Cisco IOS для коммутации - подмножество ПО Cisco IOS - играет важную роль в интеграции технологий коммутации в среде ЛВС и АТМ с высокоуровневыми протоколами и приложениями. Cisco IOS аналогична таким хорошо известными сетевым операционным системам, как Novell NetWare и Microsoft Windows. Один и тот же тип базового ПО управления работой сети функционирует на различных сетевых платформах, обеспечивая ровную передачу данных прикладных программ через сетевые устройства.
Cisco IOS, которая стала отраслевым стандартом для сторонних разработчиков ПО и поставщиков услуг межсетевого взаимодействия, реализуется в отдельных маршрутизаторах, модулях маршрутизаторов, встраиваемых в концентраторы с разделяемым носителем, файл-серверах, обслуживающих ПК и рабочие станции, в коммутаторах доступа к многосервисным региональным сетям, коммутаторах ЛВС, коммутаторах АТМ и в учрежденческих АТС, рассчитанных на работу с АТМ. Cisco IOS для коммутации обеспечит в коммутируемых объединенных сетях все достоинства маршрутизации и коммутации, а также такие новые возможности, как организация виртуальных ЛВС, программные услуги по межсетевому взаимодействию в среде АТМ, многоуровневая коммутация, поддержка выполнения новых мультимедиа-приложений в сети, а также средства управления трафиком и его анализа.
Виртуальные ЛВС
В современных сетях существует тесная связь между физической инфраструктурой сети (концентраторами и маршрутизаторами с разделяемым носителем) и логической инфраструктурой (подсети IP или IPX). Это обусловлено тем, что место физического расположения устройства, как правило, определяет физический сегмент ЛВС, к которому это устройство может быть подключено: пользователи, физически находящиеся рядом, должны располагаться в одной и той же ЛВС. Это было приемлемо в прошлом, когда информационные потоки организации в общем отражали действительные, физически рядом расположенные рабочие группы.
Сегодня же, когда организации упрощают свои иерархические структуры и сокращают их дробление, информационные потоки по большей части определяются группами пользователей. Информационные потоки таких групп охватывают всю корпорацию, независимо от места расположения конкретного сотрудника. В таких динамических средах стоимость изменения состава групп пользователей в сети может быть очень велика, потому что такие изменения обычно требуют физической переконфигурации в аппаратных шкафах.
Возможность легко и оперативно организовывать виртуальные сети, которые позволяют разделить логическую и физическую инфраструктуры, позволяет сетевым администраторам менять конфигурацию виртуальных ЛВС, контролировать прохождение информации и изменять состав групп пользователей. Другими словами, виртуальные ЛВС позволяют сетевым администраторам адаптировать сеть под информационные потоки в организации, вместо того, чтобы “привязывать” организацию к имеющейся физической сети, как они вынуждены делать это сегодня. Применение виртуальных ЛВС также ведет к значительной экономии расходов на административное управление.
Недавно проведенное исследовательской организацией Gartner Group исследование показало, что стоимость сетевого административного управления значительно превосходит другие расходы по содержанию сетей и что расходы по изменению состава групп пользователей составляют значительную долю расходов по содержанию сети. Компании с динамичными информационными потоками и интенсивным сетевым административным управлением вынуждены искать простые, экономичные средства для уменьшения трудоемкости и стоимости таких изменений. Использование виртуальных ЛВС позволяет организовать сети на основе естественных рабочих групп, а не привязывать их к аппаратным шкафам.
Виртуальные ЛВС, наряду с эффективными средствами и приложениями сетевого управления, позволяют администратору логически изменять конфигурацию с центральной консоли управления, а не изменять конфигурацию физически.
Сегодня внедрение виртуальных ЛВС в пределах всей корпорации затруднено из-за того, что многие производители используют свои собственные, оригинальные схемные разработки, которые часто можно применять только для определенных типов носителей. Вариант внедрения виртуальных ЛВС, предложенный фирмой Cisco, связывает друг с другом концентраторы с разделяемым носителем, маршрутизаторы и коммутаторы ЛВС и АТМ, используя основанные на стандартах протоколы для развертывания виртуальных ЛВС в масштабе всего кампуса и сетевой инфраструктуры. Cisco IOS для коммутации поддерживает различные протоколы для внедрения виртуальных ЛВС как в сегменты ЛВС на разделяемых и выделенных линиях, так и в сети АТМ. Управление и автоматизированная регистрация адресов в виртуальных ЛВС будут способствовать распространению виртуальных ЛВС.
Решение фирмы Cisco, основанное на автоматизированной регистрации адресов и на использовании графического пользовательского интерфейса, позволяет управлять виртуальными ЛВС и изменять их конфигурацию по методу “drag-and-drop”, что освобождает сетевого администратора от трудоемкой задачи каждый раз вручную изменять конфигурацию при вводе нового пользователя в сеть.
ПО межсетевого взаимодействия в среде АТМ
Поскольку АТМ-коммутаторы облегчают внедрение высокопроизводительных магистралей АТМ, интеграция АТМ-коммутации в масштабируемые коммутируемые объединенные сети требует сложной программной инфраструктуры межсетевого взаимодействия. Такая программная инфраструктура необходима для построения сетей АТМ со множеством отдельных АТМ-коммутаторов, коммутаторов ЛВС и АТМ-маршрутизаторов, а также для того, чтобы осуществлять подключения из локальных и территориальных сетей к сети АТМ. ПО межсетевого взаимодействия с АТМ - важная составная часть CiscoFusion, оно объединяет коммутирующие платформы Cisco в масштабируемую коммутируемую объединенную сеть, способную поддерживать новые типы сетевого сервиса.
В связи с тем, что сетевая технология АТМ ориентирована на установление соединений, программные возможности АТМ обеспечивают интерфейс “пользователь-сеть” (UNI), посредством которого осуществляется адресация и выдача управляющих сигналов, необходимые для установления коммутируемых виртуальных соединений и их разрыва в сети АТМ. При помощи интерфейса связи между частными сетями и узлом (PNNI) происходит распознавание топологии и вычисление маршрута от источника на основе параметров канала. Фирма Cisco разработала спецификацию Временного протокола обмена сигналами взаимодействия между коммутаторами (IISP) - первого стандартного протокола, определяющего обмен сигналами взаимодействия коммутаторов сетей АТМ по интерфейсу NNI. Технология АТМ также позволяет проводить эмуляцию существующих локальных сетей в среде АТМ (LANE) по стандарту, который был разработан под руководством фирмы Cisco и утвержден консорциумом АTM Forum.
При обмене информацией по сетям АТМ протоколы LANE эмулируют и устанавливают мостовые соединения для сетей двух наиболее популярных протоколов доступа к среде передачи (Ethernet и Token Ring). Для установления прямых соединений между оконечными системами через АТМ протоколы LANE могут поддерживаться как оборудованием межсетевого взаимодействия (коммутаторами и маршрутизаторами ЛВС), так и сетевыми адаптерами (NIC). ПО Cisco IOS для коммутации использует протоколы LANE для обслуживания виртуальных ЛВС при помощи коммутаторов ЛВС, подключенных к АТМ-коммутаторам.
Маршрутизаторы АТМ фирмы Cisco поддерживают протоколы LANE для обеспечения соединений между несколькими виртуальными ЛВС в структуре АТМ, облегчая их масштабирование. Различные сервисные компоненты протоколов LANE, сервер LANE и сервер конфигурации LANE на первом этапе будут встраиваться в маршрутизаторы Cisco, а затем будут реализованы в различных системах коммутации. Протоколы LANE будут применяться для реализации первого поколения виртуальных ЛВС в коммутируемых объединенных сетях.
Другой метод выполнения протоколов ЛВС в сетях АТМ состоит в преобразовании протоколов сетевого уровня для работы в сетях АТМ в режиме, свойственном для ЛВС. Рабочая группа инженеров Internet (IETF) опубликовала спецификацию RFC 1557, определяющую, как классические протоколы IP и ARP должны выполняться в сетях АТМ, и продукты фирмы Cisco также поддерживают эти протоколы. Эти протоколы важны потому, что при выполнении мультимедиа-приложений в сетях АТМ они позволят протоколам высокого уровня использовать гарантии качества обслуживания (QoS). В случае виртуальных ЛВС, ориентированных на применение протоколов LANE, сделать это гораздо труднее. После того, как в консорциуме Frame Relay была сформирована группа Subworking, фирма Cisco возглавляет группу, которая работает над разработкой стандарта Multiprotocol over ATM (MPOA). Эта группа сформирует основу следующего поколения виртуальных ЛВС, построенных на многоуровневых коммутаторах.
Многоуровневая коммутация
На первом этапе виртуальным ЛВС, которые будут строиться на основе протоколов LANE и коммутаторов ЛВС, работающих на уровне 2, потребуются АТМ-маршрутизаторы для соединения нескольких виртуальных ЛВС друг с другом. Являясь системой мостовых соединений, LANE не может поддерживать мультимедиа-приложения, а также “естественные” протоколы.
Применение многоуровневых ЛВС-коммутаторов нового поколения внутри аппаратных шкафов и коммутация на уровнях 2 и 3 способствуют лучшей масштабируемости коммутируемых объединенных сетей и позволяют осуществлять в коммутаторе соединения между виртуальными ЛВС и поддерживать “естественные” протоколы для выполнения мультимедиа-приложений. Для совершенствования коммутаторов, работающих на уровне 3, CiscoFusion отделит дорогую, связанную со значительной вычислительной нагрузкой функцию обработки маршрутов от собственно коммутации. Функция обработки маршрутов будет централизована в нескольких процессорах вычисления маршрутов, а коммутация будет осуществляться многоуровневыми коммутаторами в аппаратных шкафах.
ПО Cisco IOS для коммутации, работающее в процессорах вычисления маршрутов, будет распознавать сетевую топологию, вычислять таблицы маршрутизации и передавать соответствующую информацию о маршруте в многоуровневые коммутаторы. Многоуровневые коммутаторы запомнят информацию 3-го уровня в кэш-памяти и, когда возникнет необходимость переслать пакеты в локальный пункт назначения, просто будут сверяться с данными о соответствующем пути, что позволит избежать пересылки пакетов через маршрутизатор для вычисления маршрута. Функция обработки маршрутов будет присутствовать во многих коммутирующих платформах компании Cisco, в том числе в маршрутизаторах и в коммутаторах АТМ. В настоящее время Cisco в составе группы МРОА консорциума ATM Forum разрабатывает стандарты протокола загрузки маршрутов из процессоров маршрутов в многоуровневые коммутаторы.
Полностью отделяя процессы коммутации от маршрутизации, архитектура CiscoFusion позволяет использовать преимущества этих двух технологий в каждой части коммутируемой объединенной сети. Фирма Cisco впервые реализовала такое разделение в своих маршрутизаторах. Разделение этих функций позволяет создавать сетевые устройства, на основе которых можно построить архитектуру коммутируемой объединенной сети, отличающуюся хорошим масштабированием, оптимальной производительностью и управляемостью соединений между виртуальными ЛВС.
Выполнение в сети приложений мультимедиа
Cisco IOS обеспечивает одновременное выполнение приложений мультимедиа в сети: передачу текста, голоса, изображений и видео в реальном масштабе времени. Такие сетевые услуги предусматривают предоставление гарантий QoS на всем пути между конечными пользователями, а также возможность эффективной многоабонентской доставки пакетов, что является основным для всех мультимедиа-приложений. Сетевые мультимедиа-услуги будут встроены в протоколы, работающие на уровне 3 (такие, как IP), для реализации переносимых мультимедиа-приложений. В то же время в ЛВС-коммутаторы и маршрутизаторы фирмы Cisco будут встроены механизмы обработки пакетов для поддержки таких протоколов. В продуктах будут реализованы совершенные алгоритмы планирования и задания приоритетов для сокращения задержек и сведения к минимуму дрожания, этих двух факторов, которые могут ухудшить качество обслуживания приложений мультимедиа, выполняемых в сети в режиме реального времени (например, конференц-связи настольных систем). В голосовых соединениях, например, задержки при передаче пакетов вызывают раздражающие щелчки и помехи.
Алгоритм управления очередью позволяет идентифицировать в сети разные типы сетевого трафика и назначать им соответствующие взвешенные приоритеты маршрутизации для минимизации времени ожидания, вызванного сетевыми задержками. Фирма Cisco в сотрудничестве с IETF и ведущими разработчиками мультимедиа-приложений работает над созданием протокола резервирования ресурса (RSVP). RSVP - это протокол межсетевого соединения конечных пользователей, который позволит приложениям динамически резервировать за собой необходимые им ресурсы для различных классов обслуживания при использовании нескольких протоколов сетевого уровня.
ПО Cisco IOS впервые в отрасли поддерживает многоабонентскую IP-доставку пакетов на платформах как маршрутизации, так и коммутации. При многоабонентской доставке по протоколу IP посылающее устройство передает пакет, адресованный всем заданным получателям, и сеть будет дублировать этот пакет только при необходимости. Такой подход гораздо эффективнее других традиционных способов. Компания Cisco совместно с IETF разработала протокол маршрутизации (PIM) для независимой от протоколов масштабируемой многоабонентской доставки. В настоящее время Cisco IOS поддерживает PIM, чтобы сетевые устройства могли строить эффективные древовидные схемы для многоабонентской доставки пакетов. Используя мультимедиа-услуги, встроенные в коммутирующие платформы Cisco, и основываясь на развивающихся видах обслуживания виртуальных ЛВС, таких как протоколы MPOA, фирма Cisco позволяет совершенствовать и внедрять мультимедиа-приложения в коммутируемых объединенных сетях.
Управление трафиком и его анализ
Cisco IOS для коммутации также предоставляет интегрированный набор механизмов контроля трафика, управления буферами и упреждающих операций по недопущению перегрузки. Наличие механизмов управления трафиком - важное условие построения масштабируемых коммутируемых объединенных сетей. Без хороших механизмов управления трафиком могут происходить чрезмерные потери ячеек и пакетов в коммутируемой объединенной сети и даже наступить ее паралич из-за повторных пересылок пакетов. Для контроля перегрузок и сведения к минимуму потерь в трафике коммутируемых объединенных сетей фирма Cisco в своих продуктах предлагает функции слежения за соблюдением заданных параметров трафика и соответствующего управления.
Так, модуль AIP позволяет администраторам задавать параметры шаблона трафика для каждого виртуального канала, так что потеря ячеек при пересылках может быть сведена к минимуму. Эту функцию можно применять во входном коммутаторе АТМ для управления перегрузками или для того, чтобы обеспечить соответствие условиям контракта на трафик, заключенного с поставщиком телекоммуникационных услуг.
Фирма Cisco в своих коммутаторах для ЛВС и АТМ также предлагает сетевую буферизацию, чтобы свести к минимуму потерю пакетов и ячеек. Авторитетная компания LANQuest, проводящая независимые экспертизы, признала, что коммутатор АТМ LightStream 100 фирмы Cisco при передаче пакетно-монопольного трафика в сети с архитектурой клиент/сервер имеет самую лучшую производительность в своем классе. LightStream 2020 обеспечивает более высокую степень буферизации, чем другие коммутаторы корпоративной сети, и является лидером в применении механизмов управления перегрузкой на основе регулирования скорости передачи в сетях с большим числом коммутаторов.
Механизмы управления трафиком должны быть дополнены функциями всестороннего мониторинга трафика и его анализа. Cisco IOS для коммутации осуществляет мониторинг и анализ трафика при помощи встроенной функции удаленного мониторинга (RMON). RMON играет важную роль во взаимодействии коммутируемых сетей, поскольку позволяет справиться с одним из неожиданных следствий внедрения ЛВС-коммутаторов в сеть: из-за того, что коммутаторы действуют наподобие фильтров, они могут не позволить сетевым администраторам проводить мониторинг трафика в разных сегментах сети.
Управление коммутируемой объединенной сетью
Управление сетью функционирует на верхнем уровне модели взаимодействия коммутируемых сетей фирмы Cisco: оно позволяет просматривать, замерять параметры, управлять и контролировать все сегменты коммутируемой объединенной сети. Управление сетью, построенной на базе коммутаторов, требует совершенно иного подхода, нежели управление традиционными ЛВС, построенными на основе концентраторов и маршрутизаторов. Фирма Cisco, разработав мощный комплект средств всестороннего управления современными объединенными сетями CiscoWorks, теперь предлагает инструменты для управления виртуальными ЛВС, мониторинга трафика, анализа производительности, а также управления устройствами в коммутируемых объединенных сетях.
VLANView - это интуитивно понятное приложение, реализующее метод “drag-and-drop”, которое позволяет администраторам настраивать конфигурацию своих сетей на основе логических групп пользователей, а не в зависимости от их физического места работы; эта программа также позволяет отображать на экране монитора физический вид каждого работающего в сети устройства Cisco и назначать для каждого порта пользователей-членов виртуальных групп. Администраторы также могут получать отчеты о топологии каждой виртуальной ЛВС в пределах своей сети и распечатывать отчеты, в которых перечисляется назначение коммутаторов и их физических портов.
TrafficView - это прикладная программа мониторинга и анализа трафика, действие которой основано на агентах RMON, встроенных в ЛВС-коммутаторы фирмы Cisco. TrafficView дает возможность администраторам изолировать выбранные участки их сетей для поиска и устранения неполадок, вызванных нарушением работы протоколов, а также анализировать непредвиденный рост нагрузки. С помощью средств графического отображения, генерации отчетов и учета использования ресурсов можно оперативно перехватывать данные сети для анализа, прослеживания и устранения неполадок, связанных с нарушением работы протоколов, а также контролировать рост нагрузки сети и использование ее ресурсов.
CiscoView ? - это прикладная программа управления устройствами и их мониторинга на основе графического пользовательского интерфейса, которая позволяет администратору просматривать физическое состояние устройства и всех его интерфейсов, выполнять настройку конфигурации и проводить мониторинг производительности, а также сводить к минимуму усилия при поиске и устранении неполадок с консоли управления. CiscoView отображает на мониторе внешний вид устройства, включая все установленные в нем модули и интерфейсы, и в реальном масштабе времени следит за индикаторами состояния для быстрой локализации неполадок.
Администраторы имеют возможность отобразить на экране монитора все устройства своей сети, а также данные о количестве и типах интерфейсов. Кроме визуального отображения состояния администратор имеет возможность, поставив указатель мыши на нужный элемент на экране монитора и щелкнув на нем клавишей манипулятора, получить доступ к статистическим данным, средствам мониторинга и простым функциям управления конфигурацией. По мере развития коммутируемых объединенных сетей фирма Cisco будет совершенствовать и внедрять новые средства сетевого управления, специально разработанные для коммутируемых объединенных сетей.
