Корпоративні мережі

1. Введення. У чому полягає планування мережі

Корпоративна мережа - це складна система, що включає тисячі самихрізноманітних компонентів: комп'ютери різних типів, починаючи з настільних ікінчаючи мейнфремів, системне та прикладне програмне забезпечення, мережевіадаптери, концентратори, комутатори і маршрутизатори, кабельну систему.
Основне завдання системних інтеграторів і адміністраторів полягає в тому,щоб ця громіздка і досить дорога система як можна кращесправлялася з обробкою потоків інформації, що циркулюють міжспівробітниками підприємства і дозволяла брати їм своєчасні іраціональні рішення, що забезпечують виживання підприємства в жорсткійконкурентній боротьбі. А оскільки життя не стоїть на місці, то і змісткорпоративної інформації, інтенсивність її потоків і способи її обробкипостійно змінюються. Останній приклад різкої зміни технологіїавтоматизованої обробки корпоративної інформації в усіх на очах - вінпов'язаний з безпрецедентним зростанням популярності Internet в останні 2 - 3року.
Зміни, причиною яких став Internet, багатогранні. Гіпертекстоваслужба WWW змінила спосіб подання інформації людині, зібравши насвоїх сторінках всі популярні її види - текст, графіку і звук. Транспорт
Internet - недорогий і доступний практично всім підприємствам (а черезтелефонні мережі та поодиноких користувачам) - суттєво полегшив завданняпобудови територіальної корпоративної мережі, одночасно висунувши наперший план завдання захисту корпоративних даних при передачі їх через внайвищою мірою загальнодоступну публічну мережу з багатомільйонним "населенням".
Стек TCP/IP відразу ж вийшов на перше місце, потіснивши колишніх лідерівлокальних мереж IPX і NetBIOS, а в територіальних мережах - Х.25.
Популярність Internet надає на корпоративні мережі не тільки технічнуі технологічний вплив. Так як Internet поступово стаєзагальносвітовий мережею інтерактивної взаємодії людей, то Internet починаєвсе більше і більше використовуватися не тільки для розповсюдженняінформації, у тому числі й рекламної, а й для здійснення самих діловихоперацій - купівлі товарів та послуг, переміщення фінансових активів тощо
Це в корені міняє для багатьох підприємств саму канву ведення бізнесу, такяк з'являються мільйони потенційних покупців, яких потрібно забезпечуватирекламною інформацією, тисячі цікавляться продукцією клієнтів, якимпотрібно надавати додаткову інформацію і вступати в активний діалогчерез Internet, і, нарешті, сотні покупців, з якими потрібно здійснюватиелектронні угоди. Сюди слід додати і обмін інформацією з підприємствами -співвиконавцями або партнерами по бізнесу. Зміни схеми ведення бізнесуміняють і вимоги, пропоновані до корпоративної мережі. Наприклад,використання технології Intranet зламало звичні пропорції внутрішнього ізовнішнього трафіку підприємства в цілому і його підрозділів - старе правило,що свідчить, що 80% трафіку є внутрішнім і тільки 20% йде зовні,зараз не відображає справжнього стану справ. Інтенсивне звернення до Web -сайтам зовнішніх організацій та інших підрозділів підприємства різкопідвищило частку зовнішнього трафіку і, відповідно, підвищило навантаження наприкордонні маршрутизатори і міжмережеві екрани (firewalls) корпоративноїмережі. Іншим прикладом впливу Internet на бізнес-процеси може служитинеобхідність аутентифікації та авторизації величезного числа клієнтів,що звертаються за інформацією на сервери підприємства ззовні. Старі способи,засновані на закладі облікової інформації на кожного користувача в базіданих мережі та надання їй індивідуального пароля, тут вже не годяться - ніадміністратори, ні сервери аутентифікації мережі з таким обсягом робіт невпораються. Тому з'являються нові методи перевірки легальностікористувачів, запозичені з практики організацій, що мають справу звеликими потоками клієнтів - магазинів, виставок і т.п. Вплив Internet накорпоративну мережу - це тільки один, хоча і яскравий, приклад постійнихзмін, які зазнає технологія автоматизованої обробкиінформації на сучасному підприємстві, що бажають не відстати від конкурентів.
Постійно з'являються технічні, технологічні та організаційніновинки, які необхідно використовувати в корпоративній мережі дляпідтримання її в стані, що відповідає вимогам часу. Безвнесення змін корпоративна мережа швидко морально застаріє і не зможепрацювати так, щоб підприємство змогло успішно витримувати жорсткуконкурентну боротьбу на світовому ринку. Як правило, термін морального старінняпродуктів і рішень в галузі інформаційних технологій знаходиться в районі
3 - 5 років.
Як же треба поступати, щоб підприємству не потрібно було б повністюперебудовувати свою корпоративну мережу кожні 3 - 5 років, що безумовнопов'язане з величезними витратами? Відповідь проста - потрібно постійно стежити заосновними тенденціями розвитку світу мережевих та інформаційних технологій іпостійно вносити в мережу (у програми, сервіси, апаратуру) такі зміни
, Які дозволили б мережі плавно відпрацьовувати кожен різкий поворот. ТеТобто потрібно правильно бачити стратегічний напрям розвитку вашоїкорпоративної мережі, постійно корелювати його з напрямом розвиткувсього мережевого світу і тоді менше шансів завести корпоративну мережу втакий глухий кут, з якого немає іншого виходу, крім повної перебудови мережі. ЗаПринаймні, не можна вкладати великі гроші і сили в рішення, вмайбуття яких є великі сумніви. Наприклад, вельми ризикованобудувати сьогодні нову мережу виключно на мережевій операційній системі
NovellNetWare, яка переживає усіма визнаний криза. Якщо у вашіймережі вже працює з десяток серверів NetWare, то додавання до них новогосервера IntranetWare може бути і доцільно, тому що дає можливістьстарим серверів можливість роботи з Internet та мережами TCP/IP. Алепобудова нової мережі за рахунок купівлі декількох десятків копій
IntranetWare важко назвати стратегічно вірним рішенням, WindowsNT і Unixзараз дають набагато більше гарантій щодо своєї життєздатності.
Стратегічне планування мережі полягає у досягненні компромісу міжпотребами підприємства в автоматизованій обробці інформації, йогофінансовими можливостями і можливостями мережевих та інформаційнихтехнологій сьогодні і в найближчому майбутньому.
При стратегічному плануванні мережі потрібно прийняти рішення по чотирьохгрупами питань:

1. Які нові ідеї, рішення та продукти є стратегічно важливими?

Які рішення у стратегічно важливих галузях є перспективними?

Які з них можуть виявитися корисними у вашій корпоративній мережі? < p> 2. Яким чином нові рішення та продукти потрібно впроваджувати в існуючу мережу? На які етапи потрібно розбити процес переходу на нові рішення та продукти, як забезпечити максимально безболісне взаємодія нових і старих частин і компонентів мережі?

3. Як раціонально вибрати зовнішніх співвиконавців для впровадження в мережу нових рішень і продуктів? Як вибрати інтеграторів, виробників і постачальників програмних і апаратних продуктів, провайдерів послуг територіальних мереж?

4. Як організувати процес навчання своїх співробітників новим технологіям і продуктів? Чи варто набирати вже навчених фахівців з боку?
Розглянемо ці питання більш докладно.

1.1. Багатошарове подання корпоративної мережі

Корпоративну мережу корисно розглядати як складну систему, що складається здекількох взаємодіючих шарів. В основі піраміди, що представляєкорпоративну мережу, лежить шар комп'ютерів - центрів збереження та обробкиінформації, і транспортна підсистема (рис. 1.1), що забезпечує надійнупередачу інформаційних пакетів між комп'ютерами.

Рис. 1.1. Ієрархія верств корпоративної мережі
Над транспортною системою працює шар мережевих операційних систем,який організовує роботу додатків в комп'ютерах і надає черезтранспортну систему ресурси свого комп'ютера в загальне користування.
Над операційною системою працюють різні додатки, але із-за особливоїролі систем управління базами даних, що зберігають у впорядкованому виглядіосновну корпоративну інформацію і виробляють над нею базові операціїпошуку, цей клас системних додатків звичайно виділяють в окремий шаркорпоративної мережі.
На наступному рівні працюють системні сервіси, які, користуючись СУБД,як інструмент для пошуку потрібної інформації серед мільйонів і мільярдівбайт, що зберігаються на дисках, надають кінцевим користувачам цюінформацію в зручній для прийняття рішення формі, а також виконуютьдеякі загальні для підприємств усіх типів процедури обробки інформації.
До цих сервісів відноситься служба WorldWideWeb, система електронної пошти,системи колективної роботи та багато інших.
І, нарешті, верхній рівень корпоративної мережі представляють спеціальніпрограмні системи, які виконують завдання, специфічні для даногопідприємства або підприємств даного типу. Прикладами таких систем можутьслужити системи автоматизації банку, організації бухгалтерського обліку,автоматизованого проектування, управління технологічними процесамитощо
Кінцева мета корпоративної мережі втілена в прикладних програмах верхньогорівня, але для їх успішної роботи абсолютно необхідно, щоб підсистемиінших верств чітко виконували свої функції.
Стратегічні рішення, як правило, впливають на вигляд мережі в цілому,зачіпаючи кілька шарів мережевий "піраміди", хоча спочатку стосуютьсятільки одного конкретного шару або навіть окремої підсистеми цього шару.
Таке взаємний вплив продуктів і рішень потрібно обов'язково враховувати приплануванні технічної політики розвитку мережі, інакше можна зіткнутися знеобхідністю термінової і непередбаченої заміни, наприклад, мережевийтехнології, через те, що нова прикладна програма відчуває гострийдефіцит пропускної здатності для свого трафіку.

1.2. Стратегічні проблеми побудови транспортної системи корпоративноїмережі

Через те, що транспортна система створює основу для взаємозалежноїроботи окремих комп'ютерів, її часто ототожнюють з самим поняттям
"корпоративна мережа", вважаючи всі інші верстви і компоненти мережі простонадбудовою. У свою чергу, транспортна система корпоративної мережіскладається з ряду підсистем і елементів. Найбільшими складовимитранспортної системи є такі підсистеми як локальні та глобальнімережі корпорації, знову ж таки що розуміються як чисто транспортні засоби. Усвою чергу кожна локальна і глобальна мережа складається з периферійнихпідмереж і магістралі, яка ці підмережі пов'язує воєдино. Наприклад,велика локальна мережа, наведена на малюнку 1.2, складається з підмереж,об'єднаних магістраллю, що включають два кільця FDDI і чотиримаршрутизатора. Кожна підмережа також може мати ієрархічну структуру,утворену своїми маршуртізаторамі, комутаторами, концентраторами імережевими адаптерами. Всі ці комунікаційні пристрої зв'язанірозгалуженої кабельної системою.

Рис. 1.2.Структура локальної мережі
Глобальна мережа, що об'єднує окремі локальні мережі, розкидані повеликій території, також має, як правило, ієрархічну структуру звисокошвидкісний магістраллю (наприклад, АТМ), більш повільнимипериферійними мережами (наприклад, framerelay) і каналами доступу локальнихмереж до глобальних. Ці складові глобальної мережі представлені намалюнку 1.3.

Рис. 1.3. Структура глобальної мережі
При створенні та модернізації транспортної системи стратегічно значущимисьогодні є в першу чергу наступні проблеми.

1.2.1. Створення транспортної інфраструктури з масштабованоюпродуктивністю для складних локальних мереж

Сьогодні все частіше і частіше виникають підвищені вимоги до пропускноїспроможності каналів між клієнтами мережі та серверами. Це відбувається зрізних причин: через підвищення продуктивності клієнтських комп'ютерів,збільшення числа користувачів у мережі, появи додатків, що працюють змультимедійною інформацією, яка зберігається у файлах дуже великихрозмірів, збільшенням кількості сервісів, що працюють в реальному масштабічасу. Особливо різко зросло навантаження на сервери, які публікуютькорпоративні дані в Internet. Хоча такий трафік більшу частину шляху міжсервером і клієнтом проходить з глобальних каналах Internet, останнійвідрізок шляху припадає на сегменти локальної мережі підприємства, якіповинні справлятися з такою підвищеним навантаженням.
Вимоги до пропускної спроможності каналів зв'язку до того ж дуженеоднорідні для різних сегментів і підмереж великої локальної мережі. Такяк дуже малоймовірно, що всі клієнти з однаковою інтенсивністюобмінюються даними з усіма серверами підприємства і зовнішніми серверами,то частина сегментів завантажена більше, а частина - менше (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Інтенсивності потоків даних у різних сегментах локальної мережі
Отже, є потреба в економічному рішенні, що надаєсегментами і підмережах ту пропускну здатність, яка їм потрібна.
Тим не менше, 10-мегабітний Ethernet влаштовував більшість користувачів напротягом близько 15 років. Це пояснюється тим, що пропускна здатність у
10 Мб/с з великим запасом перекривала потреби клієнтських і сервернихкомп'ютерів мереж тих років. До появи персональних комп'ютерів влокальну мережу об'єднувалися мінікомп'ютери, яких на підприємствах було нетак вже й багато, тому підмережі включали по 5 - 20 комп'ютерів. Трафікскладався в основному з алфавітно-цифрових даних, інтенсивність якихзвичайно не перевищувала кількох десятків Кбайт у секунду для одногокомп'ютера. Персональні комп'ютери, масово з'явилися в середині 80-х,були дуже малопотужними, з повільними дисками, і також не створювали проблемдля 10-мегабітних каналів.
Велика надмірність 10-мегабітних каналів також не дуже турбувалафахівців, так як технологія Ethernet була досить дешевою,комунікаційне обладнання мережі складалося з одного-двох маршрутизаторів,коаксіального кабелю та мережевих адаптерів, вартість яких була вельминевеликий у порівнянні з вартістю комп'ютерів, в які вонивстановлювалися.
Однак на початку 90-х років почала відчуватися недостатня пропускнаспроможність каналів Ethernet. Для комп'ютерів на процесорах Intel 80286або 80386 з шинами ISA (8 Мбайт/с) або EISA (32 Мбайт/с) пропускназдатність сегмента Ethernet становила 1/8 чи 1/32 каналу "пам'ять --диск ", і це добре узгоджувалося із співвідношенням обсягів локальних данихі зовнішніх даних для комп'ютера. Тепер же в потужних клієнтських станцій зпроцесами Pentium або PentiumPRO і шиною PCI (133 Мбайт/с) ця частка впаладо 1/133, що явно недостатньо. Ще більший недолік у пропускноїздібності стали відчувати сервери, як на основі RISC-, так і на основі
Intel-процесорів. Основним рішенням у цій галузі стало використаннядекількох мережевих адаптерів, що працюють на різні підмережі.
На початку 90-х років намітилися зрушення і в характері що передається по мережіінформації. Поряд з алфавітно-цифровими даними з'явилися графічні,звукові і відео данні, що зберігаються в многомегабайтних файлах. Це щебільше погіршило ситуацію, тому що тепер навіть кілька персональнихкомп'ютерів, що працюють з мультимедійною інформацією, могли перевантажити 10 -
Мегабітний сегмент мережі.
Тому багато сегментів 10 мегабітного Ethernet'а стали перевантаженими,реакція серверів у них значно впала, а частота виникнення колізійістотно зросла, ще більше знижуючи номінальну пропускну здатність.
Найпростіше рішення - підвищення бітової швидкості єдиного протоколу,що працює у всіх сегментах мережі, як відбувалося раніше з мережами наоснові Ethernet - вже не є раціональним для швидкостей більших за 30
- 40 Мб/с. Це стало зрозуміло після розробки і застосування першоговисокошвидкісного протоколу локальних мереж - протоколу FDDI, що працюєна бітової швидкості 100 Мб/с. Вартість сегментів FDDI виявилася для цьогозанадто високою, тому протокол FDDI став застосовуватися в основному тількидля побудови магістралей великих локальних мереж і підключенняцентралізованих серверів підприємства. Для зв'язку сегментів Ethernet зсегментами FDDI було потрібно застосування маршрутизаторів або транслюютькомутаторів.
Така схема побудови локальної мережі, коли в ній існує кількасегментів (у разі прімененія комутаторів) або підмереж (у разізастосування маршрутизаторів або вміють маршрутизувати комутаторів), вкожному з яких застосовується один з двох протоколів залежно від тієїпропускної здатності, яка потрібна комп'ютерів, що працюють в цій частинімережі, є прообразом схеми, до якої сьогодні прагнуть виробникимережевого обладнання та мережеві інтегратори.
Більш досконала схема побудови локальної мережі повинна опиратися не надві доступні швидкості, а на більш дрібну ієрархічну лінійку швидкостейдля комп'ютерів мережі. Тоді можна буде більш точно і з меншими витратамиврахувати потреби кожної групи комп'ютерів, об'єднаних в сегмент, абонавіть кожного окремого комп'ютера. Для узгодження швидкостей роботиканалів між сегментами мережі необхідно застосовувати пристрої,обробні трафік з буферизацією пакетів - комутатори абомаршрутизатори, але не концентратори, які організовують побітне передачуданих із сегменту в сегмент.

1.2.2.Предоставленіе індивідуального якості обслуговування для різнихтипів трафіку і різних додатків в локальних мережах

Можна піти й далі в деталізації вимог до пропускної здатності. УЗрештою пропускна спроможність каналів зв'язку потрібна не комп'ютерацілому, а окремим додаткам, які виконуються на цьому комп'ютері. Уфайлового сервісу одні вимоги до пропускної здатності, у електроннійпошти - інші, а у сервісу інтерактивних відеоконференцій - третє.
Особливо гостро ці відмінності стали відчуватися з початку 90-х років, колипоряд з традиційним файловим сервісом і сервісом друку в локальних мережахстали використовуватися нові види сервісів, які породжують трафік реальногочасу, дуже чутливого до затримок. Типовим представником такогосервісу є комп'ютерна телефонія. Кожен телефонна розмова двохабонентів породжує в мережі трафік, що має постійну бітову швидкість,найчастіше 64 Кб/с (ріс.1.5), коли джерело голосової інформації породжуєпотік байт з частотою 8 КГц.
Більш складні методи кодування можуть зменшити інтенсивність голосовоготрафіка до 9.6 Кб/с, і навіть до 4 - 5 Кб/с.
Незалежно від способу кодування і інтенсивності трафіку, якістьвідтвореного на приймальному кінці голоси дуже залежить від затримокнадходження байт, що несуть виміри амплітуди голоси. Вся техніка передачіголосу в цифровій формі заснована на тому, що заміри повинні надходити навідтворює пристрій через ті ж інтервали, через які вонивироблялися на приймальному пристрої, який перетворював голос впослідовність чисел. Затримка надходження чергового байта більш ніжна 10 мс може призвести до появи ефекту луни, великі затримки можутьспотворити тембр голосу до невпізнання або привести до ускладнень врозпізнаванні слів. Комп'ютерні мережі - як локальні, так і глобальні --це мережі з комутацією пакетів, в яких затримки передачі пакетів важкопередбачити. У силу самого способу буферизації пакетів в проміжнихкомутаторах і маршрутизаторах затримки в комп'ютерних мережах маютьзмінний характер, так як пульсуючий характер файлового сервісу, Web -сервісу і багатьох інших популярних комп'ютерних сервісів створюють постійномінливу завантаження комутаторів і маршрутизаторів.

Рис. 1.5. Трафік, породжуваний в мережі при передачі телефонної розмови
Особливо великі проблеми створює інтерактивний обмін голосовимиповідомленнями, простіше кажучи - звичайна розмова. При передачі голосу тільки водин бік, наприклад, при відтворенні заздалегідь записаної музики, наприймальному кінці можна поставити буфер, в якому будуть накопичуватисянерівномірно надходять заміри звуку, які з деякою затримкою потімбудуть вилучатись з буфера строго з частотою 8 КГц (ріс.1.6).

Рис. 1.6. Згладжування нерівномірності затримок, що вносяться мережею
Такий буфер звичайно називається пристроєм ехоподавленія і використовується впротяжних цифрових телефонних мережах. При інтерактивному обміні постійнізначні затримки, що вносяться буфером в розмову, стають дуженезручними для співрозмовників - доводиться довго чекати відповіді, як прирозмові з космонавтами.
Аналогічні вимоги до передачі своїх даних пред'являє і трафік,переносить відеозображення. Трафік, що вимагає, щоб його дані надходилидо приймального вузла через строго певні проміжки часу, називаєтьсясинхронним на відміну від асинхронного трафіку, мало чутливого дозатримок його даних. Майже весь трафік традиційних сервісів комп'ютернихмереж є асинхронним - затримка передачі частини файлу навіть на 200 мсбуде мало помітна для користувача.
Як правило, асинхронний і синхронний види трафіку істотно відрізняються іще в одному важливому відношенні - чутливості до втрати пакетів.
Асинхронний трафік дуже чутливий до таких втрат, тому що втрата навітьневеликої частини файлу робить всю операцію передачі файлу по мережібезглуздою - файл або його втрачену частину обов'язково потрібно передаватизаново. Втрата ж одного виміру голосу або одного кадру зображення недуже помітно позначається на якості відтворюваного сигналу, так якінерційний характер фізичних процесів призводить до того, що двіпослідовних виміру не дуже відрізняються один від одного, томувідтворюючого пристрою не складає труднощів відновити, хоч іприблизно, втрачену інформацію.
Використання мультимедійної інформації та інтерактивних сервісів вкомп'ютерних мережах створило складну проблему поєднання двох дуже різних завимогам до характеру передачі пакетів через мережу типів даних. Складностіпоєднання синхронного та асинхронного трафіка в одній мережі комутаціїпакетів ілюструє малюнок 1.7.

Рис. 1.7. Проблема поєднання синхронного та асинхронного трафіка в одній мережі з комутацією пакетів
При передачі синхронних даних в звичайних пакетах і кадрах локальної мережі,такі пакети будуть зустрічатися у внутрішніх чергах комутаторів тамаршрутізатров з пакетами звичайного асинхронного комп'ютерного трафіку. Якщокомутатор або маршрутизатор не робить розходжень між пакетами синхронногоі асинхронного трафіку, то затримки можуть бути дуже великими і дуженерівномірними, особливо при завантаженні комунікаційного пристрою, близькоюдо його максимальним можливостям обробки пакетів. Природним виходом зцієї ситуації є пріоритетна обробка пакетів синхронного трафіку --і це дуже поширений прийом, який застосовується багатьма виробникамикомутаторів, маршрутизаторів, а також розробниками нових протоколівлокальних мереж, наприклад, протоколу 100VG-AnyLAN, в якому існує дварівні пріоритетів.
Проте, навіть при пріоритетною обробці пакети синхронного трафіку можутьзатримуватися у комунікаційних пристроях, так як в них можнареалізувати тільки алгоритми обробки з відносними пріоритетами, а нез абсолютними. Це означає, що якщо низькопріоритетним пакет вже почавпередаватися в мережу, то пристрій не може перервати його передачу припарафії у цей час високопріоритетні пакета. Тому максимальний часочікування синхронного пакету завжди дорівнює часу передачі пакетумаксимальної довжини, яку допускає той чи інший протокол або діючаконфігурація мережі.
Так, для класичного 10-мегабітного Ethernet'а максимальний розмір пакетудорівнює 1526 байт (з усіма службовими полями і преамбули). Значить,максимальний час його передачі складе 1.2 мс. Це не так багато длябільшості видів синхронного мультимедійного трафіку. Гірше йдуть справи вмережах TokenRing, де кадри можуть досягати розміру в 16 Кбайт. При швидкостів 16 Мб/с це може призвести до затримки в 8 мс, вже надає помітневплив на якість голосу або зображення. Для мереж FDDI з бітовоюшвидкістю 100 Мб/с і максимальним розміром кадру 4500 байт затримкаскладе всього 0.36 мс, для мереж Fast Ethernet - 0.12 мс, GigabitEthernet
- 0.012 мс, а АТМ при швидкості 155 Мб/c і розмір комірки в 53 байти - всього
2.7 мкс.
Проте, цей ідеальний випадок відповідає повністю вільною у будь-якиймомент часу середовищі передачі даних на вихідному порту комутатора абомаршрутизатора. Така ситуація зустрічається в локальних мережах не часто, такяк мікросегментацію, коли кожен комп'ютер пов'язаний з мережею своєїіндивідуальною лінією зв'язку, поки що надто дороге задоволення длязастосування його в усіх сегментах мережі. При використанні в сегментірозділяється середовища високопріоритетні пакет повинен чекати не тількизавершення передачі низькопріоритетним пакету, але і звільненнярозділяється середовища, а це складова є чисто випадковою і з неюборотися можна тільки зменшуючи завантаження сегмента.
Розділяються середовища передачі даних традиційно використовувалися в локальнихмережах для зменшення вартості мережевого обладнання. Практично всіпротоколи локальних мереж - від Ethernet до 100VG-AnyLAN і GigabitEthernet
(АТМ не відноситься до протоколів, розробленим для локальних мереж, цятехнологія значно більшою мірою близька до технологій передачі даних вглобальних мережах) можуть працювати на поділюваних середовищах передачі даних.
У різних протоколах локальних мереж реалізовані різні методи доступу дорозділяється середовищі. У деяких нових протоколах передбачений механізмпріоритетного надання доступу до середовища. Звичайно, розробникипротоколу обмежуються двома рівнями пріоритетів - одна, низький, дляасинхронного трафіку, і другий, високий, для синхронного. Так вчинилирозробники протоколів FDDI і 100VG-AnyLAN. У протоколі TokenRingіснує 8 рівнів пріоритетів, а у всіх протоколах сімейства Ethernet -
FastEthernet - GigabitEthernet поняття пріоритету кадру відсутній.
Безумовно, пріоритетне надання доступу до поділюваного середовищі набагатозменшує затримки доставки пакетів до вузла призначення.
Проте, який би метод доступу до поділюваного середовища передачі даних невикористовувався, можлива ситуація, коли кілька вузлів з високимпріоритетом будуть вимагати одночасний доступ до поділюваного середовищі.
Протоколи локальних мереж, навіть самі останні, не вирішують завданнянадання якихось гарантій у розподілі смуги пропускання загальномуканалу передачі даних між равнопріорітетнимі вузлами. І, якщо всі вузлимережі будуть мати рівні пріоритети, то Колективна середу, як і раніше буденадавати кожному вузлу заздалегідь невідому частину своєї пропускноїздібності.
Забезпечення для абонентів мережі необхідного рівня затримок - це приватнийвипадок забезпечення потрібної якості обслуговування - QualityofService, QoS.
Аналіз типів трафіку, створюваного сучасними додатками, дозволиввиділити декілька основних типів, для яких поняття QoS має різнийсенс і характеризується різними параметрами.
Трафік реального часу з постійною швидкістю бітової зазвичай вимагаєнадання йому постійної смуги пропускання, причому в поняття якостіобслуговування входить не тільки величина наданої йому пропускноїздібності, але і величина затримок передачі кожного пакета - зазвичайсередній час затримки і величина її варіації. Типовий представник цьоготипу трафіку - голосовий трафік.
Існує також тип трафіку реального часу, що створює потік даних зпульсуючою бітової швидкістю, але так само чутливий до затримокпередачі пакетів. Такий трафік створюють джерела, що виконують компресіюголосу або відеозображення, коли, наприклад, при незмінній картинціінтенсивність потоку даних різко зменшується. Для такого трафіку в поняттяякості обслуговування як і раніше входять середня величина і варіаціязатримок, а замість одного параметру пропускної здатності звичайно від мережіпотрібно забезпечити два - середню швидкість передачі даних і передачусплеску трафіку до певної величини протягом обумовленого періодучасу.
Для пульсуючого комп'ютерного трафіку, який не є трафікомреального часу, тому що нечутливий до затримок, звичайно доситьзабезпечити аналогічні попередньому випадку параметри пропускної здатності,а про величини затримок не піклуватися.
Для випадку, коли важко точно оцінити середню швидкість передачі данихдодатком і максимальний сплеск інтенсивності, застосовують спрощенетлумачення поняття якості обслуговування - як верхній і нижній межіпропускної здатності, що надається мережею абоненту протягом доситьтривалого проміжку часу.
У попередніх прикладах якість обслуговування трактувалося тількищодо часових характеристик роботи мережі. Однак, імовірністьуспішної доставки даних абоненту також, природно, може враховуватися вякості обслуговування. Для багатьох видів комп'ютерного сервісу, де втратипакетів ведуть до істотного зниження корисної пропускної спроможностімережі, надійність доставки пакета - істотна складова якісногообслуговування абонента мережею.
До цих пір ми більше говорили про надання певного рівняякості обслуговування вузлів мережі, тобто комп'ютерів у цілому. Однак, наНасправді джерелом трафіку з певними вимогами до якості йогообслуговування є не комп'ютер, а окремий додаток, що працює нацьому комп'ютері. Цілком реальною є ситуації коли на одномукомп'ютері одночасно в режимі розділення часу виконуються кількадодатків і у кожного є свої вимоги до передачі його даних черезмережу. Більшість сучасні ОС підтримують режим мультипрограмування,так що співіснування фонового програми розсилки електронної пошти абофаксів з сесією відеоконференції цілком можливо. Тому сучасна мережаповинна допускати обслуговування з різними класами якості і з різнимипараметрами якості додатків одного і того ж комп'ютера.
Суміщена передача голосу та даних і гарантовану якістьобслуговування в глобальних мережах
У глобальних мережах проблема поєднання голосу і даних, або, в більшширокої постановки завдання, забезпечення гарантованої якостіобслуговування для різних класів трафіку стоїть ще гостріше. Цепояснюється тим, що глобальні канали зв'язку істотно дорожче локальних,тому набагато сильніші стимули для використання однієї і тієї жтранспортної інфраструктури для передачі комп'ютерного трафіку і трафіку,який зазвичай передається через телефонні мережі.
Спроби забезпечити прийнятну якість обслуговування для голосового ікомп'ютерного трафіку робилися в територіальних мережах вже давно --практично з самого початку впровадження глобальних комп'ютерних мереж.
Комп'ютерний трафік при відсутність спеціальних каналів зв'язку передавали потелефонних каналах за допомогою модемів. Телефонні мережі завжди працювали затехнології комутації каналів, тому проблема затримок голосових данихдовгими комп'ютерними пакетами тут не виникала - після комутаціїскладовою канал виявлявся повністю в розпорядженні або комп'ютерного,або голосового трафіку.
Однак, при цьому певні незручності випробовували комп'ютерні абонентимережі - канал з постійною пропускною спроможністю не може добрепередавати пульсації трафіку. Якщо потрібно передати трафік з середньоюінтенсивністю 10 Кб/с і пульсацією до 500 Кб/с протягом однієїсекунди, то, очевидно, що канал з пропускною здатністю 28.8 Кб/с незможе добре впоратися з цим завданням. Пакети, що належать періодусплеску трафіку, будуть чекати в черзі, яка утворюється на вході такогоканалу. У той же час у періоди трафіку низької інтенсивності (а вони,безумовно, будуть мати місце, так як середня інтенсивність трафіку всього
10 Кб/c) канал буде використовуватися лише на невелику частку своєїпропускної здатності, а так як в мережах з комутацією каналів оплатазавжди здійснюється на погодинній основі, то і платити комп'ютерніабоненти завжди будуть не тільки за корисну пропускну здатність каналу,але і за невикористану частину часу його роботи.
Такий стан справ завжди зберігається при використанні мереж зкомутацією каналів, у тому числі і мереж ISDN. Мережі ISDN спочаткупроектувалися як мережі з інтегральними послугами, в яких комп'ютернийтрафік повинен передаватися нарівні з телефонним, трафіком факсів, службителетексту і трафіку інших служб. Однак перша спроба побудовиінтегральної територіальної мережі вдалася далеко не повною мірою. Сервіскомутації пакетів, так потрібний для якісної та економною передачіпульсацій трафіка, оказался в цих мережах пасинком. Тільки небагатопровайдери мереж ISDN надають такий вид послуг своїм абонентам, так іто на повільних каналах типу D в 16 Кб/с або 64 Кб/с, а такі швидкості наврядчи задовольнять користувачів сучасних корпоративних мереж. Тому дляпередачі комп'ютерного трафіку через мережі ISDN використовується сервіскомутації каналів зі швидкістю до 2 Мб/с, а значить всі проблеми зпередачею пульсацій залишаються.
При використанні ж для передачі голосового та інших видів трафікуреального часу мереж, розроблених як чисто комп'ютерні, користувачістикаються з тією ж проблемою нерівномірних і значних затримокпакетів з мультимедійними даними, яка властива і локальних мереж. Прибільш низьких швидкостях передачі даних затримки можуть бути доситьчутливими. Навіть у ненавантаженого мережі framerelay при швидкості передачіданих по каналу в 1.5 Мб/с передача пакета комп'ютерних даних довжиною 4096байт може затримати пакет голосових даних на 22 мс, що швидше за вседуже сильно знизить якість передачі голосу.
Великі розміри пакетів, які вигідні для передачі комп'ютерних даних,тому що збільшують корисну пропускну здатність каналу за рахунок зниженнячастки службових даних в заголовках, шкідливо впливають на якість передачітрафіку реального часу не тільки за рахунок затримок в проміжних вузлах,тобто комутаторах і маршрутизаторах. Великий вплив на якістьобслуговування може чинити так звана затримка пакетізаціі, якатим більше, чим більше розмір пакету, який використовують для передачімультимедійних даних. Механізм виникнення затримки пакетізацііілюструє рисунок 1.8.

Рис. 1.8. Затримка пакетізаціі голосових даних при передачі через мережі комутації пакетів
Нехай ми хочемо використовувати для передачі голосу мережа framerelay змаксимальним розміром пакету 4096 байт. Оцифровані виміри голосинадходять на вхід пристрою доступу до глобальної мережі -
FrameRelayAccessDevice, FRAD, з частотою 8 КГц. FRAD упаковує коженбайт в пакет, при цьому перший байт, який потрапив у будь-який пакет, повиненчекати відправки в мережу 4095 інтервалів по 125 мкс (період проходження байтпри частоті 8 КГц), поки пакет на заповниться повністю. Ця затримка іназивається затримкою пакетізаціі, в даному випадку вона складе 511 мс, тоє півсекунди, що абсолютно неприпустимо. Тому зазвичай FRADналаштовується на відправку в мережу голосових даних у пакетах набагато меншоюдовжини, наприклад, 128 байт, але і при цьому затримка складе близько 16 мс ідля її компенсації потрібно пристрій ехоподавленія на приймальному кінці.
Через затримки пакетізаціі в мережах з комутацією пакетів при необхідностісуміщати передачу голосу і даних застосовують пакети невеликих розмірів,які також зменшують і затримки очікування в комутаторах мережі. Однак,при цьому зменшується корисна пропускна здатність мережі для комп'ютернихданих.
У глобальних мережах звичайно не ставиться завдання підтримки якостіобслуговування для всіх можливих типів трафіку, які були розглянутівище. Частіше за все,