1-ж>

f.taeti

1й К.

§

о о.

J! S о m

I =СЙ m . о

. CD

CI J >ir-

i ш a. K o

£>3 s

---1.

I I I I 1

Q. =C

1 Ш в:

ffl о

§

CD Q. >

Q. 6

CM CO

6 Q-

вспомогательные протоколы: получения собственных идентификаторов - ВООТР, времени - NTP (Network Time Protocol), диагностики - Echo и информации о системе - Finger.

В середине 1990-х годов активно внедрялись услуги, базирующиеся на технологии WWW (World Wide Web), основанной на протоколе передачи гипертекста (Hypertext Transfer Protocol, HTTP) с использованием URL (Universal Resource Locator) и URN (Universal Resource Names).

Сегодня популярны услуги пакетной IP-телефонии на базе протоколов SIP (Session Initiation Protocol), RTP (Real-time Transport Protocol),-RTCP (Real-rime Transport Control Protocol), рекомендаций H.323 и др.

Особое место в стеке занимают протоколы мониторинга и управления:

- SNMP (Simple Network Management Protocol);

- RMON (Remote Monitoring).

С помощью этих протоколов отслеживают состояние сети и провог дят ее администрирование.

Для сетевого взаимодействия большинство приложений пользуют--ся услугами протоколов транспортного уровня TCP и UDP. Протокол TCP гарантирует надежную полнодуплексную передачу сегментов данных с предварительным установлением логического соединения. Протокол датаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol) обеспечивает передачу датаграмм без установления соединения, что не гарантирует их доставку.

Передачу пакетов между сетями различной архитектуры обеспечивает основной протокол стека - IP. Датаграммный протокол IP не гарантирует надежной передачи пакетов, что, однако, увеличивает пропускную способность при передаче данных через множество сетей.

На сетевом уровне также используются:

- диагностический протокол ICMP (Internet Control Message Protocol), который передает сообщения узлам сети об ошибках и сбоях в передаче;

- протоколы разрешения проблемы адресов: ARP (Address Resolution Protocol) трансформирует IP адрес в физический адрес узла сети (MAC - адрес станции); RARP (Reverse Address Resolution Protocol) выполняет обратную функцию, т. е. с помощью MAC адреса определяет IP адрес.

Работу сетевого уровня поддерживают ряд протоколов маршрутизации и сигнализации: RIP (Routing Internet Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), EIGRP (Enhanced IGRP), BGP (Border Gateway Protocol), RAP (Routing Access Protocol), RSVP (Resource Reservation Protocol) и др.

Стек протоколов TCP/IP взаимодействует на канальном уровне с большим количеством протоколов и сетевых технологий, которые инкапсулируют пакеты IP протокола. На сегодня вопросам взаимодействия Интернета с друшми сетями посвящено более 290 документов RFC.

Чтобы ВЫЯСНИТЬ, как выполняется передача данных с помощью любой технологии, необходимо рассмотреть следующее:

1) как формируется и распределяется адресное пространство сети;

2) логические характеристики (назначение полей пакетов) основных протоколов IP-технологии;

3) основные процедурные характеристики протоколов, которые обеспечивают нормальное функционирование процесса передачи информации;

4) каким образом решается вопрос определения путей передачи данных от отправителя к получателю, т. е. как маршрутизируются пакеты.

Опуская рассмотрение вопросов 1-3, которые можно найти в литературе [2-4], перейдем к пункту 4.

Методы маршрутизации. Протоколы маршрутизации (см. рис. 3.20) представляют собой наиболее сложную группу протоколов Интернет, которая динамично развивается. Под маршрутизацией понимают решение задачи поиска оптимального пути от отправителя информации к ее получателю. Оборудование, которое решает эту задачу, называют маршрутизаторами (router). В IP-сетях (Интернет и др.) главным параметром маршрутизации является адрес в IP-протоколе. Сеть Интернет организована как совокупность взаимосвязанных между собою автономных систем или доменов (donnalns). Автономная система включает в себя IP-сети, которые имеют единое административное управление и общую политику (стратегию) маршрутизации (policy routing). В пределах домена используются протоколы внутренней (Interior Gateway Protocol, IGP), a между ними протоколы внешней маршрутизации (Exterior Gateway Protocol, EGP).

При рассмотрении маршрутизации выделяют две проблемы: - определение и распространение сведений о маршрутах в

(домене), которые связаны с реализацией политики маршрутиза? . ции и регламентируются алгоритмами вектор-расстояние (distance vector) и состояния каналов (link state); -* продвижение по установленным маршрутам пакетов от отправите-;А;ля к получателю, которое определяется алгоритмами поэтапной маршрутизации (hop-by-hop routing) и маршрутизацией от источника (source specified routing).

Алгоритм вектор-расстояние базируется на том, что каждый объект (маршрутизатор), который принимает участие в маршрутизации, сохраняет в своей базе информацию обо всех адресах сети и метрику - расстояние до получателя информации. Объекты обмениваются между собой маршрутными базами. При принятии решения о маршруте передачи пакета оценивается каждый путь к объекту и выбирается наилучший. Этот алгоритм реализован в протоколах маршрутизации RIP и IGRP.

Алгоритм состояния каналов. Здесь на первом этапе каждый объект формирует топологическую базу (link state database) и строит граф связей сети, который описывает ее топологию с учетом того, что каждая связь (канал) характеризуется своей метрикой. Объекты, обмениваясь базами, обновляют сведения о сетях. На втором этапе объект решает проблему определения оптимального пути к каждой известной ему сети. Этот алгоритм реализован в протоколах OSPF и EIGRP.

Поэтапная маршрутизация. В этом методе каждый маршрутизатор принимает независимое решение о продвижении пакета на основании адреса получателя и информации, которая находится в маршрутной базе.

Маршрутизация от источника. Маршрут формируется отправителем пакета и записывается в каждый пакет, который отправляется в сеть.

Протокол RIP. Протокол RIP - это протокол внутренней маршрутизации, предназначенный для небольших доменов. Первая версия протокола RIP стандартизирована RFC 1058, а вторая - RFC 1722 и др. RIP для передачи сообщений использует протокол UDP (порт 520). Сообщения RIP состоят из IP-адреса сети и числа шагов (маршрутизаторов) к ней. Максимальное количество шагов - 15. В одном сообщении RIP может быть информация о 25 сетях. Маршрутизатор, на котором работает RIP, получая сообщения RIP от других маршрутизаторов, строит свою таблицу маршрутизации, в которой прописаны пути к другим сетям. Обмениваясь RIP сообщениями, маршрутизаторы каждые 30 секунд обновляют свои таблицы маршрутизации и с их помощью выполняют продвижение пакетов по сети.

Недостатки протокола:

- не всегда выбирается самый эффективный маршрут;

- из-за медленной сходимости образуются логические петли и медленно возобновляются таблицы после сбоя в работе маршрутизатора;

- используются широковещательные рассылки большого количества служебной информации (таблицы маршрутизации), которые загружают сеть;

~ ограничен размер домена маршрутизации (15 переходов);

- не работает с адресами подсетей и не различает автономных систем. Протокол OSPF стандартизирован в RFC 1370, 1578, 1793, 1850,

2328. Применяется для внутренней и внешней маршрутизации, используя алгоритм состояния каналов. Может обслуживать автономную систему, которая состоит из нескольких зон. Протокол OSPF значительно эффективнее протокола RIP. Маршрутизатор, на котором работает OSPF, решает проблему оптимизации маршрутов, анализируя граф сети с метрикой, характеризующей качество обслуживания. Основными параметрами метрики являются: пропускная способность, задержка, надежность, а дополнительными - загрузка канала, безо-

пасность. Маршрутизаторы обмениваются сообщениями только при* изменении топологии сети. OSPF быстрее, чем RIP, перестраивает] маршрутную таблицу.

К основным преимуществам OSPF относятся:

- применение групповой передачи коротких сообщений при изменении топологии сети, что снижает непроизводительную загрузку сети;

- поддержка распределения информации по параллельным каналам в зависимости от их пропускной способности, что улучшает работу; сети в целом (более подробно OSPF дано в приложении). * Протоколы IGRP и EIGRP. Эти протоколы разработаны фирмой i

Cisco Systenns и используются для внутренней маршрутизации [18].

IGRP использует алгоритм вектор-расстояние , имеет значительно лучшие характеристики, чем протокол RIP, в частности:

- надежно работает в сетях сложной топологии;

- обладает лучшей, чем RIP, сходимостью; ~

- значительно снижает объем передачи служебной информации;

- распределяет информацию между каналами с одинаковыми метриками.

В метрику протокола входят следующие параметры канала: пропускная способность, задержка, нагрузка, надежность. Эти параметры могут меняться в широких пределах. Например, пропускная способность может изменяться от 1200 бит/с до 10 Гбит/с.

EIGRP - это протокол, который объединяет все преимущества алгоритмов вектор-расстояние и состояния каналов . Протокол реализован на базе алгоритма распределенного обновления - (Distributed Update Algorithnn, DUAL), который позволяет маршрутизатору быстро возобновлять работу после изменения сетевой топологии. Протокол имеет:

- возможность находить соседа;

- алгоритм DUAL;

- усовершенствованный механизм инкапсуляции сообщений в IP.

В первую очередь маршрутизатор определяет достижимость своего соседа - маршрутизатора, который напрямую взаимодействует с ним. Для этого он периодически посылает пакет Hello. Затем алгоритм DUAL по полученной от соседей информации о маршрутах определяет оптимальный маршрут передачи нагрузки, который не является частью петли маршрутизации.

Протоколы EGP и BGP принадлежат к протоколам внешней маршрутизации сети Интернет. С помощью EGP взаимодействуют выделенные маршрутизаторы разных автономных систем, которые собирают информацию о системе с помощью внутренних протоколов маршрутизации.

К недостаткам EGP можно отнести следующее: не используется метрика, т.е. не выполняется интеллектуальная маршрутизация; не;

отслеживается появление петель маршрутов; служебные сообщения имеют большой размер.

В последнее время вместо EGP используют более совершенный протокол BGP, который, в свою очередь, для передачи служебных сообщений использует протокол TCP. Это повышает надежность при взаимодействии между автономными системами, поскольку TCP гарантирует доставку маршрутной информации. BGP полностью исключает недостатки протокола EGP. В качестве метрики используется скорость передачи в канале, его надежность и т.п. На сегодня BGP (третья версия) - это основной протокол сети Интернет, который определяет маршруты к удаленным автономным системам.

3.5.2. Технология АТМ

Технология ATM считается наиболее мультисервисной . Она позволяет достаточно эффективно решать задачи объединения сетей, построенных с использованием различных технологий передачи данных, обеспечения необходимого качества обслуживания и др. Все операторы МРК используют эту технологию (см. табл. 3.1) и основная конкуренция при создании МСС ожидается между технологиями ATM и MPLS [19]. Большинство специалистов предрекают победу MPLS.

Напомним, что в ATM используются пакеты небольшой длины фиксированного размера (53 байта), называемые ячейками, и очень простые функции в транзитных узлах. Обнаружение и исправление ошибок осуществляется только в заголовке. Для содержимого информационных ячеек никакой проверки и восстановления не применяется, и используется передача информации, ориентированная на соединение. Реализация ATM обычно осуществляется аппаратным обеспечением. Все это в сочетании с статистическим мультиплексированием уменьшает время задержек, что особенно важно при передаче трафика реального времени.

Технология ATM предоставляет методы управления трафиком и механизмы качества обслуживания. Это означает, что в сетях ATM могут быть зарезервированы ресурсы, гарантирующие требуемые значения пропускной способности, задержки передачи и уровня потерь ячеек.

Стек протоколов ATM. В стеке протоколов ATM (рис. 3.21) различают следующие уровни: адаптации, ATM и физический. Уровень адаптации ATM (ATM Adaptation layer, AAL) делится на два подуровня конвергенции (Convergence Sub-layer, CS) и сегментации и восстановления (Segnnentation And Reassebly, SAR). Уровень адаптации ATM по сути является интерфейсом между приложениями пользователя и уровнем ATM и обеспечивает поддержку четырех различных групп (классов) приложений.