Масштабируемые сети

ECNM позволят разбить сложные проблемы конструирования сетей на ряд более конкретных проблем, благодаря модульной структуре сети. Модульность сети помогает разработчикам оптимизировать оборудование и ПО под конкретные задачи, легко добавлять, удалять и заменять части сети. Высокий уровень гибкости и адаптируемости делает иерархическую модель сети высоко масштабируемой.

Все масштабируемые сети имеют пять характерных черт:

1. Reliable and available. Надежность и доступность
2. Responsive. Отзывчивость
3. Efficient. Эффективность
4. Adaptable. Адаптируемость
5. Secure. Безопасность

1. Надежность и доступность сети

Надежная и доступная сеть предоставляет услуги пользователям 24 часа в сутки и семь дней в неделю. Устойчивость к авариям и избыточность делает потери соединений и ошибки невидимыми для пользователя.

Выбирая между высокой производительностью и низкой стоимостью для оборудования уровня ядра, конструктор сети должен выбрать высокую доступность маршрутизаторов и выделенных линий WAN. Уровень ядра должен быть наиболее надежным и доступным. Авария на маршрутизаторе или нестабильность соединений на уровне ядра может оказать негативной влияние на маршрутизацию во всей сети. Маршрутизаторы уровня ядра сохраняют надежность и доступность сети путем изменения маршрута в случае аварии на отдельном участке.

Cisco IOS предлагает различные возможности для построения надежных и доступных сетей:

• Масштабируемые протоколы маршрутизации: Маршрутизаторы уровня ядра должны иметь быструю сходимость маршрутов для всех сетей и подсетей автономной системы. Простой дистанционно-векторный протокол маршрутизации RIP (Routing Information Protocol) имеет слишком низкую скорость адаптации, что исключает его применение на уровне ядра. Лучшим выбором будет использование протоколов маршрутизации OSPF (Open Shortest Path Fist), IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) или EIGRP (Enhanced Interior Gateway Protocol).
• Поддержка альтернативных маршрутов: Избыточные соединения увеличивают надежность и доступность, но использование их в больших сетях является дорогостоящим. Магистральные соединения всегда должны быть избыточными. Обеспечивая дополнительную надежность, организация может использовать избыточные маршрутизаторы. Сеть, содержащая избыточные соединения и маршрутизаторы, имеет несколько маршрутов к месту назначения. При использовании масштабируемых протоколов маршрутизации, у каждый маршрутизатора есть таблица топологии всей сети, которая помогает ему быстро выбирать альтернативные маршруты, в случает аварии на первичных.
• Балансировка нагрузки: Избыточные соединения не обязательно должны оставаться незадействованными при нормальном режиме работы. Маршрутизаторы имеют возможность перераспределять трафик между множеством маршрутов к одному месту назначения. Этот процесс называется балансировкой нагрузки. Балансировка нагрузки с одинаковой стоимостью (equal-cost load balancing) задействует альтернативные маршруты с эквивалентной метрикой. Балансировка нагрузки с различной стоимостью (unequal-cost load balancing) использует маршруты с разными метриками.

2. Отзывчивость сети

Сеть должна быть настроена в соответствии с требованиями всех приложений, особенно приложений чувствительных к задержкам (например, голосовая и видео связь). Если маршрутизатор обработает такие пакеты по принципу "первым пришел, первым обслужен" (first-come, first-served), пользователь будет испытывать нехватку отзывчивости. Например, чувствительный к задержкам голосовой трафик вынужден будет простаивать, пока маршрутизатор не обработает предыдущие пакеты в буфере.

Cisco IOS использует организацию очередей (queuing) для назначения приоритетов и решения проблем с отзывчивостью. Организация очередей, иногда называемая управлением перегрузкой (congestion management), является процессом, который использует маршрутизатор для планирования обработки пакетов во время перегрузки. Используя организацию очередей, перегруженный маршрутизатор выстраивает пакеты в такой последовательности, что критические данные и трафик чувствительный к задержкам обрабатываются и посылаются первыми.

Виды организации очередей в Cisco IOS:

• FIFO (First-In, First Out) Queuing. Первым пришел, первым ушел.
• PQ (Priority Queuing). Организация очередей по приоритетам.
• CQ (Custom Queuing). Клиентская организация очередей.
• WFQ (Weighted Fair Queuing) and DWFQ (Distributed WFQ). Взвешенная справедливая организация очередей и распределенная взвешенная справедливая организация очередей.
• CBWFQ (Class-Based WFQ) and DCBWFQ (Distributed CBWFQ). Классовая WFQ и распределенная классовая WFQ.
• LLQ (Low Latency Queueing). Организация очередей с низкой латентностью.

Каждый и этих алгоритмов призван решать специфические проблемы отзывчивости и имеет различное влияние на производительность сети.

3. Эффективность сети

Эффективная сеть не допускает излишней траты полосы пропускания каналов, в особенности дорогих WAN соединений. Для достижения эффективности, маршрутизаторы должны предотвращать передачу нежелательного трафика и уменьшать размер и частоту пакетов обновлений протоколов маршрутизации.

Cisco IOS имеет ряд инстументов для увеличения эффективности сети:

• Access lists. Списки управления доступом.
• Route maps. Карты маршрутизации.
• Compression over WAN. Сжатие трафика WAN.
• Route summarization. Суммирование маршрутов.
• Incremental updates. Частичные обновления.

4. Адаптируемость сети

Адаптируемая сеть должна справляться с добавлением и сосуществованием множества протоколов, включая:

• IPv4
• IPv6
• IPX, AppleTalk и пр.

5. Безопасность сети

Доступная сеть обеспечивает легкое подключение пользователей с помощью различных технологий. Локальные пользователи используют Ethernet на уровне доступа. Удаленные - различные типы WAN соединений. Маршрутизаторы Cisco поддерживают основные типы WAN технологий:

• Circuit-switched networks. Сети с коммутацией цепей. С помощью технологии dialup маршрутизатор, используя коммутируемую сеть общего пользования (PSTN), может обеспечить резервную линию для подключения удаленных пользователей.
• Dedicated networks. Сети выделенных линий. Выделенные линии T1/E1 способны обеспечить высокоскоростные WAN-соединения.
• Packet-switched networks. Сети с пакетной коммутацией. Маршрутизаторы Cisco поддерживают протоколы Frame Relay, X.25, SMDS (Switched Multi-megabit Data Service) и ATM.

Зачастую, простота подключения легальных пользователей означает доступность сети и для злоумышленников. Стратегия предоставления доступа должна обеспечить надлежащую защиту таких ресурсов, как маршрутизаторы удаленного доступа и серверы. Для гарантирования безопасности сети должны быть использованы следующие технологии: управление сетевым доступом (NAC - Network Access Control) и сетевые сервисы на основе идентификации (IBNS - Identity Based Network Services).