Проекты

Структурные изменения в организациях часто влекут за собой изменения требований к корпоративной сети. Для одной большой компании это оказалось шансом радикально улучшить свою сеть, снабдив ее новыми, требовательными к пропускной способности приложениями

Василий Четвериков

Когда руководство РАО “Норильский никель” решило реорганизовать работу своего офиса, службе автоматизации была поручено разработать сеть с высокоскоростной магистралью, чтобы улучшить поддержку существующих приложений и пользователей и подготовить сеть к внедрению таких требовательных к пропускной способности приложений, как обработка образов и видеоинформации.

Многие сетевые администраторы понимают, что необходимо перейти от традиционных локальных сетей, связанных мостами или маршрутизаторами, к коммутируемым сетям, дабы устранить узкие места и повысить производительность сети. Однако простое включение коммутаторов в локальную сеть дает лишь временный эффект и лишь на одном участке сети. Реально требуется внедрить новую архитектуру, объединяющую коммутаторы с помощью высокоскоростной магистрали. Это распространит преимущества коммутации на всю сетевую инфраструктуру. В противном случае потенциал роста корпоративной сети будет крайне ограничен.

Вся проблема в том, чтобы правильно выбрать высокоскоростную технологию и оптимальную коммутирующую архитектурную платформу, адекватную этой технологии. Казалось бы, есть несколько вариантов, включая Gigabit или Fast Ethernet, FDDI и ATM. Однако они очень различаются в плане долгосрочной перспективы. Каждая технология имеет собственные уникальные достоинства, но только ATM предлагает такие масштабируемость, малую задержку передачи, устойчивость к отказам и возможность распределения нагрузки, а также поддержку различных уровней качества услуг, которые необходимы для завтрашних мультимедиа-приложений.

ATM работает на скоростях от 25 мегабит до нескольких гигабит в секунду, т. е. обеспечивает беспрецедентную масштабируемость для загруженных сетей. Поскольку сети ATM могут включать устройства, работающие на различных скоростях, можно выборочно устанавливать более скоростные устройства на отдельных участках, не изменяя остальную сеть. Применение ATM в магистрали позволяет действовать аналогичным образом. Для того чтобы добиться соответствия пропускной способности росту трафика в магистрали, можно добавить ATM-каналы между коммутаторами, расширив тем самым полосу пропускания, или модернизировать межкоммутаторные связи, увеличив скорость в канале.

ATM поддерживает резервные соединения коммутаторов и обеспечивает активное перераспределение нагрузки между соединениями. Параллельные соединения коммутаторов порождают циклы в сетевой топологии. Для устранения циклов применяется протокол остовного дерева (Spanning Tree Protocol), который отключает одно из параллельных соединений. В результате остается одно активное соединение и перераспределить нагрузку на второе (резервное) соединение становится невозможным.

Так или примерно так рассуждали специалисты управления автоматизации РАО “Норильский никель”. Разумеется, посещали их и сомнения. Поскольку применение ATM на рабочем месте требует замены сетевого адаптера, это следует делать лишь для наиболее требовательных к полосе пропускания рабочих групп пользователей или специфических вертикальных приложений. Лишь некоторые сетевые пользователи нуждаются в мощи ATM для поддержки сегодняшних приложений клиент-сервер. Кроме того, многие ATM-устройства не способны использовать все преимущества ATM до тех пор, пока производители сетевых операционных систем и сетевых приложений не учтут в своем ПО особенности этой технологии.

Сложность ATM пугает многих сетевых администраторов: интеграция локальной сети и ATM требует ПО эмуляции локальной сети (LANE). Поскольку ATM использует сетевую модель с установлением соединений (в отличие от модели без установления соединений, предполагаемой традиционными локальными сетями), то трафик локальной сети, направленный к устройствам ATM, должен быть преобразован в формат ATM, и наоборот. Добавление новых компонентов, реализующих LANE, может быть связано с риском, реальным или воображаемым, при этом следует учитывать необходимость обучения персонала и дополнительные требования по управлению сетью.

Высокая стоимость создания ATM-магистрали - еще один ее минус. Стоимость порта ATM для большинства коммутаторов в пять или более раз превышает стоимость порта Fast Ethernet. Каждый такой порт должен быть связан с соответствующим портом на магистральном ATM-коммутаторе, что еще больше увеличивает стоимость сети.

В конце 1996 г. руководство РАО “Норильский никель” выбрало фирму “СофтИнтегро” в качестве системного интегратора для построения новой инфраструктуры. “Мы описали наши приложения, стратегию и потребность в создании инфраструктуры, способной поддерживать появляющиеся приложения с высокими требованиями к пропускной способности. После тщательной оценки доступных технологий специалисты "СофтИнтегро" рекомендовали нам коммутаторы Centillion 100 фирмы Bay Networks, - рассказал руководитель управления автоматизации А. И. Ильин. - Мы были убеждены, что коммутация обеспечит нам наилучшее долгосрочное решение, наиболее гибкую инфраструктуру для будущего развития”.

Основанный на технологии ATM коммутатор Centillion 100 повышает емкость магистрали локальной сети, увеличивает пропускную способность для серверов и уменьшает время отклика в приложениях, критических для деятельности компании. Его модульная конструкция поддерживает до шести коммутирующих модулей. Каждый из них содержит автономную машину коммутации для локальной сети или ATM. Интегрированная, основанная на ATM шина с агрегированной пропускной способностью 3,2 Гбит/с соединяет модули внутри Centillion 100, уменьшая задержку.

Администратор сети РАО “Норильский никель” А. А. Налетов утверждает: “Если вам пока не требуются ATM-соединения для серверов, маршрутизаторов или каких-либо рабочих станций в сети, то Centillion GIGArray готов предоставить все преимущества магистральных АТМ без необходимости использовать ПО LANE. GIGArray позволит построить магистраль ATM и заложить фундамент для полноценной интеграции ATM в локальную сеть с минимумом проблем”.

Модель GIGArray позволяет Centillion рассматривать порт ATM просто как “большую трубу”. Сетевой трафик передается по таким ATM-трубам прозрачно, без многошагового процесса преобразования форматов ATM LANE. Увеличить общую пропускную способность между коммутаторами можно за счет добавления дополнительных параллельных ATM-соединений. В соответствии с параметрами распределения нагрузки, определяемыми пользователем, коммутатор может динамически распределять нагрузку между параллельными каналами, обеспечивая активное резервирование. Эти возможности вкупе с низкой задержкой передачи между оконечными устройствами, проистекающей из особенностей ATM-архитектуры коммутатора, позволяют совокупности устройств Centillion, объединенных с помощью GIGArray, работать как один большой многопортовый коммутатор.

Офис РАО “Норильский никель” размещается в длинном трехэтажном здании, из-за чего в разных его крыльях пришлось создать два пункта коммутации кабельной сети. Каждый пункт обслуживает все этажи соответствующего крыла. “Мы заново перепроектировали инфраструктуру локальной сети здания, - рассказал А. И. Ильин. - Предыдущий владелец мало заботился о кабельной проводке, поэтому с помощью "СофтИнтегро" мы установили ее заново, использовав кабель на неэкранированной витой паре категории 5. Нам хотелось быть уверенными, что сетевое оборудование соответствует современному уровню развития технологии и обеспечит возможности для роста в обозримом будущем”.

В пользу АТМ говорила и стоимость коммутаторов. Большинство коммутаторов локальных сетей, которые поддерживают связь с магистралью АТМ, обеспечивают соединение ATM OC-3c по цене от 5 до 10 тыс. долл., тогда как один порт OC-3c у ATM-коммутатора стоит от 2 до 4 тыс. долл. благодаря тому, что схемы коммутации встроены в коммутатор ATM и соответствующие модули включают только порты интерфейсов и память для буфера ячеек. Модуль ATM для пакетного коммутатора требует дополнительных микросхем для сегментации пакетов и сборки ячеек, эмуляции локальной сети, а также больше памяти для буферизации пакетов. Кроме того, для подключения коммутаторов пакетов к ATM-магистрали необходимо установить отдельный ATM-коммутатор, что еще больше увеличивает общую стоимость решения. В коммутаторе Centillion шинная технология уже встроена в модули, выполняющие форматирование пакетов, это сводит стоимость ATM-модулей Centillion к минимуму.

Centillion поддерживает на одной платформе возможности коммутации для многих технологий. Полнодуплексные 155 Мбит/с порты ATM обеспечивают полосу пропускания, в три раза превышающую этот параметр для FDDI, и стоят на четверть дешевле. Самое главное - Centillion не требует отдельных магистральных коммутаторов ATM. Именно это существенно снижает сложность сети и ее стоимость.

В сети РАО “Норильский никель” каждый настольный компьютер подключен к локальной сети Ethernet. Трафик локальной сети собирается либо в коммутаторах Bay Stack 301 фирмы Bay Networks, либо напрямую поступает в Centillion 100 через модули Ethernet этого коммутатора. Каждый Centillion 100 соединен с несколькими коммутаторами Bay Stack 301. Коммутационные возможности Centillion 100 позволили при необходимости создавать небольшие сегменты локальной сети, состоящие из трех или четырех пользовательских компьютеров.

Один из центров коммутации размещается в компьютерной комнате на втором этаже. А. И. Ильин пояснил: “С целью создания безопасной среды вся проводка этого крыла здания заканчивается в компьютерной комнате. Там установлены три коммутатора Centillion 100, соединенные с шестью коммутаторами Bay Stack. Все межсетевые соединения и серверы, а также некоторые рабочие станции имеют выделенные коммутируемые порты на коммутаторах Centillion 100 в компьютерной комнате. Маршрутизатор, обеспечивающий связь с глобальными сетями, также снабжен выделенным портом на Centillion 100”.

Четвертый Centillion 100 размещается в другом крыле здания. Все устройства Centillion 100 с целью резервирования соединены друг с другом несколькими линиями оптоволокна. “Мы добавляли пользователей и отделы по мере их перемещения в здании, и нам не хотелось бы заниматься обновлением инфраструктуры еще раз, - заметил А. И. Ильин. - В магистральной сети ATM, созданной между четырьмя Centillion’ами, трафик коммутируется на полной скорости ATM 155 Мбит/с”.

Вскоре неподалеку от центрального офиса войдет в эксплуатацию еще одно здание, из-за чего сеть увеличится еще на 150 пользователей. А. И. Ильин считает: “Мы расширим оптоволоконную сеть для дополнительных Centillion’ов и тем самым расширим коммутирующее ATM-ядро так, что сможем обеспечить высокую скорость и пропускную способность по всей объединенной сети”.

Компания собирается применять аналогичный подход и для высокоскоростной коммутации между сегментами локальной сети Ethernet в новом здании. Оптоволоконные линии соединят этажи, на которых будут установлены коммутаторы Centillion и Bay Stack. “Мы будем использовать в основном опробованную архитектуру: построим магистраль ATM, соединив оптоволокном все устройства Centillion с ATM-модулями”, - отметил А. И. Ильин.

GIGArray позволит наращивать сеть и увеличивать пропускную способность магистрали по мере роста потребностей пользователей. Распределение нагрузки производится на основе учета сеансов связи. Когда между двумя конечными точками имеется несколько каналов, то коммутатор проверяет динамическую загрузку всех доступных путей и направляет трафик по наименее загруженному каналу. Оценка загруженности путей выполняется каждые 4 секунды. Такой подход оптимизирует использование доступной пропускной способности за счет комбинирования физических каналов и позволяет трафику найти альтернативный путь, если какое-либо физическое соединение или промежуточный коммутатор вышли из строя. С GIGArray переход на резервный канал обычно занимает 5 секунд, для сложных конфигураций - не более 15 секунд.

GIGArray позволяет осуществлять пошаговую интеграцию ATM в локальную сеть. Используя GIGArray, можно пользоваться инфраструктурой сети ATM, сохраняя при этом коммутацию Ethernet или Token-Ring для оптимизации существующей сети.

“GIGALANE, т. е. GIGArray с функциями LANE позволит добавлять ATM-соединения для рабочих станций, серверов и маршрутизаторов, - заметил начальник отдела сетевых технологий А. В. Волобуев. - GIGALANE разрешает создавать клиентов эмуляции локальной сети для их конкретных портов, не усложняя полнофункциональное использование LANE по всей сети. С помощью обновления ПО можно получить полный набор служб LANE, основанных на соединениях PNNI и определенных стандартами ATM Forum”.

Автору статьи, генеральному директору компании “СофтИнтегро”, можно позвонить по телефону: (095) 273-4237.