Глава 1. Концепции WAN

сетей малых и средних организаций.
1.2. Выбор технологии WAN
Выбор технологий WAN,

отвечающих требованиям бизнеса.

бы группой изолированных сетей. Сети LAN обеспечивают достаточную скорость и

экономическую эффективность при передаче данных в пределах относительно небольших географических областей. Однако по мере того, как организации расширяются, для решения бизнес-задач требуется обмен информацией между территориально разнесенными площадками.

сети WAN удаленные объекты подключаются к корпоративной сети.
Через сети WAN домашние

пользователи подключаются к Интернету.
В корпоративных сетях применяются специальные средства обеспечения информационной безопасности для подключения удаленных объектов и пользователей через Интернет.

Глобальные сети WAN служат для обеспечения взаимодействия пользователей и сетей LAN друг с другом:

применяется подключение по выделенной арендуемой линии, например T1/E1.
«Звезда». Топология типа

«точка — несколько точек» с подключением к одному интерфейсу, при которой единый интерфейс центрального маршрутизатора совместно используется несколькими лучевыми маршрутизаторами посредством виртуальных интерфейсов.
Полносвязная. Каждый маршрутизатор соединен со всеми остальными маршрутизаторами; требуется большое количество виртуальных интерфейсов.
С подключением к двум интерфейсам. Обеспечивает резервирование для топологии типа «звезда» с подключением к одному интерфейсу. Резервирование достигается за счет наличия второго центрального маршрутизатора, к которому подключаются лучевые маршрутизаторы.

Точка-точка (point-to-point)

Звезда (hub-and-spoke)

Полносвязная (full mesh)

С двумя интерфейсами (dual-homed)

с учетом масштаба организации и меняются по мере роста бизнеса.
Малый офис.

Как правило, одна локальная сеть на одном объекте, которая подключена к Интернету с помощью той или иной широкополосной технологии.
Сеть комплекса зданий. Организация малого или среднего бизнеса. Один объект с несколькими локальными сетями. Подключение к Интернету с помощью специализированного оборудования и технологий.

Малый офис

Сеть комплекса зданий

с учетом масштаба организации и меняются по мере роста бизнеса.
Сети филиалов.

С увеличением масштабов организации появляются филиалы, в каждом из которых развертывается собственная сеть комплекса зданий. Для подключения удаленных сетей заключаются специальные контракты на услуги WAN.
Распределенная сеть. Организация международного масштаба с сетью, охватывающей разные уголки земного шара. В таких организациях применяются сложные стратегии WAN для безопасного подключения региональных офисов, филиалов, партнеров и удаленных сотрудников.

Сеть филиалов

Распределенная сеть

образом на физический уровень (уровень 1 OSI) и на канальный

уровень (уровень 2 OSI).
Протоколы уровня 1 описывают способы обеспечения электрических, механических и функциональных подключений.
Протоколы уровня 2 обеспечивают инкапсуляцию данных.

Принадлежит организации либо арендуется у оператора связи.
Оборудование передачи данных (DCE).

Обеспечивает интерфейс для подключения абонентов к каналу связи в облаке WAN.
Терминальное оборудование (DTE). Подключается к локальной петле через оборудование DCE.

ответственности за качество подключения, отделяющая оборудование пользователя от оборудования оператора

связи.
Местная линия. Медный или оптоволоконный кабель, подключающий CPE к CO оператора связи. Местную линию иногда называют «последней милей»
Центральный офис (CO). Центральный офис представляет собой помещение или здание, подключающее CPE к сети оператора связи.

из цифровых волоконно-оптических линий связи, коммутаторов, маршрутизаторов и другого оборудования

в глобальной сети оператора связи.

WAN, с помощью которой цифровые сигналы преобразуются в аналоговые сигналы, которые находятся

в разговорной полосе частот и передаются по аналоговым каналам телефонных общедоступных сетей.
Сервер доступа. Устаревшая технология WAN, предназначенная для координации входящих и исходящих коммутируемых соединений.

подключения к интернет-сервису по высокоскоростному кабельному или DSL-каналу.
Устройство CSU/DSU. Преобразует

цифровые сигналы, передаваемые по арендованной линии, в кадры локальной сети (и наоборот). CSU (Channel Service Unit, устройство, обслуживающее канал), DSU (Data Service Unit, устройство, передающее данные)

несколькими портами, применяемое в сетях оператора связи.
Маршрутизатор. Обеспечивает межсетевое взаимодействие

и предоставляет интерфейсные порты доступа WAN, которые используются для подключения к сети оператора связи.
Базовый маршрутизатор / многоуровневый коммутатор. Находится на магистрали WAN, поддерживает несколько интерфейсов и пересылает IP-пакеты на максимальной скорости канала.

пакетной или канальной коммутацией.
Сети с коммутацией каналов. Перед началом передачи

данных, например перед совершением телефонного звонка, обязательно формируется выделенный канал между источником и получателем.
Сети с коммутацией пакетов. Трафик разделяется на пакеты, которые маршрутизируются в совместно используемой сети и не требуют выделенного канала между источником и получателем.

Коммутация каналов

Пакетная коммутация

информация должна присутствовать в каждом пакете. Каждый коммутатор должен вычислить

адрес, чтобы определить, куда следует отправить пакет. Интернет является примером системы без установления соединения;
Системы с установлением соединения. Сеть заранее определяет маршрут для пакета, и каждому пакету достаточно иметь идентификатор. Коммутатор определяет дальнейший маршрут, отыскивая идентификатор в таблицах, хранящихся в памяти. Записи в таблицах указывают конкретный маршрут или канал связи через систему. Если канал устанавливается временно при прохождении через него пакета, а затем снова аннулируется, он называется виртуальным каналом (VC). Примером системы с установлением соединения является Frame Relay. В случае Frame Relay используемые идентификаторы называются идентификаторами канала передачи данных (DLCI).

большим количеством устройств, поэтому коммутация пакетов дешевле коммутации каналов. Однако

задержки (latency) и изменчивость их длительности (jitter) выше в сетях с коммутацией пакетов, нежели в сетях с коммутацией каналов. Это объясняется тем, что каналы используются коллективно, и пакеты должны быть полностью получены на одном коммутаторе, прежде чем они будут переданы следующему. Несмотря на то, что сетям общего пользования присущи задержки и рассинхронизации, современная технология позволяет вполне удовлетворительно передавать по этим сетям речь и видео.

В области телекоммуникаций джиттером называется первая производная задержки прохождения данных по времени.

инфраструктура WAN
Организация приобретает у поставщика услугу доступа к выделенной или коммутируемой

сети WAN на оговоренных условиях.
Инфраструктура общедоступной глобальной сети
Доступ WAN предоставляется через Интернет с использованием широкополосных подключений. Защита подключений обеспечивается за счет сетей VPN.

(продолжение)

служб (ISDN) является технологией коммутации каналов, которая позволяет местной линии

сети ТСОП передавать цифровые сигналы, что приводит к повышению пропускной способности коммутируемых подключений.

ISDN изменяет внутренние подключения ТСОП таким образом, что кроме передачи аналоговых сигналов они передают также мультиплексированные цифровые сигналы с разделением по времени (TDM). Технология TDM позволяет передавать по подканалам одного канала связи два или несколько сигналов, или битовых потоков. Кажется, что сигналы передаются одновременно, но физически они поступают в канал по очереди.

основного доступа (BRI). Интерфейс ISDN BRI предназначен для дома и небольших корпоративных

сетей. Этот интерфейс обеспечивает два несущих канала (B) с пропускной способностью 64 Кбит/с для передачи голоса и данных, а также один дельта-канал (D) с пропускной способностью 16 Кбит/с для передачи служебных сигналов, установления соединений и других нужд. Часто канал D интерфейса основного доступа используется не полностью, поскольку у него для мониторинга есть только два канала B 

скоростью (PRI). Предназначен для крупных предприятий доступна технология ISDN. В

Северной Америке интерфейс PRI обеспечивает 23 канала B со скоростью 64 Кбит/с и один канал D со скоростью 64 Кбит/с при общей скорости передачи данных до 1,544 Мбит/с. Сюда включены некоторые дополнительные накладные расходы по синхронизации. В Европе, Австралии и других частях мира интерфейс PRI обеспечивает 30 каналов B и один канал D, общая скорость передачи данных достигает 2,048 Мбит/с, включая накладные расходы по синхронизации 

установления вызова менее секунды, а канал B (64 Кбит/с) обеспечивает более

высокую пропускную способность, чем канал аналогового модема. Если требуется более высокая пропускная способность, то можно активировать второй канал B для обеспечения общей скорости 128 Кбит/с. Это позволяет одновременно организовать несколько голосовых соединений, голосовое соединение и передачу данных или видео-конференц-связь. В последнем случае один канал используется для передачи голоса, второй — для передачи видео.

ISDN состоит в предоставлении по мере необходимости дополнительной емкости каналов

для подключения по выделенной линии. Характеристики выделенной линии определяются исходя из среднего уровня нагрузки, а периоды пиковой нагрузки добавляется ISDN. ISDN используется также в качестве резерва на случай отказа выделенной линии. Тарифы ISDN определяются на основе стоимости использования одного канала B и схожи с тарифами на аналоговые подключения голосовой связи.

можно установить несколько каналов B между двумя оконечными точками. Это

позволяет проводить видеоконференции и поддерживать соединения с высокой пропускной способностью без задержек и рассинхронизации. Однако множественные подключения при больших расстояниях могут оказаться очень дорогостоящими.

Примечание. Технология ISDN по-прежнему играет важную роль в работе сетей оператора телефонной связи, однако масштабы ее применения сокращаются из-за внедрения технологии DSL и других видов широкополосного доступа.

простая WAN-технология множественного доступа без широковещательной рассылки (NBMA) уровня 2, применяемая

для соединения корпоративных локальных сетей LAN. При использовании каналов PVC один интерфейс маршрутизатора можно использовать для подключения к нескольким филиалам. Каналы PVC используются для передачи как голосового трафика, так и трафика данных между источником и пунктом назначения, и поддержки скорости передачи данных до 4 Мбит/с, причем некоторые провайдеры предлагают даже более высокие скорости.

только один интерфейс, даже если используются несколько виртуальных каналов (VC).

Арендуемая линия, соединенная с периметром сети Frame Relay, позволяет организовать недорогую связь между локальными сетями, находящимися на большом удалении друг от друга.
Frame Relay создает каналы PVC, которые однозначно определяются идентификатором канала передачи данных (DLCI). Каналы PVC и DLCI обеспечивают двустороннюю связь между устройствами DTE.

данные и голос.
Каналы PVC однозначно определяются идентификаторами канала передачи данных

(DLCI).
Каналы PVC и идентификаторы канала передачи данных обеспечивают двустороннюю связь между различными устройствами DTE.
Например, на рисунке маршрутизатор R1 получает доступ к маршрутизатору R2, используя идентификатор DLCI 102. R2 свою очередь получает доступ к R1, используя идентификатор DLCI 201.

(ATM) способна обеспечить передачу голоса, видео и данных по частным

сетям и сетям общего доступа. Она создана на основе ячеистой, а не кадровой архитектуры. Ячейки ATM всегда имеют фиксированную длину 53 байта. Ячейка ATM содержит 5-байтовый заголовок, за которым следуют 48 байтов полезной нагрузки ATM. Небольшие ячейки фиксированной длины удобны для переноса голосового и видео трафика, поскольку этот тип трафика крайне зависит от задержек. В этом случае при передаче видео и голосового трафика нет необходимости в ожидании передачи более крупных пакетов данных.

экономна, чем кадры и пакеты большего размера в Frame Relay.

К тому же, в ячейке ATM на каждые 48 байтов полезной части приходится 5 байтов служебной информации. Если в ячейке переносятся сегментированные пакеты сетевого уровня, то заголовок увеличивается, так как коммутатору ATM необходимо повторно собирать пакеты в месте назначения. Полоса пропускания типичного канала ATM должна быть, по крайней мере, на 20 % больше Frame Relay для переноса такого же объема данных сетевого уровня.

как исключительно масштабируемый и способный поддерживать скорости каналов T1/E1 на

уровне OC-12 (622 Мбит/с) и более высокие скорости.

ATM поддерживает как каналы PVC, так и каналы SVC(коммутируемый виртуальный канал), хотя в глобальных сетях чаще используются каналы PVC. Как и другие технологии совместного доступа, ATM допускает использование нескольких каналов VC для одного подключения к границе сети по арендованной линии.

а не кадры. Ячейки ATM всегда имеют фиксированную длину 53 байта. 

и преимущества Ethernet WAN
Снижение затрат и сокращение объема работ по

администрированию сетей. 
Простота интеграции с уже существующими сетями. 
Повышение производительности бизнеса. 
В настоящее время поставщики услуг предлагают сервис WAN на основе Ethernet с подключением по оптоволоконному кабелю.
Этот тип инфраструктуры также известен как MetroE (Metropolitan Ethernet), EoMPLS (Ethernet через MPLS ) и VPLS (сервис виртуальной частной локальной сети).

Примечание. Широко применяется вместо традиционных WAN-подключений на основе Frame Relay и ATM.

(MPLS) является многопротокольной высокопроизводительной технологией WAN, обеспечивающей передачу данных от

одного маршрутизатора к другому на основе коротких меток, а не на основе сетевых IP-адресов.

со сверхмалой апертурой (VSAT) позволяет создать частную сеть WAN с

использованием спутниковой связи. 

доступ к IP-сервисам и постоянное соединение с высокой пропускной способностью

на основе существующих телефонных линий с использованием витой пары.
Модем DSL преобразует сигнал Ethernet, поступающий от устройства пользователя, в сигнал DSL, который передается центральному офису.

услугу сетевого доступа на основе сетей кабельного телевидения.
Кабельные модемы

обеспечивают постоянное подключение и простоту установки. 

сфере технологий беспроводного широкополосного доступа
Муниципальные сети Wi-Fi. Во многих городах

идет развертывание муниципальных беспроводных сетей.
WiMAX. Новая технология беспроводного доступа в микроволновом диапазоне, внедрение которой только начинается.
Спутниковый Интернет. Обычно применяется в сельской местности, где недоступен доступ по каналу DSL или кабельной линии.

используемые в отрасли сотовой связи.
Беспроводная связь 3G/4G. Сокращенное обозначение третьего

и четвертого поколения технологий доступа в сотовых сетях. Эти технологии поддерживают беспроводный доступ к Интернету.
Long-Term Evolution (LTE). Новая технология, заметно ускоряющая передачу данных. Относится к числу технологий четвертого поколения (4G).

WAN реализуется на основе сетей VPN, которые защищают частный трафик,

передаваемый через общедоступную сеть, например через Интернет.
Преимущества
Экономия средств 
Информационная безопасность 
Масштабируемость 
Совместимость с широкополосными технологиями 

Такие VPN служат для подключения друг к другу целых сетей;

например, с их помощью сеть филиала может подключаться к сети главного офиса компании, как показано на рисунке. Каждый узел оснащен шлюзом VPN, таким как маршрутизатор, межсетевой экран, концентратор VPN или устройство защиты. На рисунке показан удаленный филиал, использующий межфилиальную сеть VPN для подключения к главному корпоративному офису.

«Узел-узел»

доступа (remote access). Эти сети обеспечивают защищенный доступ к сети

компании через Интернет с отдельных узлов, которыми пользуются удаленные сотрудники, мобильные пользователи и клиенты в экстранете. Обычно на каждом узле (удаленный работник 1 и удаленный работник 2) загружено клиентское ПО, либо используется веб-клиент, как показано на рисунке

Удаленный доступ

необходимо ответить на перечисленные ниже вопросы.

посредством арендованных линий.
Частные подключения WAN:
Подключение по телефонной линии
ISDN
Frame Relay
ATM
Сети

Metro Ethernet
MPLS
VSAT
Безопасность подключения к общедоступной инфраструктуре можно обеспечить с помощью удаленного доступа или сетей VPN типа «узел-узел».

Заключение по главе Заключение

Общедоступные подключения WAN:
Цифровая абонентская линия
Кабельное подключение
Беспроводная сеть
Сотовая связь