Проектирование сети провайдера IP-услуг

Формат  заголовка пакета EIGRP представлен на рисунке 13.

 

версия	тип пакета	контрольная сумма
Флаги
Порядковый номер последовательности
Номер подтверждения
Номер автономной системы
Поле TLV

Рисунок 13 - Формат заголовка пакета EIGRP

 

Поле  Версия определяет версию протокола.

Тип пакета – определяет тип пакета протокола EIGRP. Выделяют пять типов пакета протокола:

Hello (пакеты приветствия) - эти пакеты используются для обнаружения соседей, их тестирования и повторного обнаружения в случае сбоя. Для отправки пакетов используется многоадресная рассылка muilticast-адрес 224.0.0.10.

Acknowledgment - пакеты, которые подтверждают получение пакетов update, query, reply. ACK-пакеты отправляются unicast и содержат в себе acknowledgment number (номер подтвержения).

Update (пакеты обновления маршрутов) - в этих пакетах содержится информация об изменении маршрутов. Эти пакеты могут быть отправлены конкретному маршрутизатору (unicast) или группе маршрутизаторов (multicast). Получение update-пакета подтверждается отправкой ACK.

Query (пакеты запросов) - эти пакеты используются, когда маршрутизатор пересчитывает какой-либо маршрут в сеть, и у него нет резервного маршрута (feasible successor). Он отправляет query-запрос своим соседям, если у них есть этот маршрут, то они отвечают сообщением reply (ответ на запрос), если нет маршрута, то они направляют query-запрос своим соседям. При получении пакета запроса (query) отправляют пакет ACK.

Reply (пакеты ответа на запросы) - маршрутизатор отправляет reply-пакет в ответ на полученный query-пакет. Reply-пакеты отправляются unicast тому маршрутизатору, который отправил query-пакет. Получение reply-пакета подтверждается отправкой ACK.

Номер автономной системы - определяет номер EIGRP процесса маршрутизации, т.к. в отличие  от RIP, протоколов EIGRP на одном устройстве может быть поднято несколько.

Поле TLV (Type/Length/Value) - чаще всего в качестве данного поля выступают EIGRP Parameters - Параметры EIGRP показывают вес, который используется при вычислении метрики. По умолчанию, используется ширина полосы пропускания и задержка. [7]

В таблице 17 приведем сравнительное  описание протоколов дистанционно-векторного типа и гибридного протокола EIGRP.

IS-IS - протокол маршрутизации OSI под названием «протокол обмена данными между промежуточными системами IS-IS» (intermediate system-to-intermediate system). Относится к типу протоколов состояния канала. IS-IS использует тот же принцип маршрутизации по состоянию каналов, что и рассмотренный выше протокол OSPF. Но если OSPF является разработкой IETF, то протокол IS-IS был создан ISO (International Standard Organization).

В терминологии ISO маршрутизаторы называются "промежуточными системами" (Intermediate System, IS), а хосты - "конечными системами" (End System, ES). Существует также протокол ES-IS, с  помощью которого маршрутизаторы узнают о подключенных к ним хостах, а  хосты - о маршрутизаторах. Подобно OSPF, протокол IS-IS использует алгоритм Дейкстры поиска кратчайшего пути, разделяет сеть на области, чтобы не распространять информацию о маршрутах среди всех маршрутизаторов сети, обеспечивая разумные размеры их таблиц маршрутизации, а тем самым - быструю сходимость поиска маршрута. В IS-IS присутствуют аналогичные OSPF механизмы обнаружения соседей с помощью пакетов Hello, синхронизации баз данных и оповещения об изменении состояния связи путем рассылки пакетов (flooding). Аналогами OSPF-пакетов LSU (Link State Update) в IS-IS являются пакеты LSP (Link State Packet).

Обработка LSP осуществляется следующим образом: когда маршрутизатор получает LSP-пакеты, он добавляет их в свою базу LSDB, если номер последовательности LSP больше, чем тот, который уже хранится в базе. База LSDB описывает все сети, метрики и содержит информацию о досягаемости каждого маршрутизатора для построения дерева кратчайших маршрутов с использованием алгоритма Дейкстры (Dijkstra). На основе этой базы позднее строится таблица пересылки. Когда маршрутизатор получает LSP-пакет, он рассылает его лавинным образом всем своим соседям, за исключением того маршрутизатора, от которого этот пакет был получен. Протокол IS-IS использует надежный механизм лавинной рассылки и некоторые дополнительные типы PDU: PDU полного номера последовательности (Complete Sequence Number PDU - CSNP) и PDU частичного номера последовательности (Partial Sequence Number PDU - PSNP).

Получающий  пакет маршрутизатор посылает назад PSNP (содержащий номер последовательности LSP-пакета) своему соседнему устройству в качестве подтверждения получения LSP-пакета. Когда маршрутизатор-источник получает это подтверждение, он прекращает обновление LSP-пакета на данном интерфейсе, но продолжает делать это на других интерфейсах, где еще не было получено PSNP.

В широковещательной среде, PSNP в  качестве подтверждений не рассылаются. Маршрутизаторы ожидают получения CSNP, который содержит список LSP-пакетов  и их номер последовательности. Принимающие  маршрутизаторы могут затем определить, не были ли пропущены какие-либо LSP-пакеты и не устарели ли они, и при необходимости  запрашивают их с помощью PSNP.

 

Таблица 18 - Сравнительные характеристики протоколов традиционного дистанционно-векторного алгоритма и EIGRP.

IGRP, RIP		EIGRP
Использует алгоритм Беллмана-Форда   Запоминает маршруты и посылает периодические обновления		Diffusing Update Algorithm (DUAL) EIGRP не отправляет  периодические обновления и не  хранит старые маршруты. Он использует  легковесный Hello протокол, для мониторинга  изменений статуса соединения  с соседями, которые работают  по EIGRP. Любое изменение в сети (будь то возникновение новой  линии, или его исчезновение) вызывает  обновление таблицы маршрутизации.
Выбор пути отправки пакета
Выбор пути осуществляется только по ОДНОМУ предпочтительному маршруту. Если он становится не доступным, то маршрутизатор  ждёт обновления, что бы исключить  этот путь.	Алгоритм DUAL, который использует EIGRP, поддерживает таблицу топологий  отдельно от таблицы маршрутизации. Она включает в себя два лучших пути к сети назначения: главный  и резервный. Оба этих маршрута свободные  от петель, т.е. соседи не имеют маршрутов  к сети назначения через эти роутеры.
Сходимость
Традиционные дистанционно-векторные  протоколы, такие как RIP и IGRP, используют периодические обновления. В связи  с их нестабильностью, эти протоколы  склонны к возникновению петель. Проблема решается с помощью включения Holddown timer, которое значительно увеличивает  время сходимости.	Большая скорость сходимости, по сравнению  с дистанционно-векторными протоколами, так как EIGRP не использует Holddown timers.

 

IS-IS использует маршрутизацию по уровням. Маршрутизаторы могут быть уровня 1, уровня 2 или уровня 1-2. Маршрутизаторы уровня 1 (как internal nonbackbone маршрутизаторы в OSPF) знают маршруты в пределах зоны в которой они соединены; Маршрутизаторы уровня 2 (как backbone маршрутизаторы в OSPF) знают маршруты между зонами. Маршрутизаторы уровня 1-2 (как ABR в OSPF) знают маршруты и в пределах зоны в которой они соединены и между зонами. Это маршрутизаторы аналогичны ABR в OSPF.

Протокол IS-IS очень хорошо работает в весьма больших сетях, содержащих более 500 маршрутизаторов. [11]

Проведем  сравнительный анализ протоколов IS-IS и OSPF: IS-IS и OSPF являются протоколами состояния каналов (link state protocols), и оба протокола используют алгоритм Дэйкстры для нахождения кратчайшего пути. Также оба протокола поддерживают сетевые маски переменной длины, могут применять мультикастовую рассылку для нахождения близлежащих роутеров, используя hello пакеты, и могут поддерживать аутентификацию при обновлении маршрутов.

В то время как OSPF изначально построен для маршрутизации IP адресов и  сам работает как протокол 3 уровня на IP, IS-IS изначально является сетевым  уровнем модели OSI. Широкое внедрение IP адресов способствовало росту  популярности OSPF. IS-IS не использует IP адреса в качестве маршрутов. Он является нейтральным  в отношении сетевых адресов, в то время OSPF был спроектирован  для IPv4. Это позволяет с легкостью  использовать IS-IS для IPv6. Для поддержки IPv6 сетей, OSPF был переписан в OSPF v3.

Маршрутизаторы IS-IS строят топологическое представление сети. Эта карта  показывает подсети, которые IS-IS маршрутизатор  может достигнуть, и путь с самой  низкой стоимостью (самый короткий), используемый для перенаправления  трафика.

Основное отличие OSPF и IS-IS заключается  в том как они делят автономную систему на зоны и как осуществляется маршрутизация между зонами. Недостаток IS-IS в том, что маршрутизаторы 2го уровня могут общаться только с такими же маршрутизаторами, у 1го уровня –  такая же ситуация. Для взаимодействия между маршрутизаторами 1го и 2го уровня и соответствующими зонами используются маршрутизаторы уровня 1-2. В OSPF зоны отграничиваются  интерфейсами на маршрутизаторе, таким  образом пограничный маршрутизатор (area border router, ABR) может находиться в  нескольких зонах одновременно, эффективно создавая границы внутри себя. Тогда  как границы IS-IS зон находятся  между маршрутизаторами уровня 2 или  уровня 1-2, что делает маршрутизатор IS-IS частью только одной зоны. Также IS-IS не поддерживает нулевую зону (магистральную  область, через которую может  пройти весь межобластной трафик). Логическим объяснением этого является то, что OSPF создает сеть с топологией звезда со многими зонами пересекающимися  с нулевой, тогда как IS-IS создает  логическую топологию с основным уровнем из маршрутизаторов 2го уровня, филиалов – маршрутизаторов уровня 1-2 и отдельных областей из маршрутизаторов  уровня 1.

В протоколе OSPF больше расширений и  дополнительных функций. Однако протокол IS-IS отправляет меньшее количество служебного трафика и может масштабироваться для больших сетей. Если взять  одинаковое количество ресурсов, IS-IS сможет поддерживать большее количество маршрутизаторов  в зоне нежели OSPF. Это способствует тому, что IS-IS используется у интернет-провайдеров.[8]

Таким образом, рассмотрев основные протоколы  маршрутизации и проведя их сравнительный  анализ, можно сделать вывод, что  для проектируемой сети целесообразно  будет в качестве протокола маршрутизации  выбран OSPF. Данный протокол обладает высокой гибкостью, учитывает особенности сети и при формировании таблиц маршрутизации учитывает пропускную способность линий, что позволяет гибко составлять таблицу маршрутизации и тем самым ускорить маршрутизацию трафика.

 

3.4 Сетевое оборудование

 

В качестве структурных элементов  нашей сети используем следующее  оборудование:

- маршрутизаторы;

- шлюзы VoIP;

- сервер IPTV.

В качестве VoIP-шлюза для передачи голоса через IP-сеть выберем  AudioCodes Mediant 8000. Возможности Медиа-шлюз Mediant™ 8000 - расширяемая система с высокой емкостью голосовых каналов, построенная в соответствии с международными стандартами и рекомендациями, которая может применяться в традиционных, беспроводных, кабельных сетях, а также в приложениях по конвергенции фиксированных и мобильных сетей (FMC). Спроектированный специально для работы в операторских сетях, Mediant 8000 является отказоустойчивой платформой основанной на современных технологиях AudioCodes в области пакетной передачи речи (Voice over Packet). Медиа-шлюз Mediant™ 8000 позволяет системным интеграторам и поставщикам сетевого оборудования в короткие сроки реализовывать эффективные решения в области построения сетей нового поколения. В основе шлюза Mediant 8000 лежит общая для всех продуктов AudioCodes технология VoIPerfect™ - лучшая в своем классе архитектура построения медиа-шлюзов.

Функциональность Mediant 8000, с точки  зрения обеспечения отказоустойчивости включает в себя: резервирование общих  компонент шасси (Ethernet коммутатора, системного контроллера, блоков питания  и вентиляторов), N+1 резервирование медиа-плат. Благодаря небольшим  габаритам Mediant 8000 особенно удобен для  использования в центральных  офисах, где требуется компактно  разместить решение большой емкости.   Система Mediant 8000 востребована во всем мире в многочисленных решениях по предоставлению услуг и организации стыка  с традиционными сетями с коммутацией  каналов. Использование Mediant 8000 позволяет  легко решить все вопросы, связанные  с

взаимодействием по различным PSTN интерфейсам, с различными кодеками, управлению по контрольным протоколам VoIP и работе в роли сигнального шлюза. Mediant 8000 может взаимодействовать с PBX, PSTN, IP сетью радио доступа (IP RAN), центром  коммутации мобильной связи (MSC сервером), позволяя реализовать полное корпоративное  решение 2G или 3G. Mediant 8000, благодаря своей  функциональности, может гибко использоваться в решениях совместно с софтсвитчами, системами телефонии для кабельных  сетей (CMS), мультимедийными терминальными  адаптерами (MTA) в решениях на базе технологии PacketCable, оборудованием широкополосного  беспроводного доступа (WLL) и базовыми станциями (WiFi, WiMax). Mediant 8000 является открытой платформой и позволяет использовать шасси для установки в него одного или несколько серверов SBC (Single Board Computer) с различными приложениями. [16]

Данный шлюз поддерживает протокол G.711 со скоростью кодирования речи 64 кбит/с, что соответствует заданию проекта.

В качестве сервера IPTV рассмотрим серию  видеосерверов Cisco IP/TV 3400. Система Cisco IP/TV представляет собой комбинацию уникального  программного обеспечения, предназначенного для организации передачи и приема высококачественного видео на неограниченное количество компьютеров по сети IP. Линейка  продуктов Cisco IP/TV - это полнофункциональное  решение для передачи видеоинформации  по сетям IP. В нее входят как специализированный аппаратно-программный комплекс Cisco IP/TV 3400, снабженный специализированным ПО IP/TV, так и программное обеспечение Cisco IP/TV для компьютеров пользователей.

Cisco IP/TV - идеальное средство для  организации удаленного обучения, трансляций в Интернет, корпоративного  телевидения и передачи любых  других телепрограмм из различных  источников всем пользователям  в сети. Это три решения в  одном продукте - поддержка прямой  трансляции видеоинформации, трансляции  по расписанию и видеоинформации  по запросу (video on demand).

Серверы Cisco IP/TV существуют как в  виде программного обеспечения, так  и в виде специализированного  аппаратно-программного комплекса  продуктов серии Cisco IP/TV 3400. В состав комплекса входят следующие устройства: управляющий сервер Cisco IP/TV 3412 Control Server; широковещательный сервер Cisco IP/TV 3425, 3426, 3427 Broadcast Servers; стартовая видеосистема Cisco IP/TV 3417 Video Starter System; клиентское ПО Cisco IP/TV Viewer.

Основные возможности:

Для удобства пользователей система Cisco IP/TV поддерживает три режима передачи видео - прямую, запланированную трансляции и трансляцию по требованию.

Система Cisco IP/TV поддерживает интерактивный  доступ в Интернет через web-интерфейс, а также позволяет организовать обратную связь с пользователями.

Благодаря применению технологии IP Multicast система Cisco IP/TV обладает превосходной масштабируемостью и позволяет  организовывать трансляцию как для  нескольких, так и для нескольких тысяч пользователей, используя  минимальную полосу пропускания. [15]

На основе видеосерверов Cisco IP/TV 3400 в проектируемой сети имеется  возможность обеспечить передачу 40 каналов в формате MPEG-4 со скоростью 10Мбит/с каждому абоненту, что в полной мере удовлетворяет заданию курсового проекта.

В качестве маршрутизаторов на проектируемой  сети выберем Huawei Quidway S9303. Терабитные коммутаторы  с функциями маршрутизации Quidway S9300 специально разработанны компанией Huawei для сетей с ориентацией на обслуживание. В терабитных коммутаторах S9300 применяется технология многоуровневой интеллектуальной коммутации, которая  является собственной разработкой  компании Huawei. Помимо стабильных, надёжных и защищённых сервисов коммутации уровня 2 и 3 устройства S9300 предоставляют интеллектуальные сервисы, включая анализ потока, полный набор политик QoS и контролируемое широковещание. Кроме того, устройства серии S9300 отличаются высокой надёжностью  и потенциалом к наращиванию  ёмкости. Это позволяет использовать их в операторских сетях IP MAN, сетях WAN, учрежденческих сетях MAN, на уровне доступа, уровне базовой сети и уровне конвергенции ведомственных сетей Intranet, для организации доступа  для настольных ПК, оснащенных интерфейсными  платами GE высокой емкости, а также  в центрах данных. Устройства S9300 позволяют операторам и предприятиям создавать платформы с ориентацией  на услуги, а также предоставлять  услуги сквозной маршрутизации и  коммутации.