Родичев Ю.А. Компьютерные сети - архитектура, технологии, защита

Подождите немного. Документ загружается.

371

же и способ их обратного преобразования. Все действия по пре-

образованию протоколов выполняют специальные устройства,

встраиваемые в обычные коммутаторы Ethernet. Именно поэтому

ни коммутаторы ATM, ни рабочие станции сети Ethernet не заме-

чают того, что работа осуществляется с чуждой им технологией.

Такая прозрачность была одной из главных целей разработчиков

спецификации LANE.

10.8. Сети DWDM

Технология плотного волнового (спектрального) мультиплек-

сирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) предна-

значена для создания оптических магистралей нового поколения,

работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях. Та-

кой качественный скачок производительности обеспечивает

принципиально иной, нежели у SDH, метод мультиплексирова-

ния – информация в оптическом волокне передается одновремен-

но большим количеством световых волн. Сети DWDM работают

по принципу коммутации каналов,

при этом каждая световая

волна представляет собой отдельный спектральный канал. Каж-

дая волна несет собственную информацию, при этом оборудова-

ние DWDM не занимается непосредственно проблемами переда-

чи данных на каждой волне, то есть способом кодирования ин-

формации и протоколом ее передачи. Устройства DWDM осуще-

ствляют только объединение различных волн в одном световом

пучке

, а также выделение из пучка каждого спектрального кана-

ла. Современное оборудование DWDM позволяет передавать по

одному оптическому волокну 32 и более волн разной длины, при

этом каждая волна переносит информацию со скоростью 10

Гбит/с. В настоящее время ведутся работы по повышению скоро-

сти передачи информации на одной длине волны до 40–80 Гбит/c.

Практический

успех технологии DWDM, оборудование кото-

рой уже работает на магистралях многих ведущих мировых опе-

раторов связи (в том числе, и некоторых российских), во многом

определило появление волоконно-оптических усилителей. Эти

оптические устройства непосредственно усиливают световые

сигналы, исключая необходимость промежуточного преобразо-

372

вания их в электрическую форму, как это делают регенераторы,

применяемые в сетях SDH. Системы электрической регенерации

сигналов являются весьма дорогими и, кроме того, протокольно-

зависимыми, так как они должны воспринимать определенный

вид кодирования сигнала. Оптические усилители, «прозрачно»

передающие информацию, позволяют наращивать скорость маги-

страли без необходимости модернизации усилительных блоков.

Протяженность участка между

оптическими усилителями может

достигать 150 км и более, что обеспечивает экономичность соз-

даваемых магистралей DWDM, в которых длина мультиплексной

секции составляет на сегодня 600 – 3000 км при применении от 1

до 7 промежуточных оптических усилителей. Оптические усили-

тели используются не только для увеличения расстояния между

мультиплексорами, но и внутри самих мультиплексоров. Если

мультиплексирование и кросс-коммутация

выполняются исклю-

чительно оптическими средствами, без преобразования в элек-

трическую форму, то сигнал при пассивных оптических преобра-

зованиях теряет мощность и его нужно усиливать перед переда-

чей на линию. Новые исследования привели к появлению усили-

телей, позволяющих нарастить количество одновременно переда-

ваемых длин волн до 80 – 160 и более, то есть обеспечить переда

чу трафика со скоростями 800 Гбит/с – 1,6 Тбит/с в одном на-

правлении по одному оптическому волокну.

С успехами DWDM связано еще одно перспективное техноло-

гическое направление – полностью оптические сети (All-Optical

Networks). В таких сетях все операции по мультиплексирова-

нию/демультиплексированию, вводу-выводу и кросс-коммутации

(маршрутизации) пользовательской информации выполняются

без преобразования сигнала

из оптической формы в электриче-

скую.

Исключение преобразований в электрическую форму позво-

ляет существенно удешевить сеть, но возможности оптических

технологий пока еще недостаточны для создания полностью оп-

тических сетей нужного масштаба, поэтому практическое приме-

нение таких сетей ограничено фрагментами, между которыми

выполняется электрическая регенерация сигнала. Тем не менее,

работы в этом

направлении ведутся активно и полностью оптиче-

ские системы кросскоммутации уже выпускаются.

373

Ниже перечислены основные преимущества технологии

DWDM.

1. Дальнейшее повышение коэффициента использования час-

тотного потенциала оптического волокна и достижение терабит-

ных скоростей.

2. Отличная масштабируемость – повышение суммарной ско-

рости сети за счет добавления новых спектральных каналов без

необходимости замены всех магистральных модулей мультип-

лексоров.

3. Экономическая эффективность за счет отказа от электриче-

ской регенерации

на участках сети большой протяженности.

4. Независимость от протокола передачи данных – технологи-

ческая «прозрачность», позволяющая передавать через магист-

раль DWDM трафик сетей любого типа.

5. Независимость спектральных каналов друг от друга.

6. Совместимость с технологией SDH – мультиплексоры

DWDM оснащаются интерфейсами, способными принимать и пе-

редавать данные мультиплексоров SDH.

7. Совместимость с технологиями семейства Ethernet – Gigabit

Ethernet.

10.9. Сети IP

Революционный рост популярности Интернета привел к тому,

что сегодня практически каждая глобальная сеть должна быть

способна передавать трафик протокола IP. А это означает, что се-

годня все глобальные сети являются составными сетями IP, а от-

личия между ними заключаются в лежащих под уровнем IP тех-

нологиях. Сети IP изначально были задуманы как экономичные

дейтаграммные сети

, предоставляющие своим пользователям

только услуги типа best effort («доставка по возможности»). Такая

сеть старается обработать поступающий трафик как можно быст-

рее, но при этом никаких гарантий относительно результата уси-

лий не дает. Сервис «с максимальными усилиями» основан на

некотором справедливом алгоритме обработки очередей, возни-

кающих при перегрузках сети, когда в течение некоторого

време-

ни скорость поступления пакетов в сеть превышает скорость

374

продвижения этих пакетов. В простейшем случае алгоритм обра-

ботки очереди рассматривает пакеты всех потоков как равно-

правные и продвигает их в порядке поступления. В том случае,

когда очередь становится слишком большой (не умещается в бу-

фере), проблема решается простым отбрасыванием вновь посту-

пающих пакетов. В результате классическая составная сеть IP не

состоянии гарантировать своим пользователям качество обслу-

живания их трафика, если только сеть не работает с очень низким

уровнем загрузки, что в большинстве случаев неприемлемо. Про-

цесс же по встраиванию в сети IP механизмов поддержки качест-

ва обслуживания пока еще далек от завершения.

Созданию стройной законченной системы поддержки качест-

ва обслуживания в

рамках протокола IP мешает его дейтаграмм-

ная природа. Действительно, неопределенность путей следования

пакетов при существовании альтернативных маршрутов равной

стоимости не позволяет выполнить точную оценку загруженно-

сти каждого ресурса сети, а значит, не позволяет применить в се-

тях IP методы инжиниринга трафика. Но так как трафик IP сего-

дня является непременным атрибутом любой сети передачи

дан-

ных (и некоторых телефонных сетей тоже) и не поддерживать его

просто невозможно, то для предоставления качественных услуг

большинство крупных глобальных сетей, особенно сетей опера-

торов связи, строится по четырехуровневой схеме (рис. 10.12).

Магистраль глобальной сети

DWDM

SDH

ATM

IP-сеть IP-сеть

Телефоннаясеть Телефоннаясеть

Рис. 10.12.Структура глобальной сети

375

Два нижних уровня не относятся к собственно пакетным сетям

– это уровни первичной сети, с помощью которой оператор сети

может достаточно быстро организовать постоянный цифровой ка-

нал между точками подключения оборудования вышележащей на-

ложенной сети – пакетной или телефонной. На рисунке первичная

сеть представлена двумя уровнями. На нижнем уровне работает

наиболее скоростная

на сегодняшний день технология DWDM,

образующая спектральные скорости 10 Гбит/с и выше. На сле-

дующем уровне работает технология SDH, с помощью которой

пропускная способность спектральных каналов делится на более

мелкие подканалы, связывающие интерфейсы коммутаторов па-

кетной сети (или телефонных коммутаторов). На рисунке показан

наиболее масштабируемый на сегодня вариант построения пер-

вичной сети, включающий

слои DWDM и SDH. Такое построение

сегодня характерно только для наиболее крупных территориаль-

ных сетей, покрывающих страны и континенты. Во многих случа-

ях слой DWDM отсутствует, технология SDH тоже применяется

не всегда. В самом простом случае первичная сеть для образова-

ния постоянных каналов вообще отсутствует, и коммутаторы или

маршрутизаторы пакетной сети соединяются непосредственно ка-

бельными или беспроводными линиями связи. Последнее решение

хоть и требует меньших начальных затрат, но страдает от недос-

татка гибкости – чтобы подключить новое устройство, необходи-

мо физически прокладывать новую линию связи.

Третий уровень образован сетью ATM, основным назначени-

ем которой является создание инфраструктуры постоянных вир-

туальных каналов, соединяющих интерфейсы маршрутизаторов

IP, работающих на

четвертом, верхнем уровне глобальной сети.

Для каждого типа трафика образуется отдельный виртуальный

канал, обеспечивающий требуемые для трафика параметры каче-

ства – среднюю скорость, пульсацию, уровень задержек, уровень

потерь. Уровень IP, освобожденный в представленной модели от

проблем обеспечения параметров качества, выполняет свои клас-

сические функции – образует составную сеть и обеспечивает ус-

луги конечным пользователям

, передающим по глобальной сети

свой IP-трафик.

Несмотря на сложность многослойной структуры, подобные

сети получили большое распространение и для крупных операто-

376

ров комплексных услуг являются на сегодня фактическим этало-

ном глобальной сети, с помощью которой можно оказывать ком-

плексные услуги, как IP, так и АТМ, классической телефонии и

услуги предоставления цифровых каналов в аренду. Тем не менее

остаются востребованными и «чистые» сети IP, называемые так

из-за того, что под уровнем IP нет другой сети

с коммутацией па-

кетов, такой, как АТМ. В такой сети цифровые каналы по-

прежнему образуются инфраструктурой двух нижних уровней

(DWDM, SDH), а этими каналами непосредственно пользуются

интерфейсы маршрутизаторов IP, без какого-либо промежуточ-

ного слоя. Некоторые элементы поддержки качества возможны и

в такой сети, если на маршрутизаторах активизированы механиз-

мы кондиционирования трафика, контролирующие

входящие по-

токи таким образом, чтобы их интенсивность не превысила зара-

нее оговоренные пределы, а также механизмы управления очере-

дями. Однако маршруты трафика в такой сети выбираются клас-

сическими протоколами маршрутизации, а, значит, все пакеты

следуют к сетям назначения по кратчайшим маршрутам, то есть

не эффективно, поэтому высокого качества обслуживания

дос-

тичь здесь не удается.

Тем не менее, в тех случаях, когда сеть передает трафик, не

чувствительный к задержкам, «чистая» сеть IP может оказаться

вполне рациональным решением, к тому же более экономичным

и простым в эксплуатации, чем сложная четырехуровневая мо-

дель, требующая для своего обслуживания еще и специалистов

по технологии АТМ. Однако

, для того, чтобы маршрутизаторы IP

могли использовать цифровые каналы, на этих каналах должен

работать какой-либо протокол канального уровня, так как сам ка-

нал является устройством физического уровня.

Контрольные вопросы к главе 10

1. Что такое глобальная сеть?

2. Перечислите основных потребителей услуг глобальных сетей.

3. Дайте характеристику режимов передачи данных в глобальных

сетях

4. Опишите основные технологии глобальных сетей.

377

ГЛАВА 11

КОРПОРАТИВНЫЕ СЕТИ. ЗАЩИТА

ИНФОРМАЦИИ В СЕТЯХ

11.1. Общая структура корпоративной

сети

Для эффективного управления крупными организациями,

имеющими большое количество филиалов или отделов, разме-

щенных в удаленных друг от друга зданиях, строится корпора-

тивная сеть. На основе такой сети формируются информацион-

ные связи между локальными сетями центрального офиса, фи-

лиалов и подразделений, которые могут находиться на значи-

тельном удалении друг от друга (например

, в разных городах или

странах). Основной функцией любой корпоративной сети являет-

ся организация оперативного доступа к информации пользовате-

лей, где бы они ни находились.

Корпоративная вычислительная сеть – это интегриро-

ванная, многомашинная, распределенная система одного

предприятия, имеющего территориальную рассредоточен-

ность, состоящая из взаимодействующих локальных сетей

структурных подразделений и подсистемы связи для

переда-

чи информации.

Корпоративная вычислительная сеть – это сеть на уровне

компании (корпорации), в которой используются программные

средства на основе протокола TCP/IP и Internet-технологии для

решения внутренних задач (Intranet-технологии). Корпоративные

сети и информационные системы корпорации основаны на тех-

нологии «клиент – сервер». Такие технологии позволяют эффек-

тивно решать задачи автоматизации производственной деятель-

378

ности и управления всей корпорацией, которая может иметь уда-

ленные офисы и филиалы в других городах и даже странах. Кор-

поративные сети дают возможность предоставлять услуги не

только своим сотрудникам, но и внешним пользователям. Ис-

пользование типовых решений Internet-технологий позволяет от-

носительно дешево построить корпоративную сеть и значительно

сократить сроки окупаемости

затрат на ее создание, эксплуата-

цию и модернизацию. Все эти возможности объясняют лавино-

образный рост корпоративных сетей, наблюдающийся в послед-

ние годы.

Однако, несмотря на все достоинства корпоративных сетей,

их эксплуатация ставит ряд достаточно сложных проблем. Одной

из главных проблем является обеспечение ее защиты от несанк-

ционированного доступа. Эта задача

с каждым годом приобрета-

ет все большую актуальность. Умелые действия злоумышленни-

ков могут парализовать работу сети и деятельность всей корпо-

рации. Поэтому при проектировании и эксплуатации корпора-

тивных сетей и автоматизированных информационных систем

следует особое внимание уделить разработке и внедрению

средств обеспечения безопасности. При всей важности и акту-

альности системы защиты

информации на практике этой пробле-

ме уделяется второстепенное значение. Система защиты инфор-

мации должна способствовать эффективному выполнению ос-

новной функции корпоративной сети – оперативному доступу к

информации.

Типовая структура корпоративной сети приведена на

рис. 11.1.

В общем случае, корпоративная сеть состоит из сети цен-

трального офиса (сеть кампуса), сетей удаленных филиалов

(удаленные

ЛВС-1, ЛВС-2,…, ЛВС-N), удаленных пользовате-

лей (доступ с домашних компьютеров сотрудников, либо малых

удаленных офисов) и объединяющей их телекоммуникацион-

ной среды. Сеть центрального офиса может состоять из отдель-

ных локальных сетей здания или комплекса зданий (ЛВС-1,

ЛВС-2,…, ЛВС-K). В центральной сети находятся основные

сервера и хранилища данных корпорации. Как правило,

цен-

тральные офисы имеют учрежденческие автоматические теле-

фонные станции (АТС).

379

Удаленная

ЛВС-1

Средства

доступа

Удаленная

ЛВС-2

Средства

доступа

Удаленная

ЛВС-N

Серверы

Средства

доступа

Телекоммуникационная

среда

Данные Данные

Удаленный

клиент 1

Удаленный

клиент M

Сеть кампуса (центрального офиса)

Центральные

сервера и

хранилища

данных

ЛВС-1

ЛВС-2

ЛВС-K

Данные

АТС

Рис. 11.1.Структура корпоративной сети

Сети удаленных филиалов, в зависимости от размеров, могут

иметь свои сервера и хранилища данных, а также средства досту-

380

па в используемую телекоммуникационную среду для обмена

данными с центральным офисом и офисами филиалов. Удален-

ные персональные компьютеры через телекоммуникационную

среду имеют прямую связь с ЛВС центрального офиса, а также

ЛВС филиалов. Отдельные удаленные пользователи для выхода в

телекоммуникационную среду используют стандартные средства

доступа (например, модемы).

Корпоративная

сеть

Программное

обеспечение

Технические

средства

Информационные

ресурсы

Рабочие

станции

Серверы

Хранилища

данных

Периферийное

оборудование

Коммуника-

ционное

оборудование

Прикладное

ПО

Системное

сетевое ПО

Внутренние

Внешние

Операционные

системы

СУБД

Коммуника-

ционные

средства

Пакеты

программ

Сотрудники

корпорации

Внешние

пользователи

Линии связи

Рис. 11.2. Состав корпоративной сети

В качестве промежуточной коммуникационной среды могут

быть использованы обычные телефонные сети, выделенные кана-