Коммутация жүйесінің дамуы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министрлігі

Е. А. Бөкетов атындағы Қарағанды Университеті

Реферат

Тақырыбы: Коммутация жүйесіндегі IP технологиялары

Қабылдаған: Бектурганов Ж. С

Орындаған: Бергенқұл Бекзат

Қарағанды 2021

Жоспар

1. Кіріспе

2. Коммутация жүйесінің дамуы

3. Коммутация жүйесіндегі IP технология

4. IP архитектурасы

5. Қорытынды

Әдебиеттер тізімі

ХХ ғасырдың аяғында бұрын-соңды болмаған Даму. ақпараттық және коммуникациялық салалар кең жолақты желілерде мультимедиялық қызметтерді ұсынатын жаңа технологиялардың пайда болуын анықтады. Мұндай технологиялар мен тұжырымдамалар телекоммуникация нарығындағы үлкен өзгерістерді көрсетеді, олардың ішінде мыналарды бөліп көрсетуге болады:кең жолақты желілер мен супер жылдамдықты жаһандық магистральдар базасында жаңа жаһандық желілік инфрақұрылымды құру;

қосымша қызметтер нарығындағы түбегейлі өзгерістер (value added services), онда ұялы байланыс желілері мен Интернет қызметтері басым рөл атқара бастайды;

нарықта "ойыншылардың" жаңа түрлерінің пайда болуы - брокерлер, бөлшек сатушылар және т. б., бұл қатаң бәсекелестікке және қызметтер құнының өзгеруіне әкеледі. Нарықтың жаһандық өзгерістерінің негізі-біріншіден, Интернетті қызмет көрсету ортасы ретінде пайдалану, екіншіден, телекоммуникация нарығын ырықтандыру, оның барлық қатысушылары икемді және тиімді желілік архитектураларды құруда күш біріктіруге мәжбүр. Болашақ желілері үшін басты мәселе-пайдаланушыға мультимедиа қызметтерін сапалы және үнемді ұсыну, мысалы, сұраныс бойынша бейне/аудио (Video / Audio on Demand) . Бұл қазіргі IP желілерінің жоғары өнімділігінен басқа "ақыл-ойы" бар жаңа Желілік архитектураны қажет ететіні анық. Ұлттық және жаһандық тірек магистральдарының негізгі желілік архитектурасы қазір ATM болып табылады. Ол үшін жасалған интеллектуалды қондырмалардың ауқымы өте кең - B-ISDN, B-IN, UMTS және т. б. алайда, аталған технологиялар, біріншіден, негізінен жалпы желілерге тән мәселелерді шешуге бағытталған, екіншіден, IP желілерін ATM желілерімен біріктіруге арналған шешімдерді ұсынбайды. Бұл мәселенің ең тартымды шешімдерінің бірі-Ipsilon Networks жасаған ATM желілері үшін жаңа және өте перспективалы IP коммутация технологиясы. Бұл мақалада IP коммутациясының негізгі қағидаларына қысқаша шолу жасалады және осы технологияның пайда болуының алғышарттары талқыланады. Жаңа Желілік архитектураның пайда болуының ірі провайдерлері мен жалпы желі операторларының алдында сөзсіз туындайтын негізгі мәселелердің бірі-динамикалық маршруттаудың "ақыл-ойы" мен кең жолақты магистральдар арқылы берілу жылдамдығын таңдау. IP маршрутизаторлары үлкен желілерді тиімді басқаруды және сегментациялауды ұсынады, бірақ шектеулі өткізу қабілеттілігін қамтамасыз етеді. Коммутаторлар, керісінше, жоғары өнімділікті қамтамасыз етеді, бірақ IP бағыттаудың "ақыл-ойы" жоқ. Нәтижесінде, бүгінгі таңда IP желілері-бұл жеке бөлінген желілермен немесе Frame relay немесе ATM қосқыштары арқылы қосылған жеке маршрутизаторлардың тіркесімі. Әдетте, ірі IP желілері иерархиялық болып табылады, өйткені олар ғаламдық маршрутизатор магистралімен (national backbone) байланысқан бірнеше аймақтық маршрутизатор желілерінен тұрады. Frame relay немесе ATM технологиясы бойынша салынған желілерді енгізбес бұрын, бірнеше қашықтағы түйіндерді қосу үшін жұлдыз немесе желі топологиясымен арнайы желілер желісін құру қажет болды. "Жұлдыз" топологиясы шығындар тұрғысынан оңтайлы, өйткені ол жаһандық қосылыстардың санын азайтуға мүмкіндік береді, бірақ оны пайдалану кезінде сіз артық сызықтарды Құрбан етуіңіз керек. Қымбат, бірақ одан да сенімді - "желі" топологиясы. Екі жағдайда да, негізгі идея-маршрутизаторларды түйіндердің белгілі бір санына қосу үшін арнайы сызықтарды қолдану. - Сур. 1, ал таңдалған сызықтармен байланысқан төрт маршрутизатордан тұратын қарапайым желінің топологиясы көрсетілген. Мұндай желілер иерархияны енгізу арқылы оңай кеңейеді, бірақ масштабтау қиын. Мұнда "масштабтау" термині желінің өнімділігін оның көлемінің ұлғаюына пропорционалды түрде арттыру мүмкіндігін білдіреді. Мысалы, "толық байланысқан желі" топологиясына сәйкес N түйіндерінен тұратын топты біріктіру үшін n(n-1) /2 бөлінген сызық қажет. Түйіндер неғұрлым көп болса, оларды қосу үшін көбірек сызықтар қажет, сондықтан олардың әрқайсысында маршрутизаторлар мен интерфейстер көп болады, бұл IP желісін құруды қымбатқа түсіреді.

Picture 1(1x1

Жақында Frame relay және ATM технологиялары "толық байланысқан желіні"құру кезінде бөлінген желілерге балама ретінде қарастырыла бастады. Осы технологияларға сәйкес қосылу маршрутизатордан тірек желісіне бөлінген арналарды құруды, содан кейін коммутациялық "бұлттан" басқа маршрутизаторларға тұрақты виртуалды арналарды (тұрақты виртуалды арна - PVC) құруды қамтиды. - Сур. 1, B Frame relay немесе ATM" бұлт " арқылы біріктірілген төрт маршрутизатордан тұратын қарапайым желіні көрсетеді. Алайда, мұндай желілерде бірқатар кемшіліктер бар, олар өз кезегінде интернеттің қарқынды дамуына байланысты олардың мөлшері өскен сайын көрінеді.

Ethernet, FDDI және басқа LAN технологиялары негізінде құрылған желілерден айырмашылығы, ATM және frame relay желілері бірнеше хабар тарату мүмкіндігіне ие емес (non - Broadcast Multiple Access-NBMA) . Мұндай желілердің маршрутизаторларының хабар тарату режимінде жұмыс істей алмауы, Frame relay жағдайында әрбір байланыс идентификаторына (Data Link Connection Identifier - DLCI) және виртуалды жол/виртуалды арна идентификаторларына (Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier - VPI/VCI) қатысты тарату пакеттерінің (мысалы, маршрутты жаңарту басқару пакеттері) қайталануына әкеледі - маршрутизатордың АТМ интерфейсін пайдалану кезінде. Маршрутты жаңарту хабар тарату пакеттерінің қайталануы пайдалы процессор уақытының қысқаруына және NBMA желісінің кіріс арнасының енінің азаюына әкеліп соғады, бұл "толық байланысқан желі" топологиясына сәйкес құрылған кең ауқымды желіні экономикалық емес етеді. Мұндай желіні басқару қиын, кейде іс жүзінде мүмкін емес, өйткені бұл жағдайда n(n-1) /2 DLCI немесе VPI/VCI - ді "қолмен" орналастыру және конфигурациялау қажет, мұндағы n - "бұлтқа"логикалық кіріс саны.

"Толық байланысқан желіге" балама-бұл толық емес желілік топология. Осындай топологияға сәйкес құрылған желіде коммутаторлардың "бұлтын" қоршап тұрған барлық маршрутизаторлар оған қосылған, ал маршрутизаторлар бір-біріне тікелей қосыла бермейді. Бұл тәсілдің мақсаты - қосылулардың артықтығын желідегі PVC санының шектелуіне сәйкес келтіру. Толық емес желілік топологияда маршрутизаторлардың әр жұбы үшін арнайы PVC болуы қажет емес: логикалық түрде қосылмаған маршрутизаторлар "жалпы" маршрутизатор арқылы қосылады, бұл өз кезегінде олардың әрқайсысына PVC арқылы қосылады. Осылайша, бөлінген сызықтардың саны азаяды және VPI / VCI әр түйінге келеді, бұл сайып келгенде маршрутизатордағы тарату жүктемесін азайтады. Алайда жүктеменің азаюы транзиттік маршруттау пункттерінің (router hops) санының артуы және желінің жалпы сенімділігінің азаюы есебінен болып отыр. Бір бұлтқа физикалық қосылған екі маршрутизатор деректерді үшінші маршрутизатор арқылы жіберуге мәжбүр, бұл кідірістің жоғарылауына, желінің күрделенуіне әкеледі және тұтастай алғанда бұл тәсілдің пайдасын жоққа шығаруы мүмкін.

Коммутаторлардың "бұлтын" қамтитын желінің тағы бір проблемасы-IP мультикастинг операциялары (мультикаст, яғни бір уақытта бірнеше пайдаланушыларға деректер ағынын беру) . Мұндай операцияларды тиімді орындау үшін бүкіл желінің топологиясы туралы толық түсінік қажет, өйткені басқаша жағдайда IP мультикастинг пакеттері қайталанбай және бірдей көлік қосылыстары арқылы берілуі мүмкін. Алайда, қосылуға бағытталған жабдықты пайдалану кезінде коммутаторлардың "бұлт" топологиясы оның айналасындағы маршрутизаторларға белгісіз. Сонымен, "толық байланысқан желі" топологиясында "бұлтқа" қосылған әрбір маршрутизатор кез-келген басқа "бұлт" маршрутизаторына барар жолда кем дегенде бір транзиттік пункт бар деп санайды. Осындай маршрутизаторға келетін және әртүрлі "бұлт" нүктелеріне қосылған бірнеше түйіндерге арналған мультикаст пакеттері келіп түскен сайын, бұл пакеттер қайталанады (сурет. 2, б) . Маршрутизаторлар желісі жағдайында қайталау ақылға қонымды болады (сурет. 2, а) .

Picture 2(1x1)

IP коммутация архитектурасы

Ipsilon Networks IP маршрутизаторларының масштабталуы мен функционалдығын немесе жоғары жылдамдықты қосқыштардың өнімділігін жоғалтпай, жалпы желі операторлары мен интернет провайдерлеріне үлкен IP желілерін құруға мүмкіндік беретін IP маршрутизациясымен жоғары жылдамдықты коммутация технологиясын біріктірудің бірегей әдісін жасады. Бұл әдіс екі идеяға негізделген:

IP-маршруттау ATM коммутаторларын басқаратын Ipsilon бағдарламалық жасақтамасының көмегімен ATM коммутациялық жабдығының үстінен жүзеге асырылуы мүмкін;

IP пакеттерін олардың жалпы сипаттамаларына байланысты түрлерге жіктеуге болады.

Осы позицияларға сүйене отырып, Ipsilon IP маршруттауды және жоғары жылдамдықты коммутацияны біріктіріп, желілік құрылғылардың жаңа класын-IP қосқыштарын (IP Switch, IPS) құрды. Бұл құрылғылар ағынның түріне байланысты стандартты IP бағыттауды (hop - by-hop) немесе ATM қосқышы арқылы пакеттік бағыттау режимдерін динамикалық түрде ауыстыра алады. -

Сур. 3

IP қосқышының негізгі компоненттерін көрсетеді. Ipsilon қосылыстарға бағытталған сигнал алмасу протоколдарын (SSCOP, Q. 2931 және т. б. ), сондай-ақ бағыттау және көпір протоколдарын (мысалы, LANE, PNNI, MPOA, NHRP) IP бағыттау протоколдарына (мысалы, Rip, OSPF, BGP) ауыстырады, олар бүгінде Internet-Тегі Де-Факто стандарттары болып табылады.

PS жоғары жылдамдықты ATM коммутациялық механизмінен (ATM switching fabric) және IPSC контроллерінен (IP Switch Controller) тұрады. IPSC-бұл Ipsilon бағдарламалық жасақтамасы бар PCI шинасымен жабдықталған Intel Pentium Pro процессорына негізделген стандартты станция. IPSC тікелей IPSC-ге орнатылған желілік интерфейс картасы арқылы төменгі коммутатор порттарының біріне қосылған сыртқы құрылғы немесе ішкі, ATM коммутациялық механизміне біріктірілген құрылғы болуы мүмкін. IPSC-де орнатылған Ipsilon барлық IP бағыттау функцияларын орындайды (RIP, OSPF және DVMRP сияқты стандартты протоколдарды қолдауды қоса) және ағындарды жіктеу алгоритмдерін қамтиды. Төменгі коммутатор-бұл gsmp (General Switch Management Protocol) протоколын қолдайтын және сәйкесінше IPSC басқаратын стандартты ATM коммутаторы.

IP коммутациясын құру кезінде Intel жабдықтарын тиімді пайдалану мақсаты тек трафиктің аз ғана бөлігін өткізу және жүктеменің көп бөлігін ATM коммутаторына ауыстыру арқылы жүзеге асырылды. IPS байланысты ATM коммутаторының барлық артықшылықтарын пайдалана алуы үшін IPS пакеттің тікелей коммутациялық жабдықта қандай жағдайларда өңделетінін анықтайды (бағдарламалық өңдеуді тартпай) . IPSILON IP пакеттерін ұзақ мерзімді (ұзақ мерзімді) немесе қысқа мерзімді (қысқа мерзімді) ағынның бөлігі ретінде жіктеу арқылы таңдайды; бұл жағдайда IP ағыны белгілі бір көзден белгілі бір адресатқа жіберілетін және жалпы сипаттамалары бар пакеттердің тізбегі ретінде қарастырылады (мысалы, протокол, TCP/UDP порт нөмірі және т. б. ) . Әрі қарай ұзақ мерзімді және қысқа мерзімді ағындарды сәйкесінше ll және sl ағындары деп атаймыз. IP коммутация архитектурасы ағындарды сараланған түрде өңдеуге мүмкіндік береді: ll ағындары (мысалы, файлдарды жіберу немесе WWW-ден суреттерді жүктеу кезінде)

коммутациялық жабдықта өңделеді, ал sl ағындары (мысалы, DNS сұраулары) IPSC арқылы стандартты түрде беріледі (hop-by-hop) .

- Сур. 4

IPS қалай жұмыс істейтінін көрсетеді. Мысал ретінде кейбір бастапқы түйіннен (upstream node) IPS-ке, содан кейін адресат Түйініне (downstream node) келесі трафик ағынын қарастырыңыз. Шекаралық маршрутизатор, кіру мультиплексоры, хост/сервер немесе басқа IPS сияқты кез-келген құрылғы адресат бола алады. Әдепкі бойынша, IP пакеттері VPI/VCI арқылы IPS-ке, содан кейін адресат Түйініне қосылусыз стандартты түрде беріледі (сурет. 4, 1-қадам) . Ұяшықтар IPS-ке ATM коммутатор порты арқылы кіреді, IPSC-ке жіберіледі және қайтадан бағыттау кестелері арқылы өңдеу үшін IP пакеттеріне жиналады, содан кейін қарапайым маршрутизатор сияқты Ipsilon арқылы беріледі. Ipsilon ұсынған IP коммутация технологиясы бірқатар сөзсіз артықшылықтарға ие. Біріншіден, және бұл басты артықшылығы - ол өте қарқынды ақпарат ағындарын өңдеу үшін оңтайландырылған. Ipsilon бағдарламалық жасақтамасы трафиктің көп бөлігін ll ағындары ретінде сипаттайды, IPS өткізу қабілеті онымен байланысты ATM қосқышының жұмысына жақын болады. Internet статистикасы мен ағындарды жіктеу алгоритмдерін қолдана отырып, Ipsilon трафиктің 90% - дан астамын аппараттық құралдармен өңдеу керектігін анықтады. Екіншіден, IPS және коммутациялық құрылым үшін (Intel процессорлары және жоғары жылдамдықты ATM қосқыштары) стандартты жабдықты қолдану арқылы оңтайлы баға/өнімділік қатынасы қамтамасыз етіледі.

Үшіншіден, IP коммутациясы кезінде желіні басқару үшін стандартты IP бағыттау қолданылады, бұл IP коммутациясы бар желіні IP маршрутизациясы бар желі сияқты оңай масштабтауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, IP коммутациясы кез-келген желілік түйінді ең жақсы маршрутизаторларды қолданғаннан гөрі оңай масштабтауға мүмкіндік береді.

Төртіншіден, IPS коммутациясы жоғары жылдамдықты қосқыштардан және қарапайым IP маршрутизаторларынан тұратын желіні басқаруды жеңілдетеді, өйткені барлық желілік құрылғылар стандартты IP маршруттауымен басқарылады.

Сонымен, бесіншіден, IPS қарапайым маршрутизаторларды, ATM және Frame relay қосқыштарын артта қалдырады, мұнда IP мультикастинг операциялары және ҚЫЗМЕТ САПАСЫНЫҢ градациясы қажет (QoS-Quality of Service) .

IP-мультикастинг

Бір немесе бірнеше байланыс желілері бойынша әртүрлі алушыларға бірдей пакеттерді беру кезінде желіге жүктеме едәуір артады. Сондықтан мультикаст режимінде (мультикастинг) беруді жүргізуге мүмкіндік беретін тиімді хаттамаларға қажеттілік туындады. Мультикастинг хаттамалары тарату Түйініне деректердің бір данасын әрқайсысына бірнеше көшірмені емес, әртүрлі алушыларға жіберуге мүмкіндік береді. Мультикастинг операциялары кезінде МУЛЬТИКАСТИНГ мекенжайларының IP-маршруттау хаттамаларымен (мысалы, DVMRP, PIM, MOSPF) және IGMP хаттамасымен (Internet Group Management Protocol) өзара әрекеттесуі желіге мультикастинг пакеттерін тек осы үшін оңтайлы желі нүктелерінде қайталауға мүмкіндік береді, осылайша өткізу қабілеттілігін азайтады және желі ресурстарын босатады.

Стандартты бағыттау сияқты, IP коммутациясы стандартты IP мультикастты протоколдарды жүзеге асырады. Қазіргі уақытта Ipsilon DVMRP және IGMP бағыттау протоколдарын қолдайды. Алайда, дәстүрлі маршрутизаторлардан айырмашылығы, IP қосқыштары бағдарламалық жасақтаманы емес, ATM жабдығын қолдана отырып, пакеттерді аппараттық түрде қайталай алады. Осының арқасында процессор мен жад ресурстарының шығындары азаяды. Мұндай IP мультикастингін енгізу дәстүрлі маршрутизаторларға негізделген бағдарламалық шешімдерге қарағанда оңайырақ және табиғи түрде тиімдірек.

ATM және Frame relay IPS қосқыштарынан айырмашылығы, IP мультикастингті стандартты IP мультикаст протоколдарын қолдана отырып жүзеге асырады. IPS-ті желінің қалған құрылғылары стандартты маршрутизатор ретінде қабылдайтындықтан (тезірек болса да), IP және дәстүрлі маршрутизаторлары бар гетерогенді ортада IP мультикастингін жүзеге асыру үшін қосымша протоколдардың немесе бағдарламалық жасақтаманың қажеті жоқ. Айта кету керек, ATM форумы IP мультикастингімен байланысты мәселелерді әлі де mpoa-ның дайындық сипаттамасында шешкен жоқ. NHRP-де мультикаст операцияларын өңдеу де әлсіз нүкте болып табылады. Қазіргі уақытта Ipsilon IPS-тен басқа ATM коммутаторлары мен жұмыс істейтін бағыттау хаттамаларына негізделген IP мультикастинг бағдарламалары жоқ.

IP коммутациясы және қызмет сапасы

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.