Разработка распределенной мультисервисной сети на базе IP-технологии

Разработка распределенной мультисервисной сети на базе IP-технологии с применением протокола динамической маршрутизации.

Содержание

	Введение……………………………………………………………………………...8

	Глава 1. Анализ рынка активного коммутационного и серверного 

	оборудования………………………………………………………………………..10

Обзор производителей и их положение на рынке…………………………….10

Обзор рынка вендоров серверного оборудования…………………………....14

Выводы главы………………………………………………………………………17

	Глава 2. Анализ общих принципов, технологий и стандартов, применяемых при построении сети связи………………………………………………………..……18

	2.1 Модель OSI. Общая характеристика и краткий анализ каждого уровня модели……………………………………………………………………………….18

	2.2 Протокол Интернета (Internet Protocol, IP)……………………………………22

	2.3 Разбор структуры стека протоколов TCP/IP…………………………………..23

	2.4 Динамическая маршрутизация. Общие свойства и классы протоколов…….25

	2.5 Протокол динамического конфигурирования хостов (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)……………………………………………………..28

	2.6 Стандарты и модели качества обслуживания (QoS)…………………………29

	2.7 Трансляция сетевых адресов…………………………………………………..31

	2.8 Технология VLAN……………………………………………………………...32

	2.9 Альтернатива сервису выделенных каналов - сервис VPN………………….34

	Выводы главы……………………………………………………………………….35

	Глава 3. Разработка распределенной мультисервисной сети на базе IP-технологии…………………………………………………………………………..37

	3.1 Требования, которым должна соответствовать проектируемая корпоративная распределённая сеть связи……………………………………………………...….37

	3.2 Выбор оборудования и его описание………………………………………….39

	3.3 Документация сети……………………………………………………………..46

	3.3.1 Разработка списка VLAN………………………………………………..…...47

	3.3.2 План IP-адресации сети……………………………………………………...49

	3.3.3 План подключения оборудования по портам……………………………….57

	3.3.4 Схемы сети в соответствии с уровнями модели OSI (Физический, канальный, сетевой)………………………………………………………………..60

	3.4 Настройка сети……………………………………………………………….....63

	3.4.1 Параметры сетевого подключения…………………………………………..63

	3.4.2 Коммутаторы уровня доступа ……………………………………………….65

	3.4.3 Коммутаторы уровня распределения ……………………………………….67

	3.4.4 Первичная настройка маршрутизатора уровня ядра……………………….67

3.4.5 Конфигурирование DHCP-сервера и сервера телефонии ………………....69

	3.4.6 Списки контроля доступа (Access Control List)  ………………………...…70

	3.4.7 Реализация NAT …………….………………………………………………..71

3.4.8 Динамическая маршрутизация………………………………………………72

3.4.9 Настройка VPN……………………………………………………………….73

	Выводы главы…………………………………………………………………….....73

	Глава 4. Расчет основных технических характеристик сети…………………….75

	4.1 Вычисление требуемой пропускной способности канала связи для передачи голосового трафика и выбор кодека IP-телефонии………………………………75

	4.2 Вычисление необходимой пропускной способности канала связи для передачи данных……………………………………………………………………88

	4.3 Вычисление требуемой общей пропускной способности канала связи провайдера…………………………………………………………………………..88

	Выводы главы……………………………………………………………………….89

	Заключение……………………………………………………………………….....90

	Перечень принятых сокращений и определений…………………………………91

	Список литературы…………………………………………………………………95

		







Введение

В настоящее время большая часть предприятий ведет успешную деятельность благодаря безотказной и стабильной работе ИТ-инфраструктуры. Развитие ИТ-технологий способствует увеличению эффективности производства во всех сферах.

Тема дипломной работы весьма актуальна на сегодняшний день, так как темпы развития ИТ растут с невероятной скоростью (практически каждый день разрабатываются новые решения и методики взаимодействия с информацией), без навыков эффективного использования ИТ в том или ином бизнес-процессе ведение бизнеса в современных условиях (постоянной конкуренции во всех областях рынка, усиления борьбы за клиента, преобразования правил ведения бизнеса) будет очень затруднительным или даже невозможным вовсе.

Каждому предприятию необходимо постоянное развитие, быстрое реагирование на покупательские запросы, усовершенствование собственной продукции или услуг для успешного бизнеса. Чтобы была приемлемая поддержка и быстрая реакция на непредвиденные изменения, коснувшиеся бизнеса, необходима гибкая, мощная и открытая инфраструктура ИТ, чем, в свою очередь, является сеть связи предприятия.

Цель настоящей дипломной работы - проектирование корпоративной распределённой сети связи на базе протокола IP. 

В первой главе будет проанализирован рынок сетевого оборудования, затронуты результаты исследований.

Во второй главе дипломной работы разобраны принципы и технологии, опираясь на которые будет разработана проектируемая информационная сеть. Внимание акцентирвано преимущественно модели OSI и динамической маршрутизации, которая имеет ряд преимуществ.

В третьей главе будет спроектирована корпоративная распределённая сеть связи, базировавшаяся на иерархической модели сети, выбрано активное оборудование, разработана документация, требующаяся для настройки и сопровождения сети.

В четвертой главе будут рассчитаны характеристики пропускной способности канала связи провайдера.























































Глава 1. Анализ рынка активного коммутационного и серверного оборудования

Предназначение этой главы заключается в рассмотрении сетевого оборудования различных производителей, из года в год конкуренция между которыми не продолжает угасать. От того, какое оборудование выбрано для построения корпоративной сети, будет зависеть качество, безопасность предоставляемых услуг, а также масштабируемость, необходимая для подключения новых пользователей, сервисов и т. д.



1.1 Обзор производителей и их положение на рынке.

На сегодняшний день рынок оборудования для корпоративных сетей весьма разнообразен. Но для выбора поставщика одних материальных коэффициентов будет недостаточно, поэтому стоит обратить свое внимание на следующие показатели:

Система для контроля над сетью;

AAA;

Безопасность, т. е. выявление и устранение вторжений;

Управление доступом в сети.

Это лишь часть критериев. Основываясь на исследованиях компании Gartner, можно сделать вывод о том, что существуют стоящие, известные производители (Netgear), не попавшие в ежегодную отчетность по сетям.

Все больше предприятий отмечают, что их требованиям должна соответствовать не только производительность, но и возможность обеспечить качественную, бесперебойную работу значимого числа пользователей, а также защищенность.

Аналитики зачастую обращаются к такому интересному источнику, как квадрант Gartner, в котором показаны темпы развития и статус каждого из участников состязания данного участка рынка, число которых с 2015 года увеличивается. Можно проанализировать работу той или иной компании за прошедший год, с какими сложностями им пришлось столкнуться, были ли нововведения и создание новой аппаратной и программной продукции.

Вендоры делятся на четыре класса: «слабых участников» (малая полнота взглядов и умение осуществлять задуманное), «провидцы» (достойное видение, но недостаточны в реализации), «претенденты» (хромает способность реализоваться при том, что видение на высоком уровне), «лидеры» (и полнота взглядов, и реализация на очень достойном уровне)

Заказчики отдают предпочтение единому вендору, и тому есть серьезное обоснование, заключающееся в том, что он предоставит весь спект услуг, а это, в свою очередь, облегчит настройку сети, ее использование и позволит сэкономить денежные средства.

Рынок стремится с каждым годом увеличивать пропускную способность сетей, что подталкивает предприятия устанавливать новейшее оборудование с большим ассортиментом возможностей (пропускную способность, многопользовательский многоканальный вход/выход). 



Рисунок 1.1 Магический квадрант для инфраструктуры доступа к проводным и беспроводным локальным сетям



 По данным квадранта Gartner для разнородных сетей на момент 2016 года в списке лидеров находились HPE (совершив покупку Aruba Networks) и Cisco Systems. Единственным же претендентом оказалась компания Huawei. Такие участники, как Dell, ALE, и др заняли ступени ниже. Немного информации по каждому из них:

HPE Aruba занимает позицию лидера уже значительное время. 2016 год стал значимым благодаря покупке Aruba Networks, объединив сильного вендора, что увеличивает конкурентоспосбность в разы. Этот шаг был совершен по причине отставания в сфере предоставления услуг для пользователей. Наличие у Aruba средств для мониторинга, управления и защищенности как в малых, так и больших беспроводных сетях. Значимым фактором является то, что продукция HPE Aruba (Airwave) способна взаимодействовать с устройствами иных создателей, одним из которых является Cisco.

Вендор Cisco Systems в сравнении с 2015 годом закрепился в списке лидеров. Высокая популярность продуктов данной компании никак не может остаться без внимания, ведь почти каждое предприятие в числе закупок упоминает об оборудовании Cisco. Очень большое количество партнеров благоприятно влияет на реализацию, а это говорит о том, что по данному критерию это фаворит. За прошедшее время было введено немалое количество обновлений, примером могут послужить серии точек доступа. Сильной стороной являются проприетарные коммутаторы серии Catalyst с завидной пропускной способностью.

Получая большую часть прибыли в Китае, компания Huawei является сильным конкурентом локального рынка, а таже постепенно набирает обороты в сфере беспроводных сетей. Продукция имеет небольшую стоимость в сравнении с конкурентами, что играет немаловажную роль при построении корпоративных сетей и не только. Имея отношение к мониторингу, система eSight способна работать с продуктами других производителей. В значительной степени затормаживает рост бренда недостаточное число партнеров.

Проводная коммутация тесно связана с таким вендором, как Dell. Обновленный набор продуктов для коммутации кампусов имеет направление на определенного рода заказчиков. Также созданы новые устройства с функцией управления доступом для фирм малых размеров.

Alcatel-Lucent Enterprise (ALE) является компанией, финансовый вопрос которой может повлиять на дальнейшее ее продвижение. ALE видит в Aruba партнера, способного усовершенствовать собственную технологию беспроводного доступа в сеть.

За прошедший год рынок сетевого оборудования увеличился за счет коммутаторов, в то время, как продажи маршрутизаторов возросли чуть меньше. Отмечается, что к роутерам будет приковано больше внимания, за счет технологии SD-WAN, которая может внести свои коррективы в работу маршрутизации. Очень значим в настоящее время переход на оборудование, преимещественно скоростное, использующее порты от 1 до 10GbE. 

Большая часть корпоративного сектора отдает свое предпочтение компании Cisco Systems, а Huawei и Juniper набирают обороты в операторском классе. Но Cisco не желает отставать от конкурентов и, полагаясь на сотрудничество с Ericsson, жаждет закрепить свои позиции.

Устройства компании Cisco отличаются высочайшим уровнем безотказной работы, безопасности и гибкости настроек, от которой можно получить максимальную выработку сети. Профессионально настроив сетевое оборудование, можно говорить о снижении в разы затрат на передающийся трафик и повышении уровня пропускной способности сети, а также о наиболее удачном распределении этого трафика между функционирующими устройствами. Благодаря встроенному в маршрутизаторы сетевому экрану, обеспечивается большая степень защищенности сети. Программное обеспечение всегда обновляется, а большой спектр возможностей по нахождению неполадок, заранее встроенный в каждый продукт, очень значим при наладке устройств и последующем его пользовании. 

Предельно значимым критерием при выборе данного вендора для разработки корпоративной сети в дипломной работе явилась грамотная политика в сфере подготовки и колоссально большое число качественных мануалов, книг, статей, находящихся в открытом доступе. Людей, имеющих отличный запас знаний в области оборудования Cisco, на порядок больше в сравнении с другими вендорами. Как ни странно, студенты и люди, заинтересованные ИТ-технологиями, начинают свое знакомство с сетевой инфраструктурой именно с Cisco. Также немаловажен тот факт, что не только намного проще найти профессионального специалиста для настройки и установки, но и получить консультацию на разных форумах.



1.2 Обзор рынка вендоров серверного оборудования

Основываясь на показателях 2016 года, можно говорить о том, что рынок серверного оборудования упал. Помимо этого, уменьшились и объемы поставок серверов. 

Аналитики предполагают, что причиной такого результата стало торможение темпов ЦОД больших масштабов и упадок продаж серверов уровня предприятия (класса high-end), использующие несколько процессоров, число ядер которых превыщает четыре. 

Оставшимися в списке сильнейших игроков являются:

Hewlett Packard Enterprise. Из-за майской сделки прошлого года с компанией китайского происхождения H3C, объединив в себе 3Com с Huawei Technologies в 2003 году, доля продукции попала под ребрендинг, что повлияло на сокращение прибыли;

Dell Technologies. Так же сократившая прибыль на 1%; 

Lenovo. Показатели этого вендора остались практически неизменными;

Совсем близко к Lenovo приблизились такой производитель, как Cisco, который может порадовать своими результатами, т. к. они выросли. Предлагая новые линейки своей продукции, создается существенное решение для взаимодействия с данными, объем которых растет очень быстро, а также с приложениями разного рода.

Хочется в данной главе затронуть оборудование каждого вендора в отдельности, описав все курьезы и преимущества при работе и настройке. Первым на очереди будут сервера HP.

При работе с продукцией данного производителя стоит обратить свое внимание на ряд возможных проблем:

Усовершенствуя сервера HP, стоит подойти к вопросу выбора оперативной памяти с особым предостережением, а именно, требуется правильная установка, подбор модулей памяти и конфигурация RAM. В противном случае продукт может работать, но производительность будет весьма отлична от максимальной;

Накопители должны быть одного и того же производителя, с установленной фирменной прошивкой;

При цикличной перезагрузке обновление программного обеспечения, замена кабелей питания или ИБП может не привести к решению проблемы, однако стоит изменить параметры контроля питанием в BIOS сервера;

Высокий уровень шума системы охлаждения может быть решен демонтажем PCI-E карт расширения или переустановкой кулеров и т. д.

Продукция HP очень популярна во всем мире. Порой, до уровня производительности и надежности серверов HP многие вендоры просто не дотягивают, т. к. нововведения весьма оригинальны и результативны. Очень удачно подобраны по стоимости высокопроизводительные модели, которые доступны большинству предприятий. Техническая поддержка всегда готова оказать помощь при возникновении неисправности. Это лишь часть преимуществ, способных отбить у заказчика сомнения при выборе серверов.

Следующим в очереди выбран Lenovo. С закрытием сделки Lenovo-IBM в октябре 2014 года, генеральный директор Янг Янчжин сообщил, что это возможность выйти на третье место серверного рынка. Цель достигнута.

Ряд возможных проблем при пользовании:

Серверы весьма восприимчивы, если дело касается конфигурации модулей памяти. Перед усовершенствованием необходимо досконально изучить спецификацию, параметры типа и объема памяти, которую поддерживает сервер;

Нет никакой необходимости в покупке накопителей одного производителя, можно покупать аналоги для апгрейда или восстановления; Возможна ситуация, при которой существует нессовместимость с накопителями, для этого следует перепрошить RAID-контроллер;

Перейдем к преимуществам, заключающимся в простоте и надежности, так необходимыми при работе на любом из предприятий. Замечательная возможность расширения позволяет даже на простых моделях установить дополнительное оборудование, которое очень разнообразно. При поломке можно без труда найти все интересующие запчасти. Также стоит отметить, что по производительности не уступает оппонентам при том, что цена в какой-то степени ниже.

И наконец, немного информации о серверах Dell. Эта компания зарекомендовала себы на рынке, несомненно, качественными продуктами, но при работе никогда не бывает без тредностей, ряд которых описан далее:

Рассматривая старое оборудование, которое может превышать четыре или пять лет работы, есть вероятность столкнуться с проблемой обновления программного обеспечения. Это связано с тем, что производитель на начальном этапе не учел использование протокола защищенности на FTP-сервере обновления прошивок составляющих собственных серверов. Данную проблему можно решить обновление ПО;

 При возможном добавлении еще одного процессора возможна неисправность в виде ошибки E1410, которая сопровождается неправильной установкой. На сокете CPU деформированы ножки сокета, прилегающие к процессору.

При разработке корпоративной сети в дипломной работе выбор пал именно на производителя Dell. Причиной тому стали множественные отзывы, исследования и характеристики данной продукции. Сервера показали себя с наилучшей стороны, являясь наиболее беспроблемными и комфортными при различных типах работы. Поддержка на сегодняшний день внушительных по мощности процессоров, сопровождающихся числом ядер, равного двенадцати. Сравнивая с конкурентами, холодный старт занимает намного меньше времени, а это очень хороший показатель, также на большинстве моделей можно подключить резервные блоки питания. Относительно технической поддержки, можно заявить, что временной интервал реагирования на поступившую заявку очень мал, а это немаловажно при возникновении ошибки в работе устройства.

В связи с тем, что ценник на оборудование Dell выше чем у конкурентов, можно с уверенностью заявить, что инвестиции, затраченные на сервера этого производителя, будут всецело оправданы. 



Выводы

Эта глава была посвящена анализу рынка сетевого оборудования, описаны степень конкурентоспособности и сильные стороны каждого вендора.

Также были затронуты недостатки серверов разных компаний, что повлияло на выбор производителей устройств, которые будут применятся при разработке сети в дипломной работе. 





Глава 2. Анализ общих принципов, технологий и стандартов, применяемых при построении сети связи

Данная глава дипломной работы содержит вкраце рассмотренные стандарты, которые являются незаменимыми при построении надежной и универсальной сети, подходящей практически любому современному предприятию. 



2.1 Модель OSI. Общая характеристика и краткий анализ каждого уровня модели

Верно спроектированная корпоративная сеть во многом зависит от правильно подобранных стандартов и методов их реализации. Модель OSI, на базе которой разрабатывались известные на сегодняшний день стеки протоколов, является эталонной. Как и любая универсальная модель, OSI достаточно объемна, избыточна и не отличается гибкостью, но, несмотря на это, большинство сетевых специалистов начинали свое обучение именно с нее. Строгое разграничение уровней наглядно показывает на каком именно выполняется поставленная задача, что, в свою очередь, способствует быстрому обнаружению неисправности в работе распределенной сети. Всего в данной модели семь уровней: прикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Информация от отправителя должна проследовать через все вышеописанные уровни. Далее она передается по линиям связи, т.е. физической среде передачи данных, до получателя, пройдя все ступени, достигнув того же уровня, c которого была послана от отправителя. Модель OSI можно разделить на две отличные друг от друга модели: горизонтальная, в которой для обмена данными двум программам необходим единый протокол, и вертикальная, основной интерес которой направлен на прикладной программный интерфейс API (Application Program Interface), необходимый для взаимодействия соседних уровней.

Перед отправкой информация делится на структурированные части, которые называют пакетами, явлющимися единицой данных в Internet. На этапе отправки пакет обрабатывается на каждом уровне ПО: к нему добавляется служебная информация (заголовок) уровня, благодаря которой обеспечивается успешная передача данных по сети. При приеме происходит обратный процесс. Протокол каждого уровня анализирует данные пакета, относящиеся к нему, и удаляет информацию, котора была добавлена отправителем на этом же этапе, далее передав пакет на следующий уровень.



Рисунок 2.1 Формирование пакета каждого уровня модели OSI



Уровни модели могут зависеть как от технической реализации сети, так и быть направленными на работу с приложениями. Протоколы трех нижних уровней (физического, канального и сетевого) взаимосвязаны с сетевыми устройствами, а это играет значимую роль при переходе на другую технологию сети. Однако, три верхних уровня (сеансовый, представления и прикладной) направлены на приложения, и их зависимость от тополгии сети и оборудования очень мала.

Кратко рассмотрим уровни стека OSI.

Физический уровень состоит из нескольких подуровней: «стыковки со средой», на котором затронуты вопросы координации потока данных с физическим каналом связи, и «преобразования передачи», реализовывающий на основе применяемых протоколов преобразования. На данном уровне определяются процедурные, электрические и функциональные нормы (тип разъемов и кабелей, разводку контактов разъема, а также схему кодирования сигналов) для физической связи в сетях. Этот уровень получает пакеты данных от канального уровня, преобразуя их в электрические либо оптические сигналы, которые передаются на узел приема.

Задачей канального уровня является передача кадров (frames) от сетевого к физическому. Кадры представляют логически связанную структуру, в состав которой могут помещаются данные.

Канальный уровень проверяет доступность среды передачи (Medium Access Control, MAC), а также корректность транспортировки каждого кадра, определяя конец и начало блока с помощью специального набора бит. Если же размеры блоков велики, то данный уровень подразумевает их разделение и передачу в виде последовательностей.

Интересен тот факт, что передача кадров осуществляется только в сегментах крупной сети, которые объединены сетевым уровнем. Рабочие адреса данного уровня могут быть использованы только этой сетью, при этом сетевой уровень вступает в свои права при движении пакетов между сетями. [1]

Маршрутизация – прокладка идеального пути передачи данных, являющаяся основной задачей сетевого уровня, которому также необходимо предоставить способ адресации конечных узлов.

Используется четыре основополагающих процесса:

- Адресация, как было описано выше, то есть у каждого конечного устройства, к которому напрявляются пакеты, должен быть уникальный адрес;

- Инкапсуляция, в содержание пакета помимо информации высших уровней должен быть включен адрес получателя, узла, к которому он будет напрвляться;

- Маршрутизация;

- Анализ адреса получателя и декапсуляция.

Реализация протоколов сетевого уровня обеспечивается благодаря аппаратным и программным средствам устройств, называемых маршрутизаторами.

Транспортный уровень оборудует сервисы сегментации, отправки и повторной сборки данных для частных взаимодействий конечных станций. Можно привести пример, при котором в крупных корпорациях имеет место передача крупных по размерам файлов из филиалов в основной офис. Для надежной доставки таких файлов на транспортном уровне применяется разбивка на мелкие сегменты, вероятноть неудовлетворительной передачи которых намного меньше.

На сеансовом уровне осуществляется контроль за сеансами между несколькими взаимодействующими хостами, то есть их создание, управление и завершение. Синхронизация диалогов и управление обменом данными уровней представления двух хостов тоже является задачей данного уровня. Примером может послужить отслеживание каналов, которыми пользуются те или иные юзеры при одновременном выполнении большого количества процессов обмена данными на одном из веб-серверов. Также предлагаются иные средства результативной передачи информации – классы обслуживания (CoS) и отчетность о вопросах сеансового, прикладного и представительского уровней.

Уровень представления служит гарантией распознавания данных, отправленных на уровне приложений одной системы этим же уровнем другой системы. Наглядным примером является программа компьютера, обменивающаяся информацией с другим компьютером. При несовпадении символики (двоично-десятичного кода обмена информацией (EBCDIC) и американского стандартного кода (ASCII)) может быть выполнен перевод формата данных в другой на основе общего.

Прикладной уровень является самым ближайшим по отношению к пользователю. На нем предоставляются сетевые сервисы таким популярным приложениям, как пересылка файлов, эмуляция терминала, а также всем известная электронная почта. Этот уровень отличает от всех остальных то, что он не предоставляет сервисов другим 6-ти уровням, а оснащает доступность целевых коммуникационных партнеров, координирует процессы исправления ошибок и контроль невредимости инфомации.



2.2 Протокол Интернета (Internet Protocol, IP)

Интернет протокол, основываясь на адресах назначения, анализирует способ маршрутизации пакетов с информацией. Этому протоколу свойственны следующие характеристики:

Рабочий уровень – сетевой;

Протокол без установления соединения (получателю отправляется дейтаграмма одностороннего типа, без заренее оговоренного уведомления о передаче);

Пакеты обрабатываются независимо (передача может производиться различными путями);

Доставка информации не гарантируется (возможна утеря или дублирование пакета)

Среда передачи не принципиальна;

Две версии: IPv4 и IPv6

Пакеты - автономные объекты, содержащие информацию, благодаря которой осуществляется маршрутизация от пункта А в пункт Б, не акцентируя внимание на то, какие процессы передачи были произведены ранее. При помощи пакетов данные передаются по IP протоколу в сети.

Более распространенным вариантом в сети Интернет является адрес IPv4, являющийся 32-битным числом, которое скрывает в себе информацию о местоположении сетевого устройства.

Структура такого IP-адреса разделена на две части:

Сетевая (идентификатор сети) – излагает данные по сети, в которой этот IP-адрес является составляющей.

Хостовая (идентификатор хоста) – определяет конечное оборудование.

В связи с нехваткой адресов IPv4 было определено внедрить IPv6. Длина таких IP-адресов составляет 128 бит, что в 4 раза превышает показатель собрата. Существует ряд преимуществ, парой из которых является более простой заголовок, отсутствие анализа контрольных сумм и т. д.



2.3 Разбор структуры стека протоколов TCP/IP 

Придуманный приблизительно в то же время, что и модель OSI набор протоколов TCP/IP является наиболее используемым эталоном. Из набора отличающихся друг от друга коммуникационных протоколов стека TCP/IP можно выделить два особенно важных – TCP и IP.



Рисунок 2.2 Структура стека протоколов TCP/IP



В сетях данный набор протоколов устанавливает связность, обозначая, а также регламентируя формат и адресацию данных, их передачу и маршрутизацию. Данные функции систематизированы в четыре уровня:

Канальный уровень равноценен двум первым уровням модели OSI, описывая физические характеристики канала, основы управления доступом, а также процесс форматирования данных для передачи.

Интернет-уровень, обеспечивающий маршрутизацию информации от пункта отправления к получателю, определяет схему адресации и формат пакета при передачи данных с канального уровня на транспортный. При этом происходят поэтапно такие процессы, как марщрутизация пакетов с данными на удаленный хост, выполнение фрагментации и повторная сборка пакетов. Можно выделить основные протоколы:

IP (Internet Protocol) – протокол Internet;

ICMP (Internet Control Message Protocol) - протокол управления сообщениями Internet;

IGMP (Internet Group Management Protocol) - протокол управления группами Internet.

Транспортный уровень обеспечивает приложения, работающие на хостах в сети, сервисами для связи, по причине этого его можно назвать основой архитектуры TCP/IP. Два транспортных протокола:

TCP (Transmission Control Protocol), обеспечивающий гарантированную доставку информации;

UDP (User Datagram Protocol), применяется, когда главной целью передачи данных не является надежность, а, например, скорость.

Прикладной уровень, на котором реализовываются приложения для передачи информации, поиска и предотвращения ошибок сети и взаимодействия с Интернетом.  Поддерживание прикладных программных интерфейсов (API) является большим плюсом, потому что программы, которые написаны для конкретной ОС, могут получать доступ к сети. Некоторые приложения TCP/IP:

Telnet – инструмент командной строки, дающий возможность управлять удаленными серверами;

FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов, работающий на архитектуре “Клиент - Сервер”.





2.4 Динамическая маршрутизация. Общие свойства и классы протоколов

Маршрутизация – процесс, при помощи которого пакеты перемещаются между сетями или подсетями. Маршрутизатор – это компьютер особого назначения, который путем получения информации об удаленных сетях и поддержания информации о маршрутах в актуальном состоянии выполняет пакетную передачу.

Динамическая маршрутизация – вид маршрутизации, при которой:

сетевой протокол маршрутизации корректирует в автоматическом режиме динамические маршруты при изменении топологии или трафика;

маршрутизаторы, используя обмен маршрутными обновлениями, анализируют и поддерживают пути к удаленным пунктам получения;

получая данные из таблицы маршрутизации, маршрутизаторы определяют новые сети.

После успешной настройки администратором системы протокола маршрутизации маршрутизатор динамически исследует маршруты и включает их в таблицу маршрутизации. После того, как администратор активирует динамическую маршрутизацию, информация о маршрутах автоматически обновляется, когда произойдут изменения в топологии или трафике сети. Маршрутизатор отслеживает, а также поддерживает пути к удаленным пунктам назначения благодаря коррекции и обмену данными о маршрутных изменениях с другими маршрутизаторами в сети.

Данный вид маршрутизации больше пригоден в работе с большими сетями, дабы сократить вероятность неиспраностей при настройке маршрутизации, т. к. изменения адресов требуют корректировки таблиц маршрутизации на всех маршрутизаторах в сети, иначе может быть потеряна связь.

Протоколы маршрутизации базируются на отличных друг от друга метриках, при помощи которых определяется наилучший маршрут. Примером могут послужить наиболее часто используемые метрики:

пропусная способность канала (соединения между несколькими сетевыми станциями);

задержка, характеризующая интервал времени, требующийся для распространения пакета по каждому каналу между отправителем и получателем. (Зависит от очередей портов на каждом маршрутизаторе, физического расстояния, а также перегрузка сети);

количество переходов (маршрутизаторов), которые проходит пакет при следовании к получателю.

Протоколы маршрутизации могут быть разделены на две группы, отличительной друг от друга чертой которых является их работа, а также методы вычисления лучшего пути:

Дистанционно-векторные протоколы маршрутизации.  Информацию у данных протоколовможно сравнить с информацией, полученной с дорожных указателей, указывающих направление и расстояние до пункта назначения. Точно так же маршрутизатору нет необходимости знать весть путь к каждому сегменту сети. Он должен иметь информацию о направлении или векторе, на который нужно ориентироваться при отправке пакета. Дистанционно-векторный подход к маршрутизации фиксирует вектор и число переходов для любой сети назначения. Примером протокола данного подхода является RIP, о котором далее пойдет речь.

Протокол RIP можно отнести к числу первых протоколов динамической маршрутизации дистанционно-векторного типа. Существует два варианта протокола, RIPv1 и RIPv2, отличающихся друг от друга поддержкой маски. Стоит уделить особое внимание реализации протокола, которая базируется на количестве хопов, относящихся к основной метрике.

Существует в дистанционно-векторных протоколах изъян, а именно, получение данных из «вторых рук», т. е. передача информации, достоверность которой никак не подтверждена лично. Количество хопов, при помощи которых выбирается оптимальный маршрут, не может превышать отметку в 15, что также является недостатком в области применения этих протоколов. 

Далее рассмотрим группу протоколов маршрутизации состояния канала, в составе которых имеется полная карта области сети. Это подразумевает под собой, создание каждым маршрутизатором своей собственной внутренней карты топологии всей сети его базы данных состояния канала. Каждым маршрутизатором запущен алгоритм SPF, вычисляющий кратчайшие пути ко всем известным пунктам назначения. Прмером протокола послужит OSPF, рассмотренный ниже.

Протокол OSPF есть алгоритм маршрутизации, ориентирующийся на состояние канала и предложенный интернет-сообществу как приемник RIP. В действительности его можно встретить повсеместно, несложен при конфигурировании, а также обслуживании. Условное обозначение OSPF расшифровывается как Open Shortest Path First, что в переводе значит нахождение кратчайшего пути. Промышленный протокол, приведенный в исполнение почти на всех сетевых устройствах различных производителей, применение которого находит место как в области малой сети, так и в нескольких областях крупной сети. Задачи OSPF подразумевают под собой маршрутизацию наименьшей стоимости, маршрутизацию по нескольким путям и еще распределение нагрузки, но для этого необходимо наладить настройки смежности между маршрутизаторами, находящихся в единой зоне. При рассмотрении взаимодействия маршрутизаторов из отличающихся зон необходимо прибегнуть к использованию магистральной зоны (Area 0).

Правильная настройка маршрутизаторов для установки отношения смежности может быть выполнена при соблюдении отдельных правил:

Подключенные друг к другу маршрутизаторы должны иметь единые интервалы обновления, которые, по умолчанию, составляют 10 секунд в широковещательных сетях, типа Ethernet;

Необходима установка интервалов времени, за которые от соседа должны прийти сообщения обновления, но если же этого не случилось, то он (сосед) является недоступным, после чего изменяется структура локальной базы данных и отправка изменений всем соседям. Количество таких интервалов составляет 4 по 40 секунд;

Интерфейсы должны находиться в общей подсети при подключении друг к другу;

Также, каждый маршрутизатор имеет уникальный идентификатор —  Router ID при обмене т.......................