10/9 Мбит/с в апстриме (от пользователя). Стандарт подключения абонентов к сети по коаксиальному кабелю использует downstream-канал, то есть осуществляется сверху вниз. Общая схема имеет вид, показанный на рисунке 8, где CMTS – это оконечная система кабельного модема. Иными словами, это модем оператора, с которым соединяются пользовательские устройства. Он кодирует и модерирует потоки данных, переводя их в нужный диапазон частот. Такая схема предполагает раздачу интернета через главный модем, CMTS, всем подключенным абонентам одновременно. Версий DOCSIS существует несколько: DOCSIS 1.0; DOCSIS 1.1; DOCSIS 2.0; DOCSIS 3.0; DOCSIS 3.1; DOCSIS 3.1 FD; и EURODOCSIS [15]. Различия между видами определяются критериями качества обслуживания (QoS), емкостью потока, модуляциями, помехоустойчивостью. EuroDOCSIS – адаптация стандарта под европейскую сетку частот. Самый первый стандарт предполагал передачу данных со скоростью не более 42 Мбит/с, а в обратном направлении – до 10 Мбит/с. Асимметричность канала существовала и в последующие годы, при выпуске обновлений. Только в последней версии спецификации удалось выровнять скорость потоков. Начиная с DOCSIS 3,0 скорость передачи данных увеличили до 170 Мбит/с по прямому каналу и до 122 Мбит/с по обратному. В регламенте версии 3.1 прописана скорость прямого канала до 10 Гбит/с, а обратного – до 1 Гбит/с. Эти значения существенно превосходят предыдущие спецификации. Кроме того, стандарт предусматривает снижение энергоемкости при помощи средств управления энергопотреблением. Такой подход делает индустрию передачи данных по коаксиальным кабелям более экономичной. Поправка спецификации 3.1 FD еще не внедрена в коммерческое использование. Считается, что она сделает кабельный интернет более привлекательным для пользователей за счет выравнивания скоростей прямого и обратного каналов передачи данных – на обоих направлениях 10 Гбит/с [16]. Проектируемая сеть должна обеспечивать хорошее качество услуг, т.е. должны соблюдаться следующие параметры: для VoIP – время задержки пакета между двумя соседними маршрутизаторами не более 10 мс, вероятность потерь не более 3 %, а для IPTV – время задержки пакета не более 150 мс, вероятность потерь не более 1 %. 3.2 Выбор протокола маршрутизации для IP сетиПротоколы динамической маршрутизации позволяют маршрутизаторам IP-сетей автоматически создавать таблицы оптимальных маршрутов и динамически модифицировать их в соответствии с изменениями, происходящими в топологии сети. Для определения эффективного протокола маршрутизации, который бы удовлетворял требованиям нашей сети, необходимо провести сравнительный анализ наиболее известных протоколов динамической маршрутизации. Протоколы маршрутизации делятся на два основных класса: протоколы внутренних шлюзов (Interior Gateway Protocols — IGP) протоколы внешних шлюзов (Exterior Gateway Protocols — EGP). Протоколы класса IGP разрабатывались для обмена информацией о сетях и подсетях между внутренними маршрутизаторами одной автономной системы (Autonomous System — AS), т.е. между маршрутизаторами, находящимися под единым административным управлением, и использующими один протокол маршрутизации. Протоколы EGP разрабатывались для обмена маршрутной информацией между пограничными маршрутизаторами различных автономных систем. Доминирующим EGP-протоколом сегодня является протокол граничной маршрутизации версии 4 (Border Gateway Protocol version 4 — BGP-4). Данный протокол применяется для обмена маршрутной информацией между AS сети Internet. Рассмотрим наиболее распространенные протоколы: 1. RIP. Протокол RIP основан на дистанционно-векторном алгоритме и в большинстве реализаций использует самую простую метрику, а именно количество промежуточных машрутизаторов до сети назначения. Главное достоинство протокола – это легкость конфигурирования, не требующая высокой квалификации обслуживающего персонала. Протокол является открытым и поддерживается практически всеми производителями сетевого оборудования. Основные недостатки протокола – это медленная сходимость и большой объем служебного трафика. Что в свою очередь ограничило область применения протокола сетями с количеством маршрутизаторов не более пятнадцати. В протокол RIP версии 2 добавлена поддержка маски переменной длины, мультикастинговая рассылка вместо широковещательной и средства защиты при обмене маршрутной информацией в виде аутентификации по ключу MD5 и открытого текста. В новой версии протокола Riping организована поддержка протокола IPv6. 2. EIGRP. Протокол EIGRP компании Cisco Systems – это улучшенная версия исходного протокола IGRP. Протокол является гибридным и основан на алгоритме обновления Diffusing-Update Algorithm (DUAL). Он совмещает в себе лучшие стороны дистанционно-векторных протоколов и протоколов состояния каналов связи. Все рассылки протокола являются мультикастными или индивидуальными. Для повышения масштабирумости протокола в него добавлена поддержка масок подсетей переменной длины и возможность объединения машрутов. Маршруты делятся на внутренние и внешние — полученные от других протоколов маршрутизации или записанные в таблицы статически. В последних версиях EIGRP имеются средства защиты, не позволяющие злоумышленникам дописывать элементы в таблицу маршрутизации, и аутентификация по ключу MD5. Кроме того, в настоящее время для EIGRP разрабатывают средства поддержки IPv6, так что этот протокол будет развиваться в дальнейшем. Протокол хорошо совместим с IGRP, а также с RIP Основным недостатком EIGRP, как и его предшественника, является закрытость и реализация только на оборудовании Cisco Systems. 3. OSPF. Наиболее универсальным и гибким в настройке протоколом динамической маршрутизации в корпоративных сетях на сегодняшний день является открытый протокол выбора первого кратчайшего пути (Open Shortest Path First Protocol – OSPF). Протокол изначально был направлен на работу в больших сетях (до 65536 маршрутизаторов) со сложной топологией. Он основан на алгоритме состояния каналов связи и обладает высокой устойчивостью к изменениям топологии сети и быстрой сходимостью. При выборе маршрута используется метрика пропускной способности составной сети. Протокол может поддерживать разные требования IP-пакетов на качество обслуживания посредством построения отдельной таблицы маршрутизации для каждого из этих показателей. Протокол обладает и другими достоинствами, полезными в крупных современных сетях. К ним относятся возможность балансировки нагрузки между каналами с равными метриками и средства аутентификации как по нешифрованному паролю, так и по шифрованному (путем добавления к пакету дайджеста ключа и тела пакета по алгоритму MD5). Нумерация пакетов исключает их повторяемость и таким образом возможность повторной атаки. Открытость протокола определяет его поддержку практически всеми производителями сетевого оборудования, реализации в ПО под все популярные ОС (например, для Unix-подобных ОС — пакеты Zebra, Quagga и др.), а также непосредственную интеграцию в ряд ОС (например, Windows 2000 Server и выше, OpenBSD, Cisco IOS, Solaris 10 и т.д.). Протокол совместим с RIP. К недостаткам прокола следует отнести высокую вычислительную сложность и, следовательно, высокие требования, предъявляемые к ресурсам маршрутизатора. Вычислительная сложность OSPF растет с увеличением размеров сети. Поэтому для увеличения масштабируемости протокола применяется разделение сети на логические области, соединенные магистральной областью. Внутренняя топологическая информация между областями не предается. Сокращению размеров таблиц маршрутизации и снижению служебного трафика при обновлении топологической информации служит возможность объединения нескольких адресов сетей в один при обнаружении у них общего префикса, и замена широковещательных рассылок мультикастинговыми. С целью экономии ІР-адресов в соединениях типа «точка – точка» между маршрутизаторами назначать конечным точкам адреса не обязательно. Платой за эти преимущества является сложность конфигурирования и необходимость тщательного предварительного планирования сети для ее оптимальной работы. 4. IS-IS. Протокол IS-IS основан на алгоритме состояния каналов связи и является предшественником OSPF. В настоящее время данный протокол редко применяется в корпоративных сетях, из-за полного превосходства над ним протокола OSPF, который, по сути, является усовершенствованным IS-IS. К недостаткам протокола относится его неспособность поддерживать маски подсетей переменной длины, объединять маршруты, а также широковещательный характер рассылок соседним маршрутизаторам. Все это отрицательно влияет на скорость сходимости, нагрузку маршрутизаторов и загруженность линий связи. 5. BGP-4. Протокол BGP создавался как внешний для организации маршрутизации между автономными системами в глобальной сети Internet. В настоящее время в Internet используется 4-я версия протокола BGP-4. Хотя протокол относится к внешним протоколам маршрутизации, его иногда применяют и для внутренней маршрутизации. BGP является протоколом, ориентирующимся на вектор расстояния. Но, в отличие от RIP и IGRP протокол BGP не требует периодического обновления всей маршрутной таблицы. Обмен полными таблицами выполняется между маршрутизаторами только при их начальном подключении. В дальнейшем отсылаются только сообщения об обновлениях в таблицах, причем только тем маршрутизаторам, которые явно указаны в качестве соседних. В одном обновлении BGP-4 может быть объявлено об одном новом маршруте или аннулировании нескольких переставших существовать. Все это способствует снижению служебного трафика. Метрика BGP представляет собой произвольное число единиц, характеризующее степень предпочтения конкретного маршрута, и устанавливаются администратором сети, в основном исходя из соображений договорных и финансовых предпочтений, возможно, из учета других факторов. Протокол совместим с RIP и OSPF. Сравнение рассмотренных протоколов представлено в таблице 3.1. Таблица 3.1 – Сравнительная таблица основных характеристик протоколов динамической маршрутизации
Продолжение таблицы 3.1
Сравнительная характеристика показывает, что наиболее совершенными внутренними протоколами динамической маршрутизации являются OSPF и EIGRP. Однако предпочтения отдается протоколу OSPF, поскольку протокол EIGRP работает только на оборудовании Cisco System. |