Проектирование магистральной сети на базе технологии MPLS

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

1. Введение

2. Исходные данные

3. Теоретические сведения

3.1Основы многоуровневой коммутации

3.2 Разделение функций

3.3 Пересылка с использованием последовательных меток

3.4 Эволюция многоуровневой коммутации

3.5 MPLS

3.6 Перспективы MPLS

4. Топология сети MPLS

5. Расчет пропускной способности

5.1 Расчет пропускной способности одного узла доступа сети

5.2 Расчет пропускной способности центральных узлов сети

6. Выбор оборудования для сети MPLS

6.1 Выбор оборудования для центральных узлов сети

6.2 Выбор оборудования для узлов доступа сети

Заключение

Список литературы

Приложение. Список сокращений



Размещено на http://www.allbest.ru

1. Введение

Традиционными требованиями, предъявляемыми к технологии современной магистральной сети, были высокая пропускная способность, высокая скорость передачи, хорошая масштабируемость, надежность. Однако современное состояние рынка телекоммуникаций выдвигает дополнительные требования. Теперь провайдеру услуг недостаточно просто предоставить доступ к своей магистрали - пользователи хотят иметь возможность организации виртуальных частных сетей (VPN) и доступа к различным интегрированным сервисам сети. Для решения этих задач и решения проблемы обеспечения "сквозного" качества обслуживания была разработана технология MPLS.

MPLS (Multi Protocol Label Switching) -- это технология быстрой коммутации пакетов в многопротокольных сетях, основанная на использовании меток. MPLS сочетает в себе возможности управления трафиком, присущие технологиям канального уровня (Data Link Layer 2), и масштабируемость и гибкость протоколов, характерные для сетевого уровня (Network Link Layer 3). "Многопротокольность" в название технологии означает, что MPLS - инкапсулирующий протокол и может транспортировать множество других протоколов,

Технологии MPLS и DiffServ схожи - оба стандарта используют маркировку пакетов во входных точках сети, то есть анализ, классификация трафика происходит на границе доменов. Однако, в отличие от DiffServ, использующего для DSCP уже существующее поле TOS в пакете IP, в MPLS к пакету добавляется специальная 32-разрядная информационная метка. Метка помещается между заголовками второго/ третьего уровня и используется для определения следующего маршрутизатора на пути к пункту назначения. Кодовое же слово DSCP в механизме DiffServ не несет себе информацию, которая влияет на выбор маршрута для продвижения пакетов, а определяет уровень качества обслуживания пакетов в промежуточных узлах.

Протокол MPLS упрощает процесс продвижения пакетов в магистрали, поскольку на промежуточных LSR происходит не обычная маршрутизация, а высокоскоростная коммутация на основании информации в метке. Распространение трафика в сети MPLS происходит по следующему сценарию. Первый пограничный коммутатор LER на основании IP адреса пункта назначения и/или другой информации заголовка пакета определяет соответствующее политике обеспечения QoS значение метки, принадлежность пакета определенному классу FEC и выходной интерфейс для пакета. Следующий маршрутизатор LSR использует метку для продвижения пакета, сопоставляя с находящейся на нем базой информации о метках (Label Infor-mation Base -- LIB), определяет следующий LSR на пути к пункту назначения и заменят метку на новую. Последний пограничный маршрутизатор снимает метку и отправляет на выходной интерфейс в обычном виде.

Label Distribution Protocol (LDP) - протокол распространения меток. Функции и характеристики протокола:

Предоставляет возможность маршрутизаторам с коммутацией меток LSR (Label Switching Router) обнаруживать друг друга и устанавливать взаимодействие

Определяет четыре класса сообщений: DISCOVERY, ADJACENCY, LABEL ADVERTISEMENT и NO-TIFICATION

Для обеспечения надежности передачи сообщений протокол работает "поверх" TCP, позволяющего обеспечить гарантированность доставки [1]

многоуровневая коммутация сеть оборудование



2. Исходные данные

Таблица 1 - Характеристика услуг (Вариант №6)

Вид трафика IP	Скорость на канал, Кбит/с, Vi	% использования услуги корпоративными клиентами, pКК	% использования услуги квартирными пользователями, pКП	Направление потоков (ЦУ), kЦУ
Данные квартирных абонентов	512	-	100	100
Данные корпоративных клиентов 1	1000	100	-	50
Данные корпоративных клиентов 2	2000	100	-	50
Данные корпоративных клиентов 3	8000	100	-	50
Голос VoIP (кодек G.729)	20	60	25	0
IP-телевидение (кодек MPEG-4)	до 400	50	42	100
IP-телевидение высокого разрешения (HDTV)	19000	30	10	100
Видеоконференцсвязь (кодек Н.264)	до 512	100	3	50
Видео по запросу	19000	60	100	100

- корпоративных клиентов 1 типа 40;

- корпоративных клиентов 2 типа 50;

- корпоративных клиентов 3 типа 30;

- квартирных пользователей 100.

Количество УД в одном ЦУ: Nуд=4



3. Теоретические сведения

3.1 Основы многоуровневой коммутации

Сети ряда Интернет-провайдеров построены сегодня на основе многоуровневой модели, подразумевающей, что логическая маршрутизируемая IP-сеть функционирует поверх коммутируемой топологии второго уровня (АТМ либо Frame Relay) и независимо от нее. Коммутаторы второго уровня обеспечивают высокоскоростные соединения, в то время как IP-маршрутизаторы на периферии сети, связанные друг с другом сетью виртуальных каналов второго уровня, осуществляют интеллектуальную пересылку IP-пакетов. Проблемы, возникающие при таком подходе, связаны со сложностью взаимного отображения двух различных сетевых архитектур друг на друга, которое требует построения и поддержания двух раздельных топологий, адресных пространств, протоколов маршрутизации и сигнализации, алгоритмов резервирования ресурсов. Появление методов многоуровневой коммутации и в конечном счете MPLS -- это один из шагов на пути эволюционного развития сети Интернет в сторону упрощения ее инфраструктуры путем интеграции функций второго (коммутация) и третьего (маршрутизация) уровней.

Все методы многоуровневой коммутации, в том числе и MPLS, базируются на двух основных принципах: - разделение функций пересылки пакетов и управления этим процессом; - пересылка пакетов с использованием последовательных меток.

3.2 Разделение функций

Многоуровневая коммутация предполагает четкое разделение всех функций по две компоненты: пересылка пакетов и управление. Управляющая компонента задействует стандартные протоколы маршрутизации (OSPF, IS-IS, BGP-4) для обмена информацией с другими маршрутизаторами. На основе этой информации формируется и модифицируется сначала таблица маршрутизации, а затем, с учетом информации о смежных системах на каждом интерфейсе, -- таблица пересылки пакетов. Когда система получает новый пакет, пересылающая компонента анализирует информацию, содержащуюся в его заголовке, ищет соответствующую запись в таблице пересылки и направляет пакет на выходной интерфейс.

Отделение управляющей компоненты от пересылающей позволяет разрабатывать и модифицировать каждую из них независимо. Единственное обязательное требование состоит в том, чтобы управляющая компонента могла передавать информацию пересылающей компоненте через таблицу пересылки пакетов. Благодаря этому становится возможным применение очень простых алгоритмов пересылки, например алгоритма, базирующегося на использовании последовательных меток.

3.3 Пересылка с использованием последовательных меток.

Пересылающая компонента практически всех систем многоуровневой коммутации, включая и системы MPLS, основана на использовании последовательных меток пакетов (именно этот алгоритм применяется для пересылки ячеек АТМ и кадров Frame Relay). Метка -- это короткое поле фиксированной длины в заголовке пакета. Она определяет принадлежность пакета к определенному классу эквивалентной пересылки (Forwarding Equivalence Class -- FEC). По существу, метка играет ту же самую роль идентификатора соединений, что и идентификаторы виртуального пути или виртуального канала (VPI/VCI) в сетях АТМ или идентификаторы DLCI в сетях Frame Relay. Класс FEC представляет собой совокупность пакетов, направляемых в сеть по одному и тому же маршруту, -- при этом конечные адресаты этих пакетов могут быть разными.

Алгоритм пересылки на основе последовательных меток требует классификации каждого пакета на входе в сеть и присвоения ему первоначальной метки. Предположим, входной коммутатор сети получил непомеченный пакет с адресом назначения 192.4.2.1 (рис. 2). Он классифицирует этот пакет (относит к классу FEC 192.4/16), присваивает ему метку 5 и передает смежному устройству на маркированном маршруте (Label-Switched Path -- LSP). Маршрут LSP функционально эквивалентен виртуальному каналу, поскольку определяет путь через всю сеть -- от входа в нее до выхода из нее. По этому пути следуют все пакеты, отнесенные к определенному классу FEC. Первый из поддерживающих метки коммутаторов на этом пути называется входным (ingress, или head-end); а последний коммутатор, завершающий данный LSP, -- выходным (egress, или tail-end). Внутри ядра сети коммутаторы игнорируют информацию сетевого уровня в заголовках пакетов и определяют дальнейший маршрут их следования исключительно на основе меток. Когда коммутатор получает помеченный пакет, его пересылающая компонента ищет в таблице пересылки нужную запись (по номеру входного порта и входной метке), извлекает из нее выходную метку, выходной интерфейс и адрес следующего смежного устройства. Затем коммутатор заменяет входную метку выходной (эта процедура называется label swapping) и передает пакет на выходной интерфейс для дальнейшего продвижения по маршруту LSP. Когда пакет достигает конца маршрута LSP, выходной коммутатор тоже обращается к своей таблице пересылки. Но, поскольку на следующем шаге пакет должен быть передан уже на устройство, не поддерживающее метки, коммутатор удаляет метку и отправляет пакет, используя обычный алгоритм IP-маршрутизации. Механизм последовательных меток обладает целым рядом преимуществ по сравнению с традиционной пошаговой маршрутизацией на сетевом уровне. Начнем с того, что использование меток предоставляет поставщику сетевых услуг чрезвычайную гибкость в классификации пакетов.

В простейшем случае входной коммутатор сети можно сконфигурировать так, чтобы он относил пакет к тому или иному классу FEC исключительно на основе адреса назначения. Однако для выбора FEC можно использовать и множество других критериев: адрес источника пакета, тип приложения, точку входа в сеть с поддержкой меток и точку выхода из нее, класс обслуживания (CoS), указанный в заголовке IP-пакета, или любое сочетание этих параметров. Поставщики сетевых услуг могут конструировать специальные LSP-маршруты, удовлетворяющие требования тех или иных приложений. Маршруты можно построить таким образом, чтобы, например, минимизировать число транзитных узлов, обеспечить определенную полосу пропускания или обойти потенциальные точки перегрузки. Важное преимущество алгоритма пересылки с использованием последовательных меток состоит в том, что он позволяет выделить любой тип пользовательского трафика, ассоциировать его с определенным классом FEC и направить весь трафик этого класса по LSP-маршруту, специально построенному так, чтобы удовлетворить требования данного типа трафика.

3.4 Эволюция многоуровневой коммутации

Чтобы яснее представить сущность технологии MPLS и ее роль в развитии Интернет, полезно оглянуться назад и выяснить, что именно послужило поводом для разработки различных методов многоуровневой коммутации и каким образом все они в конечном счете образовали комбинацию под названием MPLS. Как уже было сказано, с середины 90-х годов некоторые Интернет-провайдеры начали модернизировать свои сети, переходя от построения ядра на основе маршрутизаторов к многослойной модели с передачей IP-трафика по сети АТМ. Причиной такого перехода стал взрывной рост объема услуг и связанные с ним потребности в большей полосе пропускания, предсказуемых показателях производительности и инжиниринге трафика. Архитектура IP-over-ATM смогла решить эти задачи в первую очередь благодаря тому, что опиралась на применяемый в сетях АТМ алгоритм коммутации с использованием меток. Модель IP-over-ATM базировалась на функциональных возможностях АТМ. На магистрали сети применялись высокоскоростные АТМ-коммутаторы, а область применения IP-маршрутизации ограничивалась периферией сети. Последнее было связано с тем, что в данной модели традиционные программные маршрутизаторы рассматривались как основная помеха на пути увеличения производительности сетей. Однако по мере последующего роста сетей и появления аппаратуры, разработанной специально для магистралей Интернет, дальнейшее развитие в рамках модели IP-over-ATM перестало быть единственно возможным. Преодолев в свое время ограничения традиционной маршрутизации, она достигла следующего рубежа и здесь столкнулась уже со своими собственными пределами масштабируемости.

На фоне продолжавшейся миграции Интернет-провайдеров к модели IP-over-ATM начал проявляться целый ряд тенденций, оказывающих влияние на развитие новых технологий для ядра Интернет. Широкие круги общества стали осознавать исключительную роль Интернет в деле построения основ новой глобальной экономики. Исчезли последние сомнения в том, что рынок оборудования для Интернет достаточно велик, чтобы оправдать разработку аппаратуры специально для магистральных соединений. Протокол IP быстро занял господствующие позиции, оттеснив в сторону IPX, AppleTalk, OSI и SNA.

3.5 MPLS

Несмотря на ряд схожих черт, системы многоуровневой коммутации первого поколения использовали различные фирменные протоколы и поэтому не могли взаимодействовать друг с другом. Это и стало основным препятствием на пути их практического внедрения в сетях Интернет-провайдеров. Кроме того, большинство решений требовало наличия транспортной инфраструктуры АТМ и не могло быть применено в разнородных транспортных средах на основе Frame Relay, PPP, SONET, технологий ЛВС. Для широкого внедрения многоуровневой коммутации было необходимо выработать единый отраслевой стандарт, применимый к любому типу технологий канального уровня. Такой стандарт с использованием ряда фирменных решений был разработан под эгидой IETF. Управляющая компонента MPLS построена вокруг протокола IP, точно так же как и в более ранних фирменных решениях, однако она использует новые стандартные протоколы сигнализации и обмена метками в IP-сетях, а также дополнения к существующим протоколам. Такая стандартизация обеспечивает совместимость аппаратуры разных производителей. Технологии MPLS не требуется никаких протоколов Форума ATM для сигнализации и маршрутизации, тем самым устраняется необходимость координации двух различных архитектур. Благодаря этому она гораздо лучше приспособлена для применения в пакетном мире Интернет. Пересылающая компонента MPLS базируется на механизме последовательных меток, а процедура назначения меток и обмена ими между смежными узлами для формирования маркированных маршрутов LSP инициируется по принципу “от управления”. Если транспортная технология второго уровня предусматривает поле для метки (например, VPI/VCI в АТМ или DLCI во Frame Relay), то метка MPLS включается в это поле. Если же в заголовке второго уровня такое поле отсутствует, то метка MPLS записывается в стандартизированный заголовок MPLS, который вставляется между заголовками канального и сетевого уровней. Таким образом, MPLS позволяет применять метки в сетях, где используются любые технологии канального уровня, и прокладывать маркированные маршруты через неоднородные сетевые инфраструктуры. Едва успев появиться, стандарт MPLS дал повод для целого ряда заблуждений относительно своей роли в построении ядра Интернет. Некоторые специалисты восприняли его как стандарт, разработанный для того, чтобы позволить производителям превратить АТМ-коммутаторы в высокопроизводительные магистральные маршрутизаторы. Это действительно было одной из целей при разработке первого поколения многоуровневых коммутаторов в середине 90-х годов, однако последние достижения в области специализированных микросхем позволили аппаратным IP-маршрутизаторам достичь практически такого же быстродействия, которое характерно для коммутаторов на основе MPLS или ATM VPI/VCI. Технология MPLS действительно позволяет увеличить скорость пересылки пакетов в программных маршрутизаторах, однако это было далеко не главной целью ее разработки. Другое распространенное заблуждение состоит в том, что технология MPLS якобы должна полностью заменить обычную IP-маршрутизацию. Такая задача никогда не ставилась перед рабочей группой по MPLS, поскольку разработчики ни минуты не сомневались в том, что традиционная маршрутизация на третьем уровне всегда будет присутствовать в Интернет. Это необходимо по целому ряду причин. Так, для обеспечения сетевой безопасности и управления сетями требуется фильтрация пакетов на межсетевых экранах, а это подразумевает подробный анализ заголовков пакетов и полномасштабную их обработку на третьем уровне. Кроме того, очевидно, что невозможно поддерживать маркированные маршруты вплоть до каждого хоста во всей глобальной Сети, поэтому в некоторой точке маршрута (например, на последнем шаге перед хостом-получателем) пакет придется маршрутизировать традиционным образом.

3.6 Перспективы MPLS

Перед внедрением MPLS, как, впрочем, и любой новой технологии, необходимо дать ответ на вопрос: “Для чего это нужно?” Основная польза от технологии MPLS состоит в том, что она создает основу для развертывания новых типов услуг, не поддерживаемых традиционной маршрутизацией. Это особенно актуально в условиях нынешней жесткой конкуренции, когда провайдерам необходимо постоянно предлагать пользователям новые услуги, отсутствующие у конкурентов. Одновременно MPLS позволяет уменьшить себестоимость и улучшить качество базовых услуг. MPLS расширяет возможности маршрутизации, позволяя учитывать многие факторы (а не только адрес назначения пакета). Предположим, что хосты А и Б отправляют пакеты хосту В через сеть, в которой поддерживается технология MPLS. При традиционной маршрутизации -- по принципу кратчайшего пути -- пакеты и от хоста А, и от хоста Б будут направлены по пути № 1, выбранному средствами IGP в качестве кратчайшего. Теперь предположим, что сетевой администратор, проанализировав статистику загрузки сети, решил установить правила управления трафиком для того, чтобы уменьшить нагрузку на маршрутизатор LSR 2. Для этого ему необходимо перенаправить часть трафика по другим маршрутам, скажем, трафик от хоста Б к хосту В перевести на путь № 2 (а для трафика хоста А оставить прежний путь № 1). Осуществить такое разделение средствами традиционной маршрутизации было бы невозможно, поскольку она принимает во внимание только адрес назначения пакета, одинаковый в обоих случаях. Но в нашем примере маршрутизаторы в ядре сети поддерживают MPLS, поэтому реализовать такие правила достаточно просто. Для этого нужно сконфигурировать два маркированных маршрута так, чтобы маршрутизатор LSR 1 направлял весь трафик от А к В по пути № 1, а от Б к В -- по пути № 2. Возможность классифицировать трафик по множеству параметров и направить трафик каждого класса по выбранному и, возможно, специально оптимизированному пути позволяет администратору точно управлять потоками трафика. Таким образом, при надлежащем планировании маршрутов и правил технология MPLS обеспечивает поставщикам сетевых услуг беспрецедентный для существующих IP-сетей уровень контроля над трафиком. Это означает более эффективную работу сетей, более предсказуемое качество услуг и большую гибкость, позволяющую адаптироваться к изменяющимся потребностям пользователей. Набор критериев, которые могут применяться в системах MPLS для классификации пакетов, чрезвычайно широк. Очевидно, в первых реализациях MPLS будет использоваться только часть этих критериев, а остальные станут вовлекаться в работу по мере появления необходимого ПО для управляющей компоненты MPLS. Если провайдер намеревается внедрить новый тип услуг, ему нет необходимости заменять всю MPLS-совместимую инфраструктуру. Достаточно всего лишь изменить управляющую составляющую, чтобы присвоить некоторой категории пакетов специальный FEC-класс, и затем указать для него специально спроектированный LSP-маршрут. Например, пакеты можно классифицировать по сочетанию подсети назначения и типа приложения или сетей источника и назначения, по специфическим требованиям к качеству услуг (QoS), по принадлежности к группе многоадресной IP-рассылки, по идентификатору виртуальной частной сети (VPN). Далее, сетевой администратор может конфигурировать LSP-маршруты таким образом, чтобы удовлетворить специфические требования данного класса трафика: минимизировать число транзитных узлов, обеспечить заданную полосу пропускания, направить трафик через определенные узлы и т. д. Заключительный шаг по внедрению новой услуги состоит в том, чтобы сконфигурировать входной LSR-маршрутизатор соответствующим образом. Он должен идентифицировать пакеты, подпадающие под определение данного класса, и направлять их по пути, специально предназначенному для трафика этого класса.



4. Топология сети MPLS

Рисунок 1 - Топология сети MPLS

4.1 Расчет скорости передачи полезной нагрузки

Отличие полезной пропускной способности от полной пропускной способности зависит от длины кадра. Технология GE является развитием технологии Ethernet, поэтому формат кадра практически не отличается. Различие лишь во временных параметрах. Межкадровый интервал составит 0,096 мкс. Для его учета в расчете это время переводится на избыточную информацию. Так как скорость физической среды составляет 1 Гбит/с ( т.е. Bt = 1 073 741 824 бит/с), то межкадровый интервал (IPG) будет равен:

.

При расчете количества полезных данных (MSS) следует учитывать, что в технологии GE максимальный размер пакета 1526 байт, из которых 18 байт занимает служебная информация (заголовок GE), и 8 байт - преамбула.

То есть доля пользовательской информации на информацию пакета, сформированного по технологии GE составляет:

.

Также необходимо оставить место для меток MPLS (Nметк.) и заголовков TCP/IP (Nзаг.). В сетях MPLS, при использовании VPN, требуется использовать стек из 2 меток по 32 бита (Nметк = 8 байт), где верхняя будет определять маршрут следования, а нижняя будет использована выходным граничным маршрутизатором для выбора необходимого сайта VPN. Заголовки TCP/IP занимают каждый 20 байт (Nзаг.=40 байт).

Учитывая вышеописанный состав пакета, получим количество полезных данных в сети с технологиями MPLS и GE:

.

Рассчитаем максимальный размер пакета в канале (MTU) с учетом межкадрового интервала:



.

Таблица 2 - Состав пакета на магистральном участке

Преамбула	8байт
Заголовок GE	18 байт
Стек из 2 меток	8 байт
Заголовок IP	20 байт
Заголовок TCP	20 байт
Межкадровый интервал (IPG)	13 байт

При идеальных условиях максимальная пропускная способность для пользовательских данных Сп будет равна:

.

Доля пользовательской информации на информацию пакета составляет:

.

Следовательно, теоретически можно передать следующее количество пакетов (P) размером 1539 байт:

.

Время передачи одного пакета или задержка (Tп) на один шаг (1 539 байт) составит:



.

При расчетах не учитывается время необходимое для получения подтверждений о доставке пакетов, не учитывается время на установление и разрыв соединения, не учитывается задержки сети GE (так как они не значительны, 0,01-0,4 мс), а так же служебный трафик (протоколы управления, маршрутизации и т.д.). Служебные протоколы будут учтены при расчетах пропускной способности услуг сети.



5. Расчет пропускной способности

5.1 Расчет пропускной способности одного узла доступа сети

Рассчитаем пропускную способность для одного УД по направлению к ЦУ сети по формуле:

.(1)

Рассчитаем пропускную способность для одного УД по направлению в рокады по формуле:

(2)

где kр = 100 - kЦУ

Расчет:

Нагрузка квартирных пользователей

Нагрузка корпоративных клиентов 1 типа

Нагрузка корпоративных клиентов 2 типа

Нагрузка корпоративных клиентов 3 типа

Нагрузка Голос VoIP (кодек G.729)

Нагрузка IP-телевидение (кодек MPEG-4)

Нагрузка IP-телевидение высокого разрешения

Нагрузка видеоконференсвязь (кодек Н.264)

Распределение потоков нагрузки для клиентов одного узла доступа сети приведены в таблице 3. Расчет производился по формулам 1 и 2.

Таблица 3 - Распределение потоков на магистраль сети

№ п/п	Пользователь сети	Направление потоков
		к ЦУ сети, СкЦУi	в рокады, Срi
1	Квартирные пользователи (Nкп=100, Nкк=0)	50 Мбит/с	-
2	Корпоративные клиенты 1 типа (Nкк=40, Nкп=0)	19,53Мбит/с	19,53 Мбит/с
3	Корпоративные клиенты 2 типа (Nкк=50, Nкп=0)	48,8 Мбит/с	48,8 Мбит/с
4	Корпоративные клиенты 3 типа (Nкк=30, Nкп=0)	117,18 Мбит/с	117,18 Мбит/с
5	Голос VoIP(кодек G.729) Nкк=120 и Nкп=100	-	1,89 Мбит/с
6	IP-телевидение (кодек MPEG-4)	39,84 Мбит/с	-
7	IP-телевидение высокого разрешения (HDTV)	853,52Мбит/с	-
8	Видеоконференцсвязь (кодек Н.264)	30,75 Мбит/с	30,75 Мбит/с

Пропускная способность от одного узла доступа по направлению к центральному узлу операторской сети составит:

Пропускная способность от одного узла доступа по направлению к рокадам:



Дополнительно, будет возможна организация услуги «Видео по запросу» со скоростью 19000 Кбит/с, востребованность которой, на данный момент, 0,5% от общего числа пользователей. Поэтому количество пользователей сети, которым необходимо организовать услугу «Видео по запросу» составляет:

Отсюда, необходимость в дополнительной пропускной способности магистрали для услуги «Видео по запросу» составляет:

.

Таким образом, необходимая пропускная способность от одного узла доступа на магистраль, с учетом 25% на служебный трафик и 25% на развитие сети, составит:

Так как на УД используется только технология GE, то полная пропускная способность (трафик) одного УД рассчитывается по формуле:

.

Расчет пропускной способности центральных узлов сети

От УД к ЦУ проходит трафик услуги «Видео по запросу», поэтому в рамках расчета трафика магистральных узлов примем:



.

Учитывая использование технологии GE, и учитывая служебный трафик (25%) и развитие сети (25%), определим полную пропускную способность от одного узла доступа к центральному узлу:

.

Определим пропускную способность для каждого ЦУ от всех УД (для данного примера примем NУД = 4):

.

Так как на ЦУ используется технология MPLS, то его полная пропускная способность определяется по формуле:

.

Центральные узлы соединены по схеме каждый с каждым, а также предусмотрен выход во внешнюю сеть с ЦУ1. Предположим, что пропускная способность, необходимая для внешней сети, равна 30% от пропускной способности первого ЦУ, поэтому:

.

Необходимо учитывать нагрузку в магистральной сети MPLS между центральными узлами. Предположим, что максимальная загруженность ЦУ возможна в ситуации, когда к нему направлена половина трафика от каждого из оставшихся ЦУ. Поэтому полная пропускная способность для каждого ЦУ увеличится:



6. Выбор оборудования для сети MPLS

6.1 Выбор оборудования для центральных узлов сети

D-link DGS-1224TP/GE обеспечивает скорость Gigabit Ethernet для поддержки приложений, чувствительных к полосе пропускания, и расширение емкости сети. Расширенный функционал включает комбо-порты Gigabit, поддержку Power over Ethernet1, QoS, а также функции гибкого многофункционального управления. Поддержка Power over Ethernet позволяет упростить установку беспроводных точек доступа, сетевых камер, телефонов VoIP и другого сетевого оборудования. Общая выходная мощность 24-х портов 10/100/1000 Base-T для коммутатора DGS-1224TP - 180Вт. Поэтому максимальная выходная мощность каждого порта составит 15,4Вт при одновременном использовании 11 портов или 7,5Вт при одновременном использовании 24 портов. Коммутатор этой серии выполнен в металлическом корпусе для установки в 19”стойку, оснащен индикаторами на передней панели и поддерживает пассивную систему охлаждения. Дружественный пользователю Web-интерфейс управления обеспечивает простоту и гибкость настройки с учетом различных сетевых требований.

Характеристики:Стандарты и функции портов:

- IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet (медный кабель на основе витой пары)

- IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet (медный кабель на основе витой пары)

- IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet (медный кабель на основе витой пары)

- IEEE 802.3z Gigabit Ethernet (оптоволоконный кабель)

- Автосогласование ANSI/IEEE 802.3 NWay

- Управление потоком 802.3х

- 802.3af Power over Ethernet (только для DGS-1224TP)

- Автоопределение MDI/MDIX для всех портов на основе витой пары

Количество портов:

- 20 портов 10/100/1000BASE-T PoE, 4 комбо-порта 10/100/1000BASE-T PoE/SFP

Скорость передачи данных:

Ethernet:

- 10 Мбит/с (полудуплексный режим)

- 20 Мбит/с (полнодуплексный режим)

Fast Ethernet:

- 100 Мбит/с (полудуплексный режим)

- 200 Мбит/с (полнодуплексный режим)

Gigabit Ethernet:

- 2000 Мбит/с (полнодуплексный режим)

Полный/полудуплекс:

- Полный/полудуплекс для скорости 10/100 Мбит/с

- Полный дуплекс для скорости Gigabit

Программное обеспечение:

Функции 2 уровня

- IGMP snooping: поддержка 64 группы многоадресной рассылки (Multicast Groups)

- 802.1D Spanning Tree

- Агрегирование портов: до 6 групп на устройство, до 8 портов на группу

QoS:

- Поддержка очередей приоритетов 802.1p

- До 4 очередей для каждого порта

- QoS на основе DSCP

- Методы обработки очередей: WRR, Strict

Безопасность:

- Управление доступом 802.1x на основе портов

- Управление широковещательным штормом с шагом 8 Кб, 16 Кб, 32K, 64 Кб, 128 Кб, 512 Кб, 1024 Кб, 2048 Кб, 4096 Кб в секунду

- D-Link Safeguard Engine для защиты CPU от широковещательной/многоадресной/одноадресной рассылки

- Доверенный хост (Trusted Host)

- Функция диагностики кабеля

Производительность:

Пропускная способность коммутатора: 48 Гбит [2]

Выбор оборудования для узлов доступа сети

D-link DES-3028 является оптимальным по соотношению «цена/функционал» решением уровня доступа сети провайдера услуг. Отличительными функциями данного коммутатора являются высокая плотность портов, 4 гигабитных порта Uplink, небольшой шаг изменения настроек для управления полосой пропускания и улучшенное сетевое управление. Эти коммутаторы позволяют оптимизировать сеть как по функционалу, так и по стоимостным характеристикам.

Характеристики:

24 порта 10/100Base-TX

2 порта 10/100/1000Base-T

2 комбо-порта 10/100/1000Base-T /SFP

Консольный порт RS-232

Производительность:

Коммутационная фабрика: 12.8 Гбит/с

Скорость передачи 64-байтных пакетов: 9.5 Mpps

Таблица МАС-адресов: 8К

SDRAM для CPU: 64Мб

Размер буфера пакетов: 512 Кб



Заключение

В данной курсовой работе была рассмотрена технология MPLS. Выполнено построение топологии сети, посчитана пропускная способность для узлов доступа и центральных узлов, подобрано оборудование для построения сети.



Список литературы

MPLS -- технология маршрутизации для нового поколения сетей общего пользования. Б. Л. Сатовский: http://www.ccc.ru/magazine/depot/01_03/read.html?0303.htm (дата обращения: 07.12.2012)

Управляемые коммутаторы: http://www.alpha-sb.ru/product.php?id_product=3295 (дата обращения: 08.12.2012)

Управляемые коммутаторы: http://www.alpha-sb.ru/product.php?id_product=3303 (дата обращения: 08.12.2012)



Приложение.Список сокращений

BGP (BorderGatewayProtocol) -- граничный шлюзовой протокол. Разновидность протокола маршрутизации между автономными системами.

FEC (Forwarding Equivalence Class) -- класс эквивалентности при передаче. Класс пакетов сетевого уровня, которые получают от сети MPLS одинаковое обслуживание как при выборе LSP, так и с точки зрения доступа к ресурсам.

LDP (Label Distribution Protocol) -- протокол распределения информации о привязке меток к FEC.

LSP (Label Switching Path) -- путь коммутации по меткам.

LSR (Label Switching Router) -- узел сети MPLS, участвующий в реализации алгоритма маршрутизации и выполняющий коммутацию по меткам.

MPLS (MultiProtocol Label Switching) -- многопротокольная коммутация по меткам.

OSPF (Open Shortest Path First) -- «первым выбирается кратчайший путь». Разновидность протокола маршрутизации внутри автономной системы.

QoS (Quality of Service) -- качество сервиса. Набор параметров, описывающих свойства потока и гарантированный уровень сетевого обслуживания.

RSVP (Resource Reservation Protocol) -- протокол резервирования ресурсов в IP-сетях.

DSCP (Differentiated Services Code Point) -- поле в заголовке IP пакета, которое используется в целях классификации передаваемой информации.

Размещено на www.allbest.

...