Теоретические сведения. В предыдущих лабораторных работах были рассмотрены основные технологии, используемые при построении локальных вычислительных сетей

В предыдущих лабораторных работах были рассмотрены основные технологии, используемые при построении локальных вычислительных сетей. В данной лабораторной работе впервые вводится такое понятие как распределенная сеть, иначе называемая глобальной компьютерной сетью (Wide Area Network, WAN). Распределенная сеть охватывает большие территории и включает в себя множество узлов, объединяя локальные вычислительные сети так, чтобы каждый узел мог взаимодействовать с остальными участниками глобальной сети. Одной из наиболее распространенных WAN-технологий в современных сетях является среда Frame Relay.

Frame Relay (англ. «ретрансляция кадров») представляет собой набор WAN-стандартов, с помощью которых можно построить эффективные WAN-службы, в которых пары маршрутизаторов пересылают данные напрямую друг другу по логическим виртуальным каналам. Сети Frame Relay являются средами с многостанционным доступом, т.е. к соединению может быть подключено более двух устройств. В отличие от локальных сетей, в среде Frame Relay на канальном уровне нет широковещания, поэтому данную технологию также называют нешироковещательной средой с многостанционным доступом (nonbroadcast multiaccess — NBMA). Более того, поскольку среда Frame Relay является многостанционной, в ней нужно использовать некоторую разновидность адреса, чтобы идентифицировать удаленный маршрутизатор-получатель. На рис. 9.1 представлена физическая топология сети Frame Relay и связанная с ней терминология.

Рис. 9.1. Компоненты сети Frame Relay

Между маршрутизаторами клиента (R1, R2) и коммутаторами Frame Relay провайдера услуги прокладывается выделенная линия, которую называют каналом доступа (access link). Для работы с такими каналами используются специальные интерфейсы на маршрутизаторах, называемые серийными или последовательными. Чтобы отслеживать работоспособность такого канала, устройства, не относящиеся к Frame Relay-сети провайдера, называемые терминальным оборудованием канала передачи данных (Data Terminal Equipment — DTE), периодически обмениваются служебными сообщениями с коммутатором Frame Relay. Такие тестовые сообщения (keepalive) вместе с другими служебными кадрами описаны в протоколе интерфейса локального управления (Local Management Interface — LMI). Маршрутизаторы с точки зрения технологии Frame Relay являются DTE-устройствами, а коммутаторы — DCE (Data Communications Equipment — коммуникационное оборудование канала передачи данных).

Следует отметить, что на рис. 9.1 показана физическая схема сети Frame Relay, а логическая схема будет выглядеть несколько по-другому. Логическая схема виртуальных каналов показана на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Виртуальные каналы сети Frame Relay

Логический маршрут между двумя DTE-устройствами представляет собой виртуальный канал. Пунктирной линией на рисунке показан виртуальный канал, и в дальнейшем на рисунках используется именно такая линия для обозначения логических маршрутов. На рис. 9.2 также указаны идентификаторы соединения канального уров­ня (Data-Link Connection Identifier — DLCI) в качестве адреса в сети Frame Relay; с их помощью идентифицируют виртуальные каналы, по которым должны пересы­латься кадры. Идентификаторы DLCI являются локально значимыми, т.е. они должны быть уникальными только в локальном канале доступа к сети.

В табл. 9.1 перечислены компоненты Frame Relay-сети, показанные на рис. 9.1 и 9.2, а также приведено их описание:

Таблица 9.1 Терминология и концепции Frame Relay

В сети Frame Relay необязательно между всеми узлами сети попарно должны быть сконфигурированы виртуальные каналы. Топология, в которой все узлы соединены каналами называют полносвязной (связь все со всеми). Если не все пары устройств соединены между собой, то топологию называют неполносвязной. В неполносвязной сети есть свои преимущества и недостатки по сравнению с полносвязной топологией. Главное преимущество — такая топология дешевле, поскольку провайдер обычно взимает плату за каждый виртуальный канал по отдельности. Недостаток вполне очевиден: длина пути между отправителем и получателем может увеличится, на пути появятся дополнительные транзитные маршрутизаторы, которые будут вынуждены выполнять роль ретрансляторов. Если объем пересылаемых данных в сети невелик, то обычно используется неполносвязную топологию; если же данных передается много, то более дорогая полносвязная топология будет более эффективной.

Следует помнить о двух основных проблемах технологии Frame Relay:

- выбор правильной схемы IP-адресации для FR-интерфейсов;

- обработка широковещательных сообщений.

В реализации технологии Frame Relay от компании Cisco есть три варианта разбивки подсетей и IP-адресов для Frame Relay-интерфейсов:

1. Одна подсеть для всех DTE-устройств. Сеть с использованием единой подсети для адресации исключительно проста и позволяет сэкономить адресное пространство.

2. Выделение одной подсети на каждый VC-канал. Такая топология сети Frame Relay больше рас­пространена по сравнению с предыдущей, поскольку многие организации стремятся сгруппировать приложения и серверы и развернуть их в некоторой центральной точ­ке сети, а основной трафик в сети курсирует между удаленными узлами и такими центральными серверами. Использование набора подсетей вместо одной большой подсети приводит к тому, что часть IP-адресов теряется, однако позволяет решить некоторые проблем протоколов маршрутизации в среде Frame Relay.

3. Гибридный подход. Такой подход предполагает выделение сегментов сети с полносвязной топологией и использование в них одной подсети для DTE-устройств, для всех остальных сегментов (неполносвязных) используется одна подсеть на каждый VC-канал.

В технологии Frame Relay можно пересылать копии широковещательных сообщений через все виртуальные каналы, но в ней нет аналога широковещательных сообщений локальной сети. Тем не менее, маршрутизаторам приходится пересылать широковещательные сообщения, чтобы несколько сетевых служб корректно работали. В частности, анонсы различных протоколов маршрутизации рассылаются с помощью либо широковещания, либо многоадресатной рассылки. Решить проблемы широковещания в технологии Frame Relay можно двумя способами.

Первый реализуется за счет того, что операционная система Cisco IOS может рассылать копии широковещательных сообщений через виртуальные каналы, если в конфигурации устройства указать соответствующие настройки. Если в сети используется всего несколько виртуальных каналов, такая конфигурация вполне обоснована.

Второй вариант решения заключается в том, что маршрутизатор пытается минимизировать негативные последствия от применения первого варианта решения. Маршрутизатор размещает копии широковещательных сообщений в специальных выходных очередях, отделенных от очередей пользовательского трафика, поэтому пользователь не замечает всплеска задержек и потерь пакетов, когда через виртуальные каналы рассылаются широковещательные сообщения.

Примечание. Описание процессов моделирования для этой лабораторной работы можно найти в справке Packet Tracer: Справка Þ Содержимое Þ раздел «Моделирование» Þ Лаб. работа №9.