CC BY
377
Основные технические и технологические решения по построению интегрированной транспортной сети инфокоммуникационной системы специального назначения
Интегрированная транспортная сеть — это универсальная сеть с распределенной коммутацией пакетов и коммутацией каналов (в переходный период), обеспечивающая прозрачную передачу всех видов информации (речь, данные, видео), а также поддержку взаимодействия с существующими сетями специальной связи и ЕСЭ РФ. Она обеспечивает: предоставление для существующих (унаследованных) абонентов выделенных ресурсов (типовых каналов и трактов) с приоритетом систем централизованного боевого управления автоматизированных систем управления специального назначения (АСУ СН); пакетную передачу в различных режимах с установлением и без установления соединений, в том числе одноадресных и многоадресных соединений, соединений в реальном времени и соединений, нечувствительных к задержкам; гарантированные уровни пропускной способности, устойчивости, безопасности, доступности и масштабируемости. В качестве технологической основы перспективной стационарно-полевой транспортной сети пакетной коммутации целесообразно использовать технологии IP/MPLS с возможным применением в будущем оптической коммутации на уровне опорной сети. Основное достоинство IP-технологий, базирующихся на широко используемом стеке протоколов TCP/IP, — многофункциональность и гибкость. Основными недостатками являются отсутствие поддержки качества обслуживания, сложность передачи мультисервисного трафика реального времени, низкая безопасность и проблемы группового вещания. Рассмотрены основные преимущества и недостатки сети TCP/IP и раскрыты основные технические и технологические решения по построению интегрированной транспортной сети инфокоммуникационной системы специального назначения.
Ключевые слова: интегрированная транспортная сеть, технологическая основа, автоматизированная система управления, коммутация, трафик
Легков К.Е.,
Зам. начальника кафедры технологий и средств технического обеспечения и эксплуатации автоматизированных систем управления (войсками) Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского, к.т.н., [email protected]
Ледянкин И.А.,
Преподаватель кафедры технологий и средств технического обеспечения и эксплуатации автоматизированных систем управления (войсками) Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского, кт.н., [email protected]
Применительно к инфокоммуникационной системе специального назначения (ИКС СН), функционирующей в динамических условиях обстановки, наличие в MPLS развитых механизмов управления и защиты трафика и обеспечения требуемого качества обслуживания определяет целесообразность и необходимость ее использования при построении транспортной сети.
Кроме этого, появление обобщенной MPLS (GMPLS) позволяет расширить принцип коммутации по меткам применительно к оптическим
сетям, что упрощает в перспективе переход к волоконно-оптической магистрали на основе WDM (DWDM)-технологий. При этом акцент все больше смещается в сторону увеличения стабильности, улучшению качества обслуживания (QoS) и более гибким и эффективным механизмам управления трафиком и ресурсами сети. GMPLS охватывает всю сферу коммутационных возможностей: от коммутации пакетов до коммутации волокон. Улучшенные возможности QoS позволяют эффективно передавать через единую сеть сообщения с различными классами обслуживания, такие как речь, данные и видео с их специфическими требованиями в плане задержки, джиттера и доступности.
В настоящее время в сетях связи России применяется в основном оборудование ВОСП-СР, интегрированное с оборудованием ЦСП СЦИ и общей для них системой управления. Это позволяет при эксплуатации использовать уже разработанные в рамках создания транспортной сети СЦИ методы и средства контроля и управления.
Появление новых оптических технологий и средств и постоянное их совершенствование создает предпосылки для создания сетей следующего поколения на чисто оптическом транспортном уровне, то есть — фотонных сетей. Сущность фотонизации заключается в том, что
на физическом уровне во всех звеньях цепи передачи исключается преобразование типа фотон-электрон и электрон-фотон. Это дает возможность кардинально (на порядок) увеличить скорость передачи сигнала, значительно повысить протяженность участка линии передачи между соседними промежуточными пунктами благодаря уменьшению шумов за счет тепловой компоненты, а также существенно поднять технико-экономические показатели оборудования и его надежность в результате исключения электронно-оптических преобразователей. Реализация преимуществ фотонизации приводит к изменению сетевых структур, в частности принципов коммутации и маршрутизации оптических сигналов. Для реализации транспортной системы, которая выполняет функции оптической кроссконнекции (кроссовых соединений, оперативного переключения) и оптического мультиплексирования ввода/вывода, предлагается ряд технологий. Особый интерес представляет собой сеть, в которой применяется маршрутизация по длине волны, многократное использование длин волн, пакетное переключение с многократными пересылками сигнала. В этом случае оптический транспортный узел может состоять из оптического кросскон-нектора и оптического мультиплексора ввода/вывода.
Таким образом, фотонные сети позволяют создать гибкие сети с ультравысокой пропускной способностью, имеющие возможность мо-дульно расширяться до очень больших конфигураций. Кроме того, они очень высоконадежны и просты в отношении контроля, управления и технического обслуживания, так как часть пропускной способности этих сетей без всякого ущерба для передаваемого трафика может быть использована для системы контроля и управления.
Технологии и протоколы опорной сети
На уровне стационарно-полевой опорной сети в качестве физической среды передачи могут использоваться различные существующие и проектируемые проводные кабельные и волоконно-оптические линии, радиорелейные и тропосферные линии, каналы спутниковой связи. Для формирования трактов передачи данных в стационарно-полевой транспортной сети предлагается использовать:
— традиционные протоколы и технологии каналов передачи данных (HDLC/PPP), плезио-хронной (PDH) и синхронной (SDH) цифровой иерархии, цифрового уплотнения кабельных линий (HDSL) и др.;
— перспективные протоколы и технологии синхронной цифровой иерархии нового поколения (NGSDH), спектрального волнового уплотнения (WDM/DWDM), оптической коммутации (OTN) и гигабитных сетей Ethernet (10GE).
Для транспортной сети стационарной компоненты ИКС СН наиболее целесообразно использование перспективных технологий и протоколов NGSDH, WDM/DWDM и оптической коммутации. В полевой сети целесообразно ис-
пользовать технологии плезиохронной (PDH) цифровой иерархии, WiMAX и Mesh-технологии.
Протоколы и технологии NGSDH. Отличительной особенностью оборудования NGSDH, ориентированного на транспортирование мультисервисного пакетного трафика, является использование специально для этого разработанных процедур и протоколов:
— GFP (Generic Framing Procédure) — обобщенная процедура образования цикла;
— VCAT (Virtual Concatenation) — виртуальная сцепка;
— LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme) — схема регулировки пропускной способности линии.
Протоколы и технологии OTN. Фотонные сети позволяют создать гибкие сети с ультравысокой пропускной способностью, имеющие возможность модульно расширяться до очень больших конфигураций, как в плане технических средств, так и программного обеспечения. Кроме того, они очень высоконадежны и просты в отношении контроля, управления и технического обслуживания, так как часть пропускной способности этих сетей без всякого ущерба для передаваемого трафика может быть использована для системы контроля и управления.
Сегодня разработан целый пакет Рекомендаций МСЭ-Т (G.709, 798, 871-875, 959.1) по архитектуре сети, управлению и характеристикам оборудования OTN (optical transport network), являющийся по существу базой для создания транспортной платформы NGN, во многом основанной на принципах построения ТС СЦИ, но на чисто оптическом уровне (рис. 1).
Протоколы и технологии поддержки
качества обслуживания
Для управления связными ресурсами и обеспечения требуемого качества обслуживания в транспортной сети пакетной коммутации с учетом динамических условий ее функционирования предлагается комплексное использование механизмов инжиниринга трафика (MPLS-ТЕ) и механизмов дифференциального обслуживания (Diff Serv).
Инжиниринг трафика в транспортной сети
Инжиниринг трафика в транспортной сети IP/MPLS основан на управлении наборами атрибутов, значения которых учитываются при выборе маршрутов для создаваемых в MPLS-сети LSP и LSP-туннелей (рис.2).
Узел с функциями ТЕ имеет две отдельные базы данных одну — традиционную Link-State Database (LSD), а другую — Traffic Engineering Database (TED), где хранятся атрибуты звеньев и топологическая информация. При использовании в сети MPLS механизмов ТЕ вначале необходимо получить статистические данные о трафике. Удобнее собирать статистические данные не по звеньям, а по LSP, так как в этом случае виден объем трафика между LSR для каждой пары узлов сети.
При маршрутизации, основанной на ограничениях (CSPF — маршрутизации), модуль маршрутизации вычисляет маршрут в сети, используя информацию, хранящуюся в TED. Расчет может быть тактическим или стратегическим. Тактический расчет используется при возникновении аварий или перегрузок на маршруте, и вместо маршрута, рассчитанного, например, IGP-протоколом, будет автоматически создан обходный ТЕ-маршрут.
Стратегический расчет может быть разделен на online и offline маршрутизацию. При стратегической online-маршрутизации все ТЕ-маршруты (и ТЕ-туннели) вычисляются между пограничными узлами MPLS-домена в соответствии с заданными ограничениями, и производится соответствующее резервирование ресурсов, причем вычисления выполняют сами узлы. Стратегическая offline-маршрутизация отличается от online-маршрутизации только тем, что для вычисления всех маршрутов используется отдельный сервер, имеющий общее видение сети и ее ресурсов. При offline-маршрутизации можно добиться наиболее эффективного использования сетевых ресурсов, но online-мар-шрутизация быстрее адаптируется к изменениям, происходящим в сети. Поэтому предлагается эти два подхода использовать совместно: LSP рассчитывает offline-сервер, а online-маршру-тизация запускается лишь тогда, когда рабочие
ОСН-ОН OCH Payload Forward Error correction (FEC)
Заголовок оптического канала Информационная нагрузка оптического канала (СЦИ, ATM, IP...) Предкоррекцин ошибок (H на 7%, ti на 20...50%)
а)
Сетевые слои
ООН
I
VC-n
ОН со
1 1 i Г
M S
OTS
RS
б)
Технологии
OTN i
i
SDH
Рис. 1. Формат оптического канала и сетевые слои OTN:
а — формат оптического транспортного модуля;
б — соответствие сетевых слоев OTN и транспортной системы SDH
Рис. 2. Модель узла сети MPLSc функциями ТЕ
характеристики LSP перестают удовлетворять предъявляемым к ним требованиям, или происходит заметное изменение состояния сети. Кроме того, процессы offline- и online-маршру-тизации могут запускаться с разным периодом, причем первый из них, имеющий больший период, вычисляет маршруты, а второй производит их коррекцию.
Вычисленные таким образом маршруты для LSP позволяют организовать в MPLS-сети сами тракты. Они создаются средствами компонента сигнализации. Модуль маршрутизации передает в сигнальный модуль данные о последовательности абстрактных узлов. При создании каждого LSP происходит обмен протокольными сообщениями, в процессе которого вдоль маршрута распределяются метки и резервируются сетевые ресурсы. Могут также учитываться приоритетность создаваемыхLSP производиться вытеснение низкоприоритетного трафика и обрабатываться ситуации соперничества за ресурсы.
После того как все LSP созданы, подсистема ТЕ продолжает эффективно их поддерживать, используя свои дополнительные возможности по защите трафика, например на основе механизма быстрой ремаршрутизации FRR
25—^9 ¡ими 38
(Fast Re Route). Важность защиты трафика на основе быстрой ремаршрутизации обусловлена возможными потерями приоритетных данных при изменении условий функционирования сети (при выходе из строя звена). Механизм FRR обеспечивает защиту от этих потерь, ремарш-рутизируя трафик в обход поврежденного звена. При этом решение о ремаршрутизации принимается узлом, непосредственно соединенным с неисправным звеном. Такая локальная ремаршрутизация позволяет предотвратить дальнейшую потерю пакетов и выиграть время для того, чтобы информировать оконечный узел и создать новый LSP
Приведенный на рис. 3 пример показывает, как FRR используется для защиты трафика, переносимого между узлами LSR1 и LSR4 при проходе через звено LSR2-LSR3. Для LSP от LSR1 к LSR4 через LSR2 и LSR3 используются метки 25 и 9. Помимо того, что FRR обеспечивает дополнительную надежность при передаче трафика, она является очень хорошо масштабируемым решением, так как все LSP, проходящие через поврежденное звено, могут быть переведены в единственный резервный туннель, созданный с учетом тех же ограничений, что и при расчете защищаемых LSP
Обеспечение качества обслуживания
Комбинированная модель MPLS Diff Serv-TE отличается от других подходов не сигнализацией или иными сетевыми механизмами, а ориентацией целевой функции не на оптимизацию распределения ресурсов, а на гарантирование качества предоставления услуг.
Обеспечение требуемого качества обслуживания (задержка, джиттер, потери, устойчивость к отказам и др.) обуславливает как наличие определенных механизмов распределения ресурсов, организации очередей и отбрасывания трафика в зависимости от типа приложения, так и наличие гарантий предоставления полосы пропускания для каждого приложения.
Механизмы MPLS-TE позволяют создавать коммутируемые по меткам тракты через звенья, имеющие надлежащие ресурсы, тем самым гарантируя, что для обслуживаемого потока всегда будет иметься достаточная полоса пропускания, и что перегрузка будет предотвращена как в стабильном режиме работы, так и в случаях сетевых отказов. Недостаток простого совмещения Diff Serv и MPLS-TE состоит в том, что MPLS-TE "забывает" о разделении потоков по классам обслуживания (CoS) и функционирует в доступной полосе пропускания обобщенно (одинаково для всех классов).
Подход Diff Serv к проблеме обеспечения QoS заключается в разделении всего трафика на небольшое число классов и на выделении сетевых ресурсов отдельно для каждого класса, а не для каждого потока. Чтобы устранить необходимость в протоколе сигнализации, класс маркируется непосредственно в 6-битовом поле Diff Serv Code Point (DSCP) пакета. Поле DSCP определяет уровень обслуживания пакета в данном сетевом узле. Для этого уровня обслуживания используется термин режим пересылки РНВ (Per-Hop Behavior), который выражает порядок обработки пакета в узле в плане очередности его диспетчеризации и отбрасывания. С точки зрения реализации РНВ определяет очередность пересылки пакетов, вероятность отбрасывания пакетов в том случае, когда очередь становится длиннее заданного порога, ресурсы (буферную емкость и полосу пропускания), выделяемые каждой очереди, а также частоту, с которой обслуживается очередь.
Это обстоятельство и обуславливает понятие домен Diff Serv, который представляет собой совокупность поддерживающих Diff Serv узлов с одинаковым набором заданных РНВ, одинаковым соответствием кодов DSCP режима РНВ и единой стратегией обеспечения услуг (рис. 4).
I Извлечение 9
Г~5е->15 [
Рис. 3. Пример применения механизма FRR
| Извлечение 15 1
РИс. 4. Домен Diff Serv
Таким образом, система Diff Serv обеспечивает различную обработку трафика в узлах, обеспечивая тем самым выполнение разных требований QoS для разных потоков. Этот подход является масштабируемым и не требующим сигнализации для каждого потока трафика, но он не может гарантировать QoS, если тракт, по которому идет трафик, не обеспечен адекватными ресурсами.
Проблема, связанная с поддержкой технологии Diff Serv в сети MPLS, состоит в том, что LSR принимают решения о пересылке пакетов на основании только информации, содержащейся в метке, так что РНВ должен указываться в ней, а именно — в трех экспериментальных битах ЕХР метки. То есть проблема заключается в отображении значения 6-битового кода DSCP (от 12 до 64 разных значений) на 3-битовое поле ЕХР (максимум восемь разных значений).
Для рассматриваемой транспортной сети
наиболее простым и достаточно эффективным решением является использование ограниченного числа (до восьми) режимов РНВ. Предлагаемые категории и классы обслуживания в сети с поддержкой QoS на основе модели MPLS Diff Serv-TE приведены в табл. 1. При этом каждый код DSCP эквивалентен определенной комбинации битов ЕХР и соответствует определенному РНВ. При пересылке пакетов значение метки, содержащейся в пакете, определяет, куда его пересылать, а биты ЕХР определяют РНВ для этого пакета. Комбинация битов ЕХР может задаваться на основании значений битов DSCP пакетов IP или назначаться администратором сети.
Технологии и протоколы уровня пакетной коммутации
IP-протокол является базовым протоколом пакетной коммутации и обеспечивает следующие основные функции:
— логическая адресация сетевых соединений;
— маршрутизация и перенос данных по IP-сети;
—разборка и повторная сборка (фрагментация и дефрагментация) с целью возможной адаптации к различным размерам кадров физических сетей;
— основная отчетность по работе IP-сети.
Логическая адресация. Каждое сетевое соединение однозначно определяется IP-адресом. IP-адрес — это 32-х битное двоичное число (4 октета). Обычно, для лучшей ясности, IP-адреса представляются в виде десятичных значений отдельных октетов, разделенных точками (dotted quad address). IP-адрес состоит из двух частей. Адрес сети (network ID) определяет, в какой логической сети находится адресованное сетевое соединение. Адрес устройства (host ID) определяет, о каком устройстве логической сети идет речь.
Маршрутизация и передача пакетов. В IP-сетях основной единицей сообщения является пакет, который отдельным устройством в IP-се-ти адресуется и посылается получателю. Каждый IP-пакет состоит из заголовка пакета и части полезной (пользовательской) информации. Процесс, с помощью которого сетевое устройство несколькими сетевыми соединениями определяет, куда должны быть доставлены IP-па-кеты, полученные им по одному из сетевых соединений или генерированные им самим, называется IP-маршрутизацией.
Фрагментация и дефрагментация. Фрагментация (разборка) и дефрагментация (повторная сборка) — это функции, с помощью которых IP-сеть адаптируется к различным размерам кадров физических сетей. Так, например, сеть LAN типа FDDI обеспечивает передачу кадров максимальных размеров, составляющих приблизительно 4500 октетов, a LAN типа Ehernet — всего 1500. При установлении соединения по таким двум физическим сетям логическая IP-сеть позаботится об автоматическом преобразовании размеров пакетов.
Протоколы маршрутизации в транспортной сети обеспечивают:
а) маршрутизацию внутри автономной области сети на основе протокола внутреннего шлюза OSPF (Open Shortest Path First);
б) маршрутизацию между автономными областями сети на основе протокола внешнего шлюза BGP (Border Gate way Protocol).
Протокол внутренней маршрутизации OSPF — это динамический протокол маршрутизации с учетом состояния каналов, в котором используется база данных о состоянии каналов (LSDB) для формирования и расчета кратчай-
Таблица 1
Категории и классы обслуживания в сети с поддержкой QoS на основе модели MPLS Diff Serv-TE
Категории обслуживания Сетевые механизмы Класс Diff Serv Значение метки MPLS
Высшая категория Интегральное обслуживание, резервирование ресурсов К.$УР, защита и инжиниринг трафика Срочная передача EF 7
Категория 1 Дифференциальное обслуживание с относительным приоритетом 1, инжиниринг графика Гараптиров. передача AFI 6
Категория 1 Дифференциальное обслуживание с относительным приоритетом 2, инжиниринг трафика Гарантиров, передача AF1 5
Категория 1 Дифференциальное обслуживание с относительным приоритетом 3, инжиниринг трафика Гарантиров. передача AF 1 4
Категория 1 Дифференциальное обслуживание с относительным приоритетом 4, инжиниринг трафика Гарантиров. передача AFI 3
Категория 1 Дифференциальное обслуживание с относительным приоритетом 5, инжиниринг трафика Гарантиров, передача AF 1 2
Категория 1 Дифференциальное обслуживание с относительным приоритетом 6, инжиниринг ¡рафика Гарантиров. передача AFI 1
Категория 1 Обычное обслуживание 1Р-сети по Принципу «наилучшей попытки» Не гарантиров. передача 0
ших маршрутов ко всем известным получателям. Протокол OSPF основан на концепции областей как совокупностей смежных сетей и относящихся к ним маршрутизаторов с интерфейсами, связывающими их с этими сетями и с узлами в них. Основными элементами протокола являются: область OSPF, OSPF-пакеты, базы данных OSPF, метрики OSPF, алгоритм первоочередного выбора кратчайших маршрутов Дейкстры.
Область OSPF — это логическая подсистема автономной системы, в которой OSPF функционирует в качестве ее протокола внутренней маршрутизации. Пакеты OSPF передаются непосредственно протоколом IR Для обозначения маршрутизаторов OSPF в сетях "точка-точка" или в локальных вещательных сетях для IP-паке-тов используется стандартный групповой IP-ад-рес 224.0.0.5. В сетях, не поддерживающих вещательную рассылку, используются опреде-ленныю^-адреса получателей, настраиваемые в маршрутизаторе заранее. Все OSPF-пакеты имеют один и тот же 24-байтовый заголовок (рис. 5).
Следом за заголовком располагается тело OSPF-пакета, содержимое которого зависит от типа пакета. Протокол OSPF использует пакеты 5 типов:
Тип 1. Приветствие (Hello).
Тип 2. Описание базы данных DD (Database Description).
Тип 3. Запрос сведений о состоянии каналов (Link State Request).
Тип 4. Корректировка сведений о состоянии каналов (Link State Update).
Тип 5. Подтверждение получения сведений о состоянии каналов (Link State Acknowledgement).
Базы данных OSPF. Все маршрутизаторы OSPF создают и поддерживают три отдельные базы1 данных: смежности (Adjacency), состояния каналов (Link State) и пересылки (Forwarding).
База данных смежности неформально называется таблицей соседей. Она используется маршрутизатором LSR для хранения информации о соседних LSR в том же домене сети. При инициализации маршрутизатора LSR в сети (при первоначальном включении, рестарте, изменении конфигурации по команде администратора и т.п.) он рассылает пакеты-приветствия по групповому адресу 224.0.0.5, чтобы представить себя соседним маршрутизаторам домена (также поддерживающим протокол OSPF). Они, в свою очередь, добавляют полученные данные о новом маршрутизаторе в свои таблицы соседей и отвечают своими пакетами-приветствиями, идентифицируя себя.
База данных о состоянии каналов также имеет и другое, более точное название — топо-
логическая карта. Она содержит сведения обо всех сетях, подсетях и пунктах назначения в пределах области OSPF, представляя собой топологическую карту сети.
Метрика О5№ представляет собой оценку эффективности связи в канале: чем меньше метрика, тем эффективнее организация связи. В общем случае значения метрики могут определяться полосой пропускания канала, загрузкой, надежностью, задержкой и т.п. Чаще всего OSPF выбирает маршрут на основании полосы пропускания канала.
Алгоритм ОБ№ в общем случае полного перерасчета маршрутов выполняется в следующей последовательности.
1. После инициализации или обнаружения изменений в маршрутной информации маршрутизатор вырабатывает анонс состояния каналов (1БА). Этот анонс представляет собой совокупность сведений о состоянии всех каналов маршрутизатора или содержит только информацию, касающуюся обнаруженного изменения.
2. Все маршрутизаторы OSPF обмениваются анонсами 15А с помощью протокола лавинной рассылки OSPF Каждый маршрутизатор, получивший обновление состояния каналов, сохраняет это обновление в своей базе данных LSDB, а затем выполняет его лавинную рассылку по всем другим маршрутизаторам.
3. После обновления базы данных о состоянии каналов каждый маршрутизатор повторно рассчитывает дерево кратчайших маршрутов ко всем получателям. Для расчета дерева кратчайших маршрутов на основе LSDB маршрутизатор использует известный алгоритм Дейкстры. При выполнении этого алгоритма каждый маршрутизатор объявляет себя корнем дерева и рассчитывает кратчайший маршрут к каждому получателю с учетом суммарной стоимости, необходимой для достижения этого получателя.
4. Каждый маршрутизатор формирует свое собственное представление о топологии сети, даже несмотря на то, что все они рассчи-
тывают дерево кратчайших маршрутов с помощью одной и той же базы данных LSDB. Это представление состоит из совокупных данных о маршрутах и связанных с ними стоимостях, которыми может воспользоваться маршрутизатор для передачи пакетов получателям, находящимся в любом месте сети.
Протокол пограничной маршрутизации BGP-4 ориентирован на передачу информации маршрутизации для протокола IP v4. Многопротокольные расширения MP-BGP (Multiprotocol BGP) часто называют BGP-4+. Многопротокольные расширения BGP-4 позволяют передавать информацию маршрутизации для нескольких протоколов сетевого уровня, например, IPv6, IPX, и, что особенно важно в контексте MPLS, передавать адреса VPN-IP v4. При этом обеспечивается обратная совместимость — маршрутизатор, поддерживающий расширения, может взаимодействовать с маршрутизатором, не поддерживающим эти расширения, причем только три элемента передаваемой BGP-4 информации связаны со спецификой IP v4:
— атрибут NEXT_HOP (выражен как адрес IPv4);
— AGGREGATOR (содержит адрес IPv4);
— NLRI (выражен как префикс адреса IPv4).
Чтобы BGP-4 мог поддерживать маршрутизацию для нескольких протоколов сетевого уровня, его необходимо дополнить возможностью ассоциировать конкретный протокол сетевого уровня с информацией о следующем переходе (next hop) и возможностью ассоциировать такой протокол с NLRI. Информация о следующем участке (атрибут NEXT_HOP) является значимой только в сочетании с извещением о достижимых пунктах назначения, а в сочетании с извещением о недостижимых пунктах назначения (вывод маршрутов из обслуживания) информация атрибута NEXT_HOP о следующей пересылке бессмысленна.
Чтобы обеспечить обратную совместимость и упростить внедрение многопротоколь-
Рис. 5. Заголовок OSPF-пакета
ных возможностей, в RFC 2858 добавлено два новых атрибута — NLRI, допускающий работу в многопротокольном режиме (MP_REACH_ NLRI), и NLRI, запрещающий работув многопротокольном режиме, (MP_UNREACH_NLRI).
Первый атрибут, MP_REACH_NLRI, используется для передачи информации о достижимых пунктах назначения и о следующем участке, который должен использоваться для пересылки данных в эти пункты назначения.
Второй атрибут, MP_UNREACH_NLRI, используется для передачи информации о недостижимых пунктах назначения. Оба эти атрибута являются необязательными и не транзитивными. Таким путем BGP-спикер, который не поддерживает многопротокольные возможности, просто игнорирует информацию, передаваемую в этих атрибутах, и не пропускает ее к другим BGP-спикерам.
Протокол ARP (протокол разрешения адресов) служит для определения физических адресов соединений в сетях Ethernet, относящихся к целевому логическому сетевому соединению. При передаче IP-пакета по сетевому соединению протокол ARP определяет Ethernet-адрес физического интерфейса целевого устройства (т. е. устройства-получателя). Взаимосвязь между логическим и физическим адресом должна быть гибкой, например, из-за замены сетевых интерфейсов или из-за изменения IP-нумера-ции, поэтому сбор данных ARP является, как правило, динамичным. Протокол ARP обслуживает таблицу взаимосвязей "IP-адрес — Ethernet-адрес". При запуске системы с сетевым соединением таблица пустая. Протокол ARP ее
по потребности пополняет тем, что с помощью групповой передачи на уровне Ethernet ведет "разведку" адресов, которых еще нет в таблице.
Протокол IGMP реализуется в объектах двух типов: групповых маршрутизаторах и узлах-потребителях группового трафика. Групповой маршрутизатор периодически передает запросы (Query) потенциальным потребителям группового трафика и обрабатывает полученные от них ответы (Report). Для определения потребности в групповом трафике у абонентов подключенного к нему сегмента сети маршрутизатор формирует запросы двух видов: общий запрос (General Member ship Query) и специальный запрос (Group-Specific Member ship Query). Общий запрос General Member ship Query предназначен для определения потребности в групповом трафике без указания адреса конкретной группы. Специальный запрос Group-specific Member ship Query предназначен для определения потребности в групповом трафике некоторой группы.
В настоящее время используются три версии протокола IGMP Отличия между различными версиями протокола заключаются в номенклатуре и способе обработки формируемых сообщений. Последняя, третья, редакция протокола IGMP изложена в документе IETFRFC 3376: (октябрь 2002 г.). В дополнение к основным функциям предыдущих версий (IGMP vl и IGMP v2) в новой версии обеспечена возможность использования дополнительного режима информационного обмена с применением групповых адресов — Source Specific Multicast.
Особенность этого режима заключается в
том, что при его использовании узлы, заинтересованные в приеме группового трафика, могут определять адреса поставщиков такого трафика. Эта дополнительная возможность позволяет обеспечить более высокий уровень информационной безопасности и более эффективное использование ресурсов вычислительных сетей. Благодаря использованию дополнительных сообщений новой версии протокола узел может определить как адреса желательных поставщиков группового трафика (белый список), так и адреса нежелательных поставщиков (черный список).
Литература
1. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер с англ. // Под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 2000. - 241 с.
2. Легков К.Е, Донченко МА Требования к показателям качества информационного обмена в сетях беспроводного широкополосного доступа.// Сборник трудов СКФ МТУСИ — 2009. Ростов-на-Дону: СКФ МТУСИ, 2009. С. 59-64.
3. Легков К.Е. Методы оценки качества информационного обмена в сетях беспроводного широкополосного доступа.// Сборник трудов СКФ МТУ-СИ — 2009. Ростов-на-Дону: СКФ МТУСИ, 2009. С. 64-68.
4. Риддерстрале Й, Нордстрем К. Караоке-капитализм. — СПб.: Питер, 2004. — 668 с.
5. Трушин В.В. О сущности взаимодействия войск в операции (бою) //Военная мысль., 2007. — № 4. -С.16-18.
6. Шеремет И.В. "Сетецентрическая война": Истоки и технические аспекты //Военно-промышленный курьер, 2006. — № 7. — С.22-24.
Main technical and technological solutions for building an integrated transport network infocomm special-purpose system
Legkov K.E, [email protected], Ledyankin IA, [email protected], St. Petersburg, Russia
Abstract
Integrated transport network — universal network with distributed packet-switched and circuit-switched (transitional), which provides transparent transfer of all types of information (voice, data, video), as well as support for interoperability with existing networks for Special Communications and RF EEC. It provides: provision for easting (legacy) subscribers resource (standard channels and paths) with a priority of centralized command and control of automated control systems for special purposes ( ACS CH); packet in different modes-oriented and connectionless, including unicast and multicast connections, connections in real time and are unaffected by delays; guaranteed levels of bandwidth, stability , security, availability and scalability. As a technological basis for a promising field of stationary transport packet switching network is advisable to use IP/MPLS technology with possible application in future optical switching at the core network . The main advantage of IP-based technologies are widely used protocol stack TCP/IP, functionality and flexibility. The main drawbacks are the lack of support for quality of service, the complexly of multi- transmitting real-time traffic and low security problems multicasting. The main advantages and disadvantages of TCP/IP network and covers the main technical and technological solutions for building an integrated transport network of infocommunication system for special purposes.
Keywords: integrated transport network, technological basis, automated control system, switching, traffic. References
1. Prokis J. Digital communications. M.: Radio and communication, 2000. 241 p.
2. Legkov K.E., Donchenko MA. Performance requirements for the quality of information exchange in wireless broadband networks / Proceedings of MTUCI. Rostov-on-Don, I 2009. Pp. 59-64.
3. Legkov K.E. Methods for assessing the quality of information exchange in wireless broadband networks / Proceedings of MTUCI. Rostov-on-Don: MTUCI, 2009. Pp. 64-68.
4. Ridderstrale J., Nordstrom K. Karaoke Capitalism. St. Petersburg: Peter, 2004. 668 p.
5. Trushin VV On the essence of the interaction forces in an operation (combat) / Military Thought, 2007. No 4. Pp.16-18.
6. Sheremet I.V Network-centric warfare: Origins and technical aspects / Military-Industrial Courier, 2006. No 7. Pp. 22-24.
