Віртуальні мережі, базовані на послугах.

Рис. 6.. Віртуальна LAN, базована на послугах.

Метод впровадження VLAN, базований на послугах, розглядає не організаційні або функціональні групи, а індивідуальний доступ користувача до серверів та застосувань, тобто до мережевих ресурсів. В цій моделі кожна віртуальна мережа відповідає серверу або послузі в мережі. Сервери, які не належать багатьом віртуальним мережам, групують користувачів. У типовій організації всі користувачі можуть належати до віртуальної мережі сервера електронної пошти, тоді як тільки певна група, наприклад, бухгалтерія і деякі керівники вищого рівня можуть бути членами VLAN сервера бази даних бухгалтерського обліку.

За своєю природою метод, базований на послугах, створює більш складну систему відносин членства у VLAN, якими треба керувати. Тому розв'язання для VLAN, базованих на послугах, потребують вищий рівень характеристик інструментів для конфігурування мережі. Однак метод, базований на послугах, є більш перспективний для майбутніх застосувань. У зв'язку із зростанням ширини смуги для окремої робочої станції та з появою розв'зань виробників для кращого управління більшим перекриттям VLAN, розміри груп, які належать до певних систем віртуальних мереж, будуть ставати все меншими, а кількість кількість таких груп буде зростати. Кожен працівник буде пристосовувати види можливих послуг до своїх потреб.

Рис. 6.. Віртуальна мережа, базована на послугах.

З точки зору перспективи, віртуальні мережі будуть втарачати характеристики статичної чи напівстатичної широкомовної області, визначеної мережевим адміністратором, і буде здобувати канали, які замовлятиме користувач. Користувачі будуть просто відзначати, які застосування їм потрібні в конкретний момент часу, використання застосувань може обліковуватися, створюючи можливості для точного і автоматизованого доступу до них. мережевий адміністратор зможе здійснювати управління через блокування доступу до певних каналів для окремих користувачів з міркувань безпеки даних.

Стратегії міграції віртуальних мереж.

Як показано, існує багато факторів, які повинні розглядатися при впровадженні VLAN: технологічні, архітектурні та організаційні.

Локальні мережі та мережі ATM

Загальні відомості про ATM

Asynchronous Transfer Mode (ATM) - це стандарт технології, недавно визначений Міжнародним телекомунікаційним об’єднанням ITU (International Telecom Union) і ATM Forum. Він призначений для оперування даними через синхронні цифрові кола (Synchronous Digital Hierarchy - SHD). Стандарт передбачає широкі межі для ширини смуги - між 25 Мб/с та 622 Мб/с і більше - для пристосування сполучення WAN, як і магістральні рішення для LAN та для робочих станцій.

ATM є платформою, яка відноситься до технологій з великою шириною смуги, комутації та мультиплексування з малими затримками, яка може використовуватися у публічних та приватних мережах. Фукціональність ATM відповідає Фізичному рівню та частині Канального рівня еталонної моделі OSI, а також має певні здатності Мережевого рівня. Термін "ATM" вживається для опису широкосмугових цифрових мереж з інтеграцією послуг (Broadband Integrated Services Digital Network ~ BISDN) і створений для реалізації основних цілей BISDN:

· забезпечення мультимедійних послуг;

· сумісності інтерактивних та розподілених послуг;

· широкого діапазону смуги та часу обслуговування;

· сумісності типів послуг з рівномірним та "вибуховим" трафіком.

У 1988 році ATM вибрано серед інших альтернативних технологій, таких як Fast Packet Switching (SONET/SDH ще не був претендентом на той час), для забезпечення основи для BISDN. Початок у стандартизації BISDN здійснила Дослідницька Група 13 ITU-T, яка раніше називалася Дослідницькою Групою XVIII МККТТ. Друга група - Дослідницька Група 11 отримала повноваження щодо сигнальних протоколів. Національні та континентальні групи стандартизації репрезентовані ITU, зокрема, для Европи - ETSI. ITU визначив стек протоколів ATM у своїй серії рекомендацій I.360. Вони охоплюють кожен шар, включно з фізичним, ATM, адаптації та підтримки послуг. Цей матеріал базується на рекомендаціях I.364, опрацьованих Дослідницькою Групою 13. Вони забезпечують стартову точку для опрацювання детальних специфікацій впровадження. Дослідницька Група 13 також займається визначенням стандартів для Frame Relay через ATM. Інша група в ITU, тобто Дослідницька Група 1, опрацьовує послуги, орієнтовані на сполучення. Ця група формує детальні означення послуг для віртуального ATM.

ATM Forum - це міжнародна непрофітна організація створена в 1991 році із завданням прискорення використання продуктів та послуг ATM через швидку збіжність специфікацій взаємодії. Вона має понад 900 учасників, включно з виготівниками, операторами та користувачами. Популярність ATM Forum базується на реаліях ринку.

 

1. ATM розвинувся на потребі у єдиному світовому стандарті, який дозволяє обмін інформацією незалежно від виду прикінцевих систем або типу інформації.

2. Історично ATM є окремим методом, який використовується для передавання інформації між користувачем і LAN або між користувачеи і WAN. ATM є методом комунікації, який може бути застосований як основа для обидвох технологій - LAN і WAN. Понад це, якщо ATM буде продовжувати розгортатися, то лінія між локальними та глобальними мережами стане невиразним стиком мереж, основаних на одному стандарті - ATM.

3. Сьогодні у більшості випадків для передавання звуку, відеоінформації та даних використовують різні мережі, оскільки ці типи трафіку мають різні характеристики. Ці типи трафіку тепер переносяться двома цілком різними технологіями: синхронною модою передачі - Synchronous Transfer Mode (як в ISDN) для “ізохронного” трафіку, як оцифрований звук, і пакетною модою передачі - Packet Transfer Mode (як X.25 або Ethernet) для трафіку даних. Для прикладу, трафік даних має тенденцію до “вибуховості” - немає потреби для комунікації на тривалому періоді часу, а потім виникає потреба передати велику кількість інформації так швидко, як це можливо. Звук і відео, з другого боку, мають тенденцію бути більш рівними у вимогах інформації - однак є дуже чутливі до того, коли і в якому порядку поступає інформація. З використанням ATM непотрібне використання двох мереж. ATM є тільки технологією, базованою на стандартах, яка від початку спроектована для пристосування до особливостей передавання дани, звуку та відео.

4. Як згадано вище, ATM є надзвичайним (emerging) стандартом для комунікації. Це можливе, оскільки ATM наявний для різних швидкостей від мегабіт до гігабіт на секунду.

ATM є технологією, орієнтованою на з’єднання, яка вимагає, щоб інформація буферизувалася і потім поміщалася в комірки. Якщо даних достатньо для заповнення комірки, то комірка транспортується через мережу до призначення, визначеного в комірці. Можна бачити, що ATM дуже подібний до мереж з комутацією пакетів, однак є важливі відмінності:

· ATM передбачає цілісність послідовності комірок, тобто комірки поступають до призначення у тому самому порядку, в якому вони покидають джерело. В інших мережах з комутацією пакетів це не так.

· Комірки значно менші, ніж у стандартних мережах з комутацією пакетів. Це зменшує зміни затримки, роблячи ATM придатним для передавання інформації, чутливої до синхронізації, наприклад, голосу.

· Якість передавального сполучення приводить до можливості уникнення додаткових затрат, таких як корекція помилок, що підвищує ефективність.

· Між комірками нема інтервалів. В проміжках, коли мережа незавантажена, відбувається транспортування непризначених комірок.

Це техніки, які дозволяють ATM бути гнучкішим від вузькосмугової ISDN (N-ISDN), і тому ATM був вибраний CCITT (тепер ITU-TSS) як широкосмуговий доступ до ISDN. Широкосмуговість ATM дозволяє використовувати однаковий формат для передавання різних видів послуг. Це робить ATM ідеальним засобом для правильної інтеграції засобів передавання голосу, відео і даних в одній мережі. Об’єднання різних послуг спрощує управління мережею, однак адміністрація мережі повинна брати до уваги нові аспекти, такі як домовленості про якість послуг та про оплати.

Гнучкість, властива комірковій структурі ATM, дозволяє узгоджувати швидкість передавання із швидкістю генерування інформації від джерела. Багато нових високошвидкісних послуг, таких як відео, мають змінну швидкість генерування бітів (variable bit rate – VBR). Техніки компресіх створюють “вибухові” дані, які дуже придатні для передавання комірками ATM.

ATM є доповненням до STM - Synchronous Transfer Mode - синхронної моди передачі. STM використовується в мегістральних телекомунікаційних мережах для передавання пакетованих звуку і даних на великі відстані. Це мережевий механізм комутації кіл, коли з’єднання встановлюється між двома кінцевими точками перед початком передавання даних і розривається, коли передавання даних між цими двома точками зроблене. Таким чином кінцеві точки призначають і резервують смугу для з’єднання для вхідної тривалості, навіть еоли нема потреби передавати дані. Шлях торанспортування даних через STM-мережу полягяє в поділі ширини смуги STM на основні одиниці передавання, які називають часовими щілинами (time-slot) або ковшами (bucket). Ці buckets організовані в послідовність (train), яка містить фіксовану кількість buckets і позначену від 1 до N. Послідовність періодично повторюється з періодом T, при чому buckets розташовані в тій самій послідовності і мають ті самі мітки. Можна встановити M різних послідовностей, позначених від 1 до M, які всі повторюються з часовим періодом T, і всі поступають також в період часу T. Для заданого STM-сполучення з’єднанняю між двома кінцевими точками призначений фіксований номер bucket між 1 і N, і фіксований номер послідовності між 1 і M, і дані від цього з’єднання завжди передаються під цим номером bucket в призначеній послідовності. Якщо це проміжні вузли, то можливе, що різні номери buckets в різних послідовностях призначені кожному сполученню в маршруті для цього з’єднання. Однак, завжди є один відомий bucket, зарезервований апріорі для кожного з’єднання наскрізь маршруту. Іншими словами, один раз часова щілина призначається з’єднанню і в загальному залишає виділене для цього з’єднання єдине застосування протягом часу існування цього з’єднання.

Щоб це краще зрозуміти, уявимо той самий поїзд, який прибуває на станцію кожного періоду T. Тоді, якщо з’єднання має будь-які дані для передавання, воно розділяє їх в призначені з’єднанню buckets (часові щілини) і поїзд від’їжджає. Коли з’єднання не має жодних даних для передавання, то bucket в цьому поїзді залишається порожнім. Жодні пасажири, які очікують на лінії, не можуть увійти в цей порожній bucket. Якщо там є велика кількість поїздів і велика сумарна кількість buckets, які залишаються порожніми більшу частину часу (хоча підчас годин пік поїзди можуть бути цілком заповнені), то це є значна даремна втрата ширини смуги і обмеження числа з’єднань, які можуть бути підтримані одночасно. Крім того, число з’єднань ніколи не може перевищити сумарне число часових щілин у всіх різних послідовностях (N*M). І в цьому є сенс існування ATM.

Швидка комутація пакетів є намаганням вирішити проблему невикористаних часових щілин у STM через статистичне мультиплексування окремих з’єднань в тому самому сполученні, базуючись на характеристиках їх трафіків. Іншими словами, якщо велика кількість з’єднань є дуже “вибухова” (відношення пік/середнє є 10:1 або більше), то всі з них можуть бути призначені до того самого сполучення у сподіванні, що статистично не всі “вибухи” відбуватимуться одночасно. “Вибуховий” трафік може попередньо буферизуватися і передаватися, коли є вільні часові щілини. Це називається статистичним мультиплексуванням і воно дозволяє сумувати вимоги пікової ширини смуги для всіх з’єднань сполучення для гладкого розширення агрегованої наявної ширини смуги сполучення при дотриманні умов дисципліни. Це неможливе при мережі STM, і це головна відмінність мережі ATM.

ATM є цікавою технологією, яка надає спільний шлях для передавання в реальному часі звуку і зображень із високою роздільністю, які можуть допускати малі втрати інформації, але не затримки, і трафік комп’ютерних даних не в реальному часі, який допускає затримки, але не втрату даних. Проблема із передаванням цих різних характеристик трафіку через те саме середовище і в спільний спосіб полягяє в тому, що пік вимог ширини смуги для цих джерел трафіку може бути дуже високим, як для зображень із високою роздільністю, однак тривалість передачі даних може бути дуже мала. Іншими словами, дані приходять у вибуховий спосіб і мусить бути переданий пікове навантаження при цьому “вибуху”, хоч у середньому час прибуття даних між “вибухами” може бути достатньо великий і розподілений випадково. Для такого “вибухового” сполучення передбачається значна втрата ширини смуги при резервуванні на весь час часових щілин (buckets) із розрахунку на пікові значення смуги, якщо, наприклад, у середньому тільки 1 із 10 bucket може власне переносити дані. Бажано було б мати можливість використати цей bucket для іншого з’єднання.

Головна ідея ATM полягає в тому, щоб замість завжди позначення з’єднання номером часової щілини, передавати ідентифікатор з’єднання з даними в кожній щілині і утримувати розмір щілини малим, так що коли довільний один bucket...

Це називають “Швидка комутація пакетів з короткою фіксованою довжиною пакету”. Фіксований розмір пакету виникає з очевидних мотивацій від телекомунікаційних компаній, щоб підтримувати таку ж якість звуку, як в STM-мережах, але при наявності декількох втрачених пакетів в ATM-мережі. Отже, дві кінцеві точки в мережі ATM об’єднані з деякою іншою через ідентифікатор, названий ідентифікатор віртуального кола (VCI - Virtual Circuit Label) замість номера часової щілини в мережі STM. Ідентифікатор переноситься в частині заголовку швидкого пакету. Сам швидкий пакет переноситься тим самим типом часової щілини, як раніше, але це більше не є ідентифікатор або призначення для часової щілини. Терміни - швидкий пакет, комірка (cell) і часова щілина (bucket) - використовуються взаємовимінно в літературі ATM і відносяться до того самого.

ATM - це технологія для широкосмугових мереж загального користування, для локальних мереж наступного покоління та для високошвидкісних сполучень локальних мереж через глобальні мережі великої ємності. ATM розміщений безпосередньо над фізичною інфраструктурою: оптоволоконними, провідними або безпровідними передавальними системами. У дійсності ATM діє на Фізичному рівні, забезпечуючи послуги подібно до MAC, орієнтовані на сполучення, для транспорту голосу між телефонними станціями, транспорт відео між відео-кодеками, а також транспорт даних.

Основною компонентою мереж ATM є спеціальний електронний комутатор, спроектований для передавання даних із екстремально високою швидкістю. Звичайно малий комутатор ATM може сполучити від 16 до 32 комп'ютерів. Для взаємосполучення комп'ютерів із двох різних територіальних мереж в одну мережу комутатори можуть бути встановлені у кожній мережі та з'єднані між собою. Це сполучення між двома комутаторами в різних мережах (Network-to-Network Interface - NNI) відрізняється від сполучення між комп'ютером і комутатором (User-to-Network Interface), оскільки сполучення між комутаторами може працювати з вищими швидкостями і використовувати дещо відмінні протоколи. Відмінності між UNI та NNI з'явилися внаслідок того, що телефонні компанії, які проектували ATM, використали той самий взірець, як для мереж передавання голосу. В загальному випадку телефонна компанія, яка пропонує послуги ATM, може бути пов'язана з іншою телефонною компанією. Проектанти уявляли собі UNI як інтерфейс між обладнанням в територіальній мережі замовника і комутаційним обладнанням, належним до спільного носія, тоді як NNI - як інтерфейс між комутаторами, належними і обслуговуваними різними носіями послуг (телефонними компаніями).

Очікується, що ATM буде застосовано до мультимедійних застосувань в режимі реального часу, які об’єднують звук, відео і дані, що потребує дуже великих ширин смуги. Однак, в більшості оточень LAN кошти встановлення ATM, складнощі інсталяції обмежують початкові застосування до магістралей кампусу і будинкових міжповерхових з’єднань, сполучень з WAN і серверними фермами на наближчі декілька років.