CC BY
50
Выбор системы адресации для сетей следующего поколения
Полионов В.М., ЦНИИС
В последнее время в связи с развитием Интернет большинство операторов сетей электросвязи общего пользования как фиксированных, так и подвижных, озабочены предоставлением доступа своих абонентов в Интернет. Это обеспечивает им существенный рост доходности при минимальных затратах. Однако этот путь чреват тем, что операторы останутся владельцами транспортной сети и будут полностью отлучены от предоставления других услуг связи, где и будет сосредоточен основной рынок. С общественной точки зрения гораздо важнее то, что в этом случае Интернет станет основной ин-фокоммуникационной инфраструктурой со всеми присущими ему недостатками, а операторы, потеряв существенную часть доходов, не смогут гибко и в должной мере отвечать на возникающие вызовы развивающегося информационного общества.
В либеральных принципах Интернета состоит основная причина его успешного развития. Но, с другой стороны, ему присущи и недостатки, которые в общих чертах сводятся к триаде — целостность, устойчивость, безопасность. Сегодня нет механизма, который бы позволил обеспечить высокие показатели этих сетевых свойств в Интернет без нарушения его основного преимущества — свободного развития. Операторские же сети связи общего пользования, развивающиеся на основе существующих телефонных сетей, должны подчиняться строгим правилам технического и экономического регулирования, позволяющим гарантированно обеспечивать как набор услуг, так и их качество в соответствии с потребностями различных сегментов общества.
Если признать, что сети связи, выступающие как общественная инфраструктура, должны развиваться параллельно с Интернет, то необходимо в качестве одного из первых вопросов решить вопрос об организации адресации в этой сети.
Роль адресации является первостепенной, поскольку с ее помощью осуществляется идентификация абонента сети и маршрутизация передаваемой информации. В свою очередь, организация маршрутизации, являясь основой системы коммуникации, определяет всю сетевую архитектуру.
В телефонных сетях нумерация по Е.164 выполняет роль как идентификатора абонентов сети, так и маршрутного указателя для создания соединения. Первоначально она распределялась исключительно по географическому принципу, и это определяло иерархический принцип построения сети. В сетях следующего поколения, в основу идеологии которых закладывается передача пакетов по протоколу 1Р, формирование маршрутов передачи пакетов должно будет осуществляться по адресам !Р В то же время, поскольку эта сеты создается на базе существующих телефонных сетей и еще долгое время будет включать в себя и существующее коммутационное оборудование, и терминалы телефонного типа (телефонные аппараты), обязательным идентификатором абонентов в этой сети должен служить номер по Е.164. Дополнительно абонентам, включенным непосредственно в сегмент сети с коммутацией пакетов, может присваиваться и постоянный адрес !Р На рис. 1 показаны возможные варианты использования нумерации и адресации при установлении сеанса связи. Видно, что при связи двух терминалов (Б!Р, Н.323), включенных непосредственно в пакетный сегмент сети (сценарий 1), в качестве идентификатора вызываемого абонента могут использоваться как номер абонента по Е.164, так и !Р-адрес. Маршрутизация будет осуществляться по адресу 1Р
Для установления сеанса связи по другим сценариям всегда необходимо использовать номер Е.164 в качестве идентификатора абонента и для маршрутизации в сегментах с коммутацией каналов (КК), хотя в сегменте коммутации пакетов (сегмент !Р) маршрутизация будет осуществляться по адресу 1Р
!Р-адресом назначения может служить непосредственно адрес вызываемого абонента, либо адрес шлюза, через который вызов поступает на сегмент сети с КК вызываемого абонента. Замена номера Е.164 на адрес !Р для маршрутизации через пакетный сегмент сети может осуществляться как через систему Б!Р/ЕМиМ^МБ, так и с помощью других серверов, содержащих необходимые таблицы соответствия, о чем будет сказано далее. Номер Е.164 передается по сети !Р по Б!Р-Т или БЮТРАМ. Во входящем шлюзе этот номер используется при формировании соответствующих сигнальных сообщений применяемых в сегменте КК систем сигнализации (ОКС, 2ВСК, DББ, У5).
В сетях нового поколения будет использоваться адресация !Р
Рис. 1. Использование нумерации и адреса ІР при вызове
Объемы ее использования будут постоянно увеличиваться вплоть до всеобщего назначения адресов IP абонентам сети. Необходимо уже сегодня определить концепцию использования IP-адресации, иначе это может привести к серьезным сбоям в работе сети и, большим материальным потерям операторов. Основными вопросами, с которыми надо определиться в первую очередь являются:
— решение об использовании общего с Интернет адресного пространства,
— выбор версии протокола — IPv4 или IPv6,
— распределение адресного ресурса по операторам и территориям.
Вопрос, должна ли в операторских сетях использоваться адресация Интернет, в конечном счете, представляет политическую проблему и должен решаться на международном уровне, но для активного участия в этом процессе требуется правильное понимание всех влияющих условий. В том числе и технических особенностей использования адресации в Интернет и в операторских сетях.
Политическая составляющая проблемы состоит в том, что формирование и распределение адресов IP осуществляются Интернет-сообществом, политика которого мало связана с интересами и политикой сообщества традиционных телекоммуникационных сетей, которые выражает МСЭ-Т.
IP адреса распределяются IANA (Internet Assigned Number Authority) — организацией, координирующей размещение глобальных IP-адресов. IANA управляется Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN), работающей под контролем Министерства торговли США. IANA распределяет блоки адресов между пятью региональными регистраторами (RIR), которые, в свою очередь, выделяют адреса локальным или национальным регистраторам (LIR, NIR). Процедура выделения адресов такова, что не позволяет выделить единый блок адресов для всей страны на многолетнюю перспективу, что в существующих условиях вносит неопределенность и является элементом риска, так как для формирования архитектуры будущей национальной инфокоммуникационной инфраструктуры необходимо четко структурировать адресное пространство и соответственно упорядочить маршрутизацию.
Независимо от решения об использовании глобальных адресов Интернет в сетях операторов, общее администрирование и распределение адресов в сетях, составляющих государственную регулируемую инфраструктуру, необходимо осуществлять централизованно независимо от Интернет, на основе обоснованных и четких правил. А это требует изначального закрепления за национальной сетью связи общего пользования вполне определенного адресного пространства, рассчитанного на достаточно долговременную перспективу.
Назначение сети связи общего пользования, независимого от провайдерского Интернет адресного пространства, целесообраз-
Рис. 2. Маршрутизация по номеру Е. 164
но и по соображениям безопасности.
Чтобы операторские сети были максимально защищены, надо обеспечить надежную идентификацию (аутентификацию) пользователей на всех этапах получения тех или иных услуг. В Интернет этого добиться нельзя. Также со стороны Интернет исходят и многочисленные другие угрозы инфобезопасности. Поэтому операторские сети, хотя и не должны быть изолированы от Интернет, должны быть логически отделены от него. Основой такого отделения может служить разделение адресного пространства и фильтрация пакетов на границе со стороны Интернет по принципу NAT (существующие реализации NAT для этого не пригодны).
Вопрос об использовании в будущей инфокоммуникационной инфраструктуре IPv4 или IPv6 также требует серьезного рассмотрения.
Основным преимуществом IPv6 является значительное увеличение адресного пространства. Однако это имеет значение, если будет принято решение об использовании единого адресного пространства для Интернет и операторских сетей общего пользования. Если же операторские сети будут иметь собственную, независимую от Интернет нумерацию, то IPv6 теряет свои преимущества. В IPv4 разработаны эффективные меры рационального использования и расширения адресного пространства — CIDR, NAT. Да и вообще, большой адрес не всегда является благом. Избыточность есть избыточность, и за нее надо платить. При недостаточно рациональном размещении адресов увеличиваются маршрутные таблицы, что приводит к увеличению времени передачи пакетов или установления MPLS-туннеля. Увеличение IP-заголовка вдвое (на 20 байтов) также нельзя считать положительным фактом для передачи коротких пакетов.
Пока еще внедрение IPv6 идет достаточно медленными темпами, и принятие его за основу для будущей государственной инфраструктуры связано с определенными рисками. С другой стороны, IPv6 считается перспективной технологией, которая может заместить IPv4 в Интернет. Тогда могут появиться проблемы с поставками технических средств для операторских сетей, построенных на IPv4, а дальнейшее развитие Интернет не будет питать развитие операторских сетей. Для решения вопроса о принятии той или иной версии протокола для создания государственной инфраструктуры необходимо направить научные разработки на сопоставление сетевых решений, основанных на протоколах IPv4 и IPv6, а также на исследование перспектив внедрения IPv6 в Интернет.
Структура выделенного адресного пространства и его распределение существенно влияет на организацию маршрутизации и, в результате, на всю архитектуру сети. Распределение адресов особенно актуально в условиях многооператорской среды. К тому же надо учитывать, что сеть следующего поколения развивается из существующих операторских сетей телефонного типа.
Существующая национальная телефонная сеть общего пользо-
вания (ТфОП) является трехуровневой иерархической сетью с местным, зоновым и междугородным уровнями. Это обусловлено исторически применением ступенчатой коммутации, когда каждая ступень управлялась соответствующей цифрой номера. Сценарий маршрутизации вызова через современную сеть ТфОП приведен на рис. 2. На выходе каждого узла показаны те знаки национального номера, которые использованы на этом узле для формирования маршрута. Видно, что на междугородном уровне коммутация осуществляется ради концентрации нагрузки, т.е. нумерация используется для выбора направления, а не как наименование следующей ступени. Современные транспортные системы ^Н, !Р) позволяют это делать значительно более простыми средствами по сравнению с узлами коммутации.
Особенностью сетей !Р является то, что они вообще способны осуществлять передачу информации из конца в конец, анализируя в каждой узловой точке весь адрес пункта назначения. При этом структуризации адресов не требуется. Однако маршрутизация по полному адресу требует наличия маршрутных таблиц большого объема в маршрутизаторе или обращения к внешним серверам. Реально так сети не строятся. Адреса выдаются провайдеру блоками, что определяет их большую или меньшую структуризацию. Целесообразно, чтобы структура номеров единой сети следующего поко-
ления соответствовала структуре операторского взаимодействия, а оно пока может базироваться на существующей структуре сети. Такой подход позволит операторам самостоятельно администрировать свои внутренние адреса, а количество внешних, видимых другим операторам, адресов сетей будет не слишком велико.
Однако полного соответствия структуры адресов структуре операторских сетей добиться не удастся — операторы делятся и сливаются, исчезают и возникают, растут и мельчают. Необходимо тщательно рассмотреть возможные варианты сетевого распределения операторов, чтобы установить размеры выделяемых им блоков адресов с учетом развития и последующего поэтапного наращивания. Структуризация адресного пространства сопряжена со значительной его избыточностью, но в противном случае существенно усложниться эксплуатационный процесс, связанный с управлением маршрутизацией, инженирингом и администрированием.
Задержка в решении вопросов, связанных с адресацией, может существенно задержать развитие государственной инфокоммуникационной инфраструктуры, что отразиться на всех сферах общественного развития. Отдаленные нежелательные последствия могут наступить для операторов, если они начнут активно развивать свои сети, внедряя хаотическую адресацию.
