Сравнение современных технологий передачи данных

Методология построения корпоративной сети

Перед тем как излагать основы методологии построения корпоративных сетей, необходимо дать сравнительный анализ технологий, которые могут быть использованы в корпоративных сетях.

Современные технологии передачи данных могут быть классифицированы по методам передачи данных.

В общем случае, можно выделить три основных метода передачи данных:

q коммутация каналов;

q коммутация сообщений;

q коммутация пакетов.

Все другие методы взаимодействия являются как бы их эволюционным развитием. Например, если представить технологии передачи данных в виде дерева, то ветвь коммутации пакетов разделится на коммутацию кадров и коммутацию ячеек.

Напомним, что технология коммутации пакетов была разработана более 30 лет назад для снижения накладных расходов и повышения производительности существующих систем передачи данных. Первые технологии коммутации пакетов – Х.25 и IP были спроектированы с учетом возможности работы с каналами связи плохого качества. При улучшении качества стало возможным использовать для передачи информации такой протокол, как HDLC, который нашел свое место в сетях Frame Relay. Стремление достичь большей производительности и технической гибкости послужило толчком разработки технологии SMDS, воз­можности которой затем были расширены стандартизацией ATM.

Одним из параметров, по которому можно проводить сравнение технологий, является гарантия доставки информации. Так, технологии Х.25 и ATM гаранти­руют надежную доставку пакетов (последняя с помощью протокола SSCOP), a Frame Relay и SMDS работают в режиме, когда доставка не гарантирована. Далее, технология может гарантировать, что данные будут поступать их получа­телю в последовательности отправления. В противном случае порядок должен восстанавливаться на принимающей стороне. Сети с коммутацией пакетов могут ориентироваться на предварительное установление соединения или просто пере­давать данные в сеть. В первом случае могут поддерживаться как постоянные, так и коммутируемые виртуальные соединения. Важными параметрами также являются наличие механизмов контроля потока данных, системы управле­ния трафиком, механизмов обнаружения и предотвращения перегрузок и т. д. В табл. 2.1 производится сравнение технологий по этим параметрам.

Таблица 2.1. Сравнение протоколов

Технология / Параметр	ATM	SMDS	Frame Relay	IP	Х.25
Единица коммутации	Ячейка	Ячейка	Кадр	Пакет	Пакет
Режим работы	С установлен нем и без установления соединения	Без установ­ления соеди­нения	С установле­нием соеди­нения	Без установ­ления соеди­нения	С установле­нием соеди­нения
Тип соединения	PVC, SVC	—	PVC, SVC	—	PVC,SVC
Гарантированная доставка	С помощью про­токола SSCOP	Нет	Нет	Нет	Да
Сохранение последо­вательности	Да	Да	Да	Нет	Да
Повторная передача	С помощью прото­кола SSCOP	Нет	Нет	Нет	Да
Контроль трафика	PCR, SCR	Класс доступа	CIR, EIR	Нет	Нет
Контроль потока	Нет	Нет	Нет	Нет	Да
Контроль перегрузки	Да	Нет	Да	Нет	Да

Сравнение технологий можно также проводить по таким критериям, как эф­фективность схемы адресации или методов маршрутизации. Например, исполь­зуемая адресация может быть ориентирована на географическое расположение (телефонный план нумерации), на использование в распределенных сетях или на аппаратное обеспечение. Так, протокол IP использует логический адрес, со­стоящий из 32 бит, который присваивается сетям и подсетям. Схема адресации Е.164 может служить примером схемы, ориентированной на географическое расположение, а МАС-адрес является примером аппаратного адреса. Технология Х.25 использует номер логического канала (Logical Channel Number — LCN), а коммутируемое виртуальное соединение в этой технологии применяет схему адресации Х.121. В технологии Frame Relay в один канал может «встраивать­ся» несколько виртуальных каналов, при этом отдельный виртуальный канал определяется идентификатором DLCI (Data-Link Connection Identifier). Этот идентификатор указывается в каждом передаваемом кадре. DLCI имеет только локальное значение; иначе говоря, у отправителя виртуальный канал может идентифицироваться одним номером, а у получателя — совсем другим. Комму­тируемые виртуальные соединения в этой технологии опираются на схему нуме­рации E.I 64. В заголовки ячеек ATM заносятся уникальные идентификаторы VCI/VPI, которые изменяются при прохождении ячеек через промежуточные коммутирующие системы. Коммутируемые виртуальные соединения в техноло­гии ATM могут использовать схему адресации E.I 64 иди AESA.

Маршрутизация пакетов в сети может выполняться статически или ди­намически и быть либо стандартизованным механизмом для определенной технологии, либо выступать в качестве технической основы. Примерами стан­дартизованных решений могут служить протоколы динамической маршрути­зации OSPF или RIP для протокола IP. Применительно к технологии ATM Форум ATM определил протокол маршрутизации запросов на установление коммутируемых виртуальных соединений PNNI, отличительной особенностью которого является учет информации о качестве обслуживания. Таблицы 2.2 и 2.3 содержат сравнительные характеристики технологий глобальных и локаль­ных сетей.

Таблица 2.2. Сравнение технологий глобальных сетей

Параметр\ Технология	ATM	SMDS	Frame Relay	IP	X.25
План адресации	Е.164, AESA, VCI/VPI	Е.164	E.164,DLCI	IP	X.121,LCN
Максимальный размер пакета (в байтах)	65 535
Инкапсуляция IP-дейтаграмм	RFC 1483	RFC 1209	RFC1490	-	RFC 877
Маршрутизация	PNNI	ISSI	Нет	OSPF,RIP и др.	Нет
Связь между абонентами
Связь- точка	Да	Да	Да	Да	Да
Групповая доставка	Нет	Да	Да	Да	Нет
Связь точка - группа	Да	Нет	Нет	Нет	Нет

Помимо перечисленных, одним из наиболее важных критериев выбора техно­логии является эффективность передачи информации. Здесь можно проследить следующую зависимость — увеличение количества предоставляемых техноло­гией сервисных возможностей чаще всего приводит к снижению эффективности. Для примера можно сравнить три основные технологии передачи данных — Frame Relay, ATM и SMDS. При сравнении предполагалось использование уровня адаптации AAL5 ATM (рис. 2.1).

Таблица 2.3. Сравнение технологий локальных сетей

Параметр/Технология	ATM	FDDI	FDDI-II	Fast Ethernet
Пропускная способность, Мбит/с	25-600
Резервирование полосы пропускания	Да	Нет	Да	Да
Множество классов трафика	Да	Нет	Да	Да
Стоимость сетевого проекта	Средняя	Высокая	Высокая	Низкая
Использование существующей кабельной системы	Да	Нет	Нет	Да
Масштабируемость по скорости	Да	Нет	Нет	Да
Масштабируемость до глобальных сетей	Да	Нет	Нет	Нет

Напомним, что технология Frame Relay поддерживает кадры переменной длины, и накладные расходы при этом составляют 5-7 байт на один кадр. Мож­но сказать, что Frame Relay наиболее эффективная технология с точки зрения вносимых накладных расходов на передачу. Однако она может не обеспечить приемлемое качество обслуживания, особенно в тех ситуациях, когда передава­емые кадры имеют большой размер. Наибольший (стандартизованный) размер кадра составляет 1600 байт, хотя в саму технологию заложена поддержка кадров длиной до 8192 байт. Как видно из рис. 2.1, эффективность Frame Relay дости­гает практически 100 %.

Технология ATM при использовании уровня адаптации AAL5 обеспечивает функциональность, схожую с Frame Relay, и гибче при смешивании трафика с большими пакетами данных с трафиком, чувствительным к задержкам. Уровень адаптации AAL5 поддерживает пакеты до 64 Кбайт, чего не позволяют ни Frame Relay, ни SMDS. Однако при формировании ячеек к пакету добавляются восемь байт окончания и пять байт заголовка ячейки, что снижает эффективность ATM примерно на 17%. Так как пакеты переменной длины упаковываются в серию ячеек, эффективность снижается заметно, особенно в тех ситуациях, когда толь­ко несколько байт пакета попадают в последнюю ячейку. В общем случае, эф­фективность передачи информации в сетях ATM для очень больших пакетов достигает 90 %.

Технология SMDS использует формат ячеек DQDB. При этом накладные расходы аналогичны AAL3/4. Пакеты в технологии SMDS могут иметь длину до 9188 байт, что немногим больше, чем в технологии Frame Relay, а эффектив­ность передачи ограничивается 80 % для очень больших пакетов.

В качестве итога данного раздела приведены четыре таблицы, в которых про­водится сравнение технологий по различным критериям и показателям (табл. 2.4, 2.5, 2.6 и 2.7).

Таблица 2.4. Сравнение технологий

Поддержка\ Технология	Gigabit Ethernet	Fast Ethernet	ATM	FDDI
Протокол IP	Да	Да	Требуется реализация RFC 1557,LANE, MPOA и/или IPNNI	Да
Кадры Ethernet	Да	Да	Требуется технология LANE	Да, по стандарту 802.1h
Видеоприложения	Да	Да	Да, но может потребоваться изменение приложений	Да
Качество обслуживания	Да, с протоколом RSVP и/или 802.1Q/p	Да, с протоколом RSVP и/или 802.1Q/p	Да	Да, с протоколом RSVP и/или 802.1p
Виртуальные сети IEEE 802.1Q/p	Да	Да	Требуется отображение LANE на 802.1Q	Да

Таблица 2.5. Сравнение технологий II

Характеристика\ Технология	ATM	Коммутируемый Ethernet или Token Ring	Преимущества ATM
Пропускная способность	От 25.6 Мбит/с до 1.2 Гбит/с с поддержкой полнодуплексной передачи	4,10,16 или 100 Мбит/с; рабочая станция, подключаемая к порту коммутатора, может работать в полнодуплексном режиме	Обработка множества потоков аудио-, видеоинформации и данных одновременно
Доступ к магистрали	Поддерживает несколько каналов связи локального коммутатора с магистралью	Возможен только один канал связи до магистрали	При увеличении поль­зовательских требо­ваний к пропускной способности позволяет повысить скорость передачи и отказо­устойчивость
Качество обслуживания	ABR,CBR,VBRnUBR для виртуального соединения (эти аббревиатуры определяют категории служб ATM и рассмотрены ниже)	UBR только для физического канала связи	Мультимедийная информация высокого качества может одновременно передаваться по сети сданными
Контроль трафика	От отправителя до получателя через всю сеть	Отсутствует, так как коммута­торы, связующие каналы, яв­ляются разделяемыми ресурсами	Обеспечивается макси­мальное использование доступных сетевых ресурсов
Групповая доставка	Выполняется средствами коммутаторов ATM	Реализуется с помощью спе­циальных протоколов (в за­висимости от моделей ком­мутаторов)	Гибкость при доставке мультимедийной инфор­мации пользователям
Задержка	Задаваема,предсказуема и является постоянной величиной	Меняется в зависимости от трафика	Позволяет функционировать критичным к задержкам приложениям
Контроль доступа к сети	Технология ориентирована на предварительное установление соединения. Перед началом работы в сети конечная станция должна зарегистрироваться на коммутаторе, который может отклонить или принять этот запрос в зависимости от административных установок	Взаимодействие любых конечных станций в сети происходит без всяких проверок. При включении функций фильтрации могут ухудшиться рабочие харак­теристики коммутаторов в сети	Высокая надежность и низкая стоимость обслу­живания

Таблица 2.6. Сравнение технологий III

Технология\ Описание	Характеристика	Недостатки	Резюме
Коммути­руемый Ethernet	Использует существующие сетевые адаптеры. Конечные станции могут работать в полнодуплексном режиме. Доступны каналы связи с магистралью ATM. Ограниченное использование для мультимедийных приложений. Позволяет удалить из сети устаревшие мосты и маршрутизаторы, что повышает управляемость и производительность. Сохраняет сделанные инвестиции в сетевое оборудование	Отсутствует контроль трафика; Нет стандартных механизмов обеспечения качества обслуживания	Подходит для рабочих групп. Возможна постепенная миграция к более высоким скоростям с помощью сегментации существующей сети
ATM	Повышает управляемость сети и снижает ее сложность. Поддерживает все стандартные кабель­ные системы. Высокая пропускная способность	Требует новые сетевые адаптеры для всех под­ключаемых напрямую, конечных станций и серверов	Превосходный выбор для будущих приложе­ний, требовательных к пропускной способности
Коммути­руемый Ethernet в качестве магистрали сети	Удаляет из сетевой инфраструктуры неко­торые мосты и маршрутизаторы, что упро­щает управление. Доступны каналы связи с магистралью ATM. Хорошее решение для построения коллапсированной сетевой магистрали	Не масштабируема, так как каналы связи меж­ду коммутаторами ло­кальных сетей нахо­дятся в общем пользовании; Нет стандартных механизмов обеспечения качества обслуживания; Большое количество возможных точек сбоя	Может применяться для повышения производительности сущест­вующих локальных сетей; Нецелесообразно ис­пользовать для по­строения магистралей больших промышленных сетей
ATM в ка­честве магистрали сети	Гибкое решение (доступны скорости передачи от 25.6 до 622 Мбит/с). Легкая в управлении сеть. Предсказуемое время ответа. Возможность объединения каналов связи для повышения общей производительности. Единый протокол передачи данных как для локальных, так и для глобальных сетей	Требует наличия новых магистральных коммутаторов; Обеспечивает максимальную эффективность только при реализации во всей распределенной сети	Эффективна для рабо­чих групп, построенных на базе коммутаторов локальных сетей; Магистраль на базе технологии ATM является хорошим решением при необходимости постепенной миграции к более высоким скоростям

Таблица 2.7. Сравнение технологий IV

Характеристика/ Технология	FOOI	100VG-AnyLan	Fast Ethernet	ATM	Gigabit Ethernet
Максимальная длина сегмента	2 км (многомо-довый оптоволо­конный кабель)	100м (кабели категорий 3, 4 или 5)	100 м (кабель ка­тегории 5); 412 м/2 км (опто­волоконный ка­бель)	200 м(кабель категории 5); 2 км (оптово­локонный кабель — ОСЗ)	25-100 м(кабель категории 5); 550-2000 м (оптоволоконный кабель)
Диаметр сети	100 км	200-6000 м	205-320 м	N/A	Определяется конкретным стандартом
Скорость переда­чи, Мбит/с				25.6-622	1 Гбит/с
Метод доступа к среде передачи	Передача маркера	Приоритет запросов	CSMA/CD	Установление соединений (PVC/SVC)	CSMA/CD
Тип транспортно­го кадра	IEEE 802.5	Ethernet и Token Ring	Ethernet	Ячейка размером 53 байта	Ethernet
Режим полнодуп­лексной передачи	Есть	Нет	Есть	Есть	Есть
Передача мульти­медиа	Реализована в стандарте FDOI II	Есть	Нет	Есть	Есть(стандарт IEEE 802.1p/Q)
Интеграция с существующими ло­кальными сетями	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть
Приоритетная об­ласть применения	Магистраль сети	Мульти- медиа, видеоконфе­ренции	Высокоско- ростной доступ к серверам рабочих групп	Магистраль сети	Высокоскорост­ной доступ к сер­верам организа­ции
Сравнительная сто­имость реализации	Средняя	Низкая	Низкая	Высокая	Средняя

Теперь, перечислив и сравнив основные технологии, которые может задейст­вовать разработчик, давайте перейдем к базовым вопросам и методам, использу­емым при проектировании и разработке сети.

Дата добавления: 2015-07-13