1.2 Составные ядра сети
Коммутатор ядра сети используется для магистрального объединения коммутаторов рабочих групп и выполняет интеллектуальное управление трафиком. Коммутатор обеспечивает взаимодействие сетевых устройств по выделенной линии без возникновения коллизий, с параллельной передачей нескольких потоков данных.
Коммутатор ядра сети должен отличаться высокопроизводительной коммутацией Gigabit-Ethernet и повышенной надежностью, что крайне необходимо для построения единой системы передачи данных. Функции обеспечения постоянной готовности каналов связи, наличие системы резервирования источников питания, возможность горячей замены модулей коммутатора, встроенная система мониторинга и извещения коммутатора — все эти функции необходимо учитывать при выборе модели коммутатора для обеспечения максимальной доступности ЛВС и, соответственно, максимального времени работы сетевых приложений.
1.2.2. Маршрутизатор широкополосного удалённого доступа
Маршрутизатор широкополосного удалённого доступа BRAS находится в ядре сети провайдера и агрегирует пользовательские подключения из сети уровня доступа.
Собственно, на уровне IP-протокола абонент взаимодействует именно с сервисным уровнем.
Устройство BRAS — это, по сути, маршрутизатор, обладающий специальным дополнительным функционалом по работе с абонентскими сессиями и позволяющий выполнить следующее:
Аутентификацию абонента во внешней системе;
Авторизацию абонента, то есть получение списка сетевых сервисов и их параметров, на которые подписан абонент, во внешней системе.
Создание абонентской сессии — виртуального интерфейса в сторону абонента, применение к этому интерфейсу необходимых параметров для реализации выбранных сервисов (например, ограничение скорости доступа в Интернет), назначение IP-адреса абоненту.
Передачу во внешнюю систему биллинга данных об использовании абонентами ресурсов (например, общий трафик в байтах, переданный абоненту, или проведенное в сети время).
Существуют и другие, расширенные, функции управления абонентскими сессиями, которые могут быть реализованы устройством BRAS. К ним можно отнести, например, контроль квот с последующим автоматическим отключением абонента от сети или перенаправление абонента на специальный портал для клиентов, тарифицируемых по предоплате.
К специфичным задачам BRASа относят: обеспечение пользовательских сессий по протоколам PPP, применение политики качества обслуживания (QoS), маршрутизация трафика в магистральную сеть провайдера.
Коммутатор ядра собирает поток данных от множества пользователей в одну точку. А маршрутизатор производит логическую терминацию туннелей точка-точка (PPP).
В архитектуре рассматриваемой нами сети BRAS можно определить как оборудование, реализующее функции так называемого сервисного уровня. Функции сервисного уровня могут быть вынесены на отдельное специализированное оборудование, как правило, располагающееся в этом случае между уровнем агрегации и уровнем ядра, или возложены на оборудование уровня агрегации.
В последнем случае термин BRAS означает не выделенный маршрутизатор сервисного уровня, а соответствующий набор функционала по управлению абонентскими сессиями, реализованный на маршрутизаторе уровня агрегации.
Стоит заметить, что не все типы услуг в принципе нуждаются в выделенном сервисном уровне (и в полном наборе функций BRAS). Как правило, услуги можно разделить на два класса: транспортные (или сетевые) и услуги приложений. К услугам первого типа относятся, например, доступ в Интернет, доступ к корпоративному VPN, к собственному игровому серверу оператора и т.д. Они тарифицируются по скорости доступа или количеству переданных байт. Тарификация, как и доступ к услуге, выполняются собственно сетью, а именно устройством BRAS. Примерами услуг второго типа — услуг приложений — являются такие сервисы, как IP-телефония или IPTV. Они управляются и тарифицируются соответствующими прикладными системами (например, доступ к услуге VoIP управляется регистрацией абонентского терминала на SIP Proxy сервере, а тарификация обеспечивается программным коммутатором вызовов VoIP — SoftSwitch).
Сеть всего лишь обеспечивает транспорт (с соответствующими гарантиями качества обслуживания) от абонентского терминала до прикладной системы. Поэтому такие приложения не нуждаются в выделенном уровне сервисной границы. Минимально необходимая часть функций сервисной границы (а это, фактически, только выдача IP-адресов и обеспечение IP-связанности с соответствующей прикладной системой) всегда может быть возложена на оборудование агрегации, даже если оно не в состоянии реализовать полный набор функций BRAS.
В нашей работе функции сервисного уровня выносим на отдельное оборудование.
BRAS является интерфейсом к Radius.
RADIUS-сервер является интерфейсом взаимодействия c маршрутизатором и может реализовывать для такой системы следующие сервисы:
Создание и хранение учётных записей пользователей (абонентов)
Управление учётной записью пользователя (абонента) из персонального интерфейса (например веб-кабинета)
Создание карточек доступа (логин/PIN-код) для предоставления услуг, с некоторым лимитом действия (Dial-Up доступа в Интернет и карточной IP-телефонии)
Ручная и автоматическая блокировка учётной записи абонента по достижению заданного критерия или лимита
Сбор и анализ статистической информации о сессиях пользователя и всей обслуживаемой системы (в том числе CDRов)
Создание отчётов по различным статистическим параметрам
Создание, печать и отправка счетов к оплате
Аутентификация всех запросов в RADIUS-сервер из обслуживаемой системы (поле Secret)
Процедура аутентификации определяется проверкой учётных данных пользователя (в том числе шифрованных) по запросу обслуживаемой системы.
Процедура авторизации состоит из выдачи состояний блокировки учётной записи пользователя, выдаче разрешений к той или иной услуге, сортировку данных на основе анализа статистической информации (например динамическая маршрутизация) и выдачу результата сортировки по запросу.
Процедура учета состоит из следующих позиций:
Онлайн-учёт средств абонента: уведомления о начале и конце сессии со стороны обслуживаемой системы
Промежуточные сообщения о продолжении сессии (Interim-пакеты)
Автоматическое принудительное завершение действия сессии на обслуживаемой системе в рамках услуги (packet of disconnection)
BOOT message — специальный пакет, который отправляется телекоммуникационной системой на RADIUS-сервер при запуске (перезапуске) системы, с целью принудительного завершения всех сессий
Как построена сеть интернет-провайдера
В прошлой статье мы рассказали про основные шаги по созданию интернет-провайдера, в этой остановимся подробнее на построении сети.
Эталонная модель построения сети
Эталонная модель построения сети
На рисунке приведена эталонная модель построения сети. Она представляет собой топологию «дерево» (объединение нескольких топологий «звезда») с дополнительными избыточными связями. Избыточность компенсирует главный недостаток данной топологии (отказ одного из узлов влияет на работу всей сети), но и увеличивает без того чрезмерный расход кабеля вдвое. Для уменьшения затрат на кабель многие организации «усиливают» только наиболее значимые части сети.
Следует помнить, что это всего лишь модель, а следовательно, деление на уровни может быть условным — некоторые устройства могут реализовывать сразу оба уровня, а какие-то уровни могут вовсе отсутствовать.
Как видно, данная модель состоит из четырех уровней:
- уровень доступа;
- уровень агрегации;
- уровень ядра сети;
- серверный уровень.
Разберем каждый из них по отдельности.
Уровень доступа
Главным процессом на этом уровне является подключение оборудования клиента (компьютер, Wi-Fi-маршрутизатор) к сети провайдера. Здесь оборудованием провайдера являются коммутаторы (если это локальная сеть и планируется подключение при помощи проводной среды) либо базовые станции (если подключение происходит через беспроводную среду). Как правило, для организации управляемой сети используют коммутаторы второго уровня (L2), реже — третьего (L3). Некоторые провайдеры на этапе строительства локальной сети отдают предпочтение неуправляемым коммутаторам, впоследствии это может сказаться на качестве предоставляемых услуг.
Также для удешевления стоимости подключения используются устройства с максимальным количеством физических интерфейсов 24/48. В роли управляемых коммутаторов второго уровня хорошо зарекомендовали себя Cisco Catalyst серий 2900, 3500 и 3700, но многие операторы выбирают Eltex, SNR и прочие российские разработки, как более доступные по цене.
Коммутаторы L3 на данном уровне встречаются достаточно редко, так как они дороже, чем L2, и их размещение в технических помещениях многоэтажек связано с определенными рисками. Если коммутаторы L3 и встречаются на уровне доступа, то лишь в объединении уровня доступа и уровня агрегации. Частным примером использования является кабинет в офисе либо отдел, а в случае с провайдером — многоквартирный дом или жилая секция в этом доме.
Стоит отметить, что при строительстве сети каждый провайдер сам выбирает степень ее сегментирования. Сегмент сети, или VLAN (Virtual Local Area Network), позволяет объединить группу пользователей в одну логическую сеть либо обособить каждого по отдельности. Считается очень плохим тоном, когда сеть «плоская», то есть клиенты, коммутаторы, маршрутизаторы и серверы находятся в одном логическом сегменте. Такая сеть имеет очень много недостатков. Более правильным решением является разделение целой сети на более мелкие подсети, в идеальном варианте — выделять VLAN для каждого клиента.
Уровень агрегации
Промежуточный уровень между ядром сети и уровнем доступа. Как правило, этот уровень реализуется на L3-коммутаторах, реже — на маршрутизаторах из-за их высокой стоимости и, опять же, особенностей эксплуатации в помещениях определенного типа. Основная задача оборудования сводится к объединению линков от коммутаторов уровня доступа на «магистральном» коммутаторе по топологии «звезда».
Расстояние от коммутаторов доступа до коммутаторов этой группы может достигать нескольких километров. Если на уровне доступа используются L2-коммутаторы, а сеть сегментирована, то на этом уровне организуются L3-интерфейсы для VLAN, прописанных на уровне доступа. Такой подход способен несколько разгрузить ядро сети, так как в этом случае ядро не имеет записей о самих VLAN и параметрах VLAN-интерфейсов, а имеет только маршрут до конечной подсети.
Наиболее популярное оборудование, используемое провайдерами для реализации работы этого уровня, — Cisco Catalyst серии 3750 и 3550, в частности WS-C3550–24-FX-SMI.
Последний получил популярность благодаря наибольшему количеству оптических интерфейсов, но, к сожалению, устарел и не соответствует современным требованиям к строительству сетей. Также достаточно хорошо справляется с задачами этого уровня оборудование фирмы Foundry (ныне Brocade), Nortel (устарел), Extreme, SNR и Eltex. Оборудование, предоставляемое Foundry/Brocade, позволяет использовать шасси и слоты расширения к нему и наращивать производительность по мере необходимости.
Уровень ядра
Ядро является неотъемлемой частью любой сети. Данный уровень реализуется на маршрутизаторах, реже — на высокопроизводительных L3-коммутаторах (опять же, для уменьшения стоимости самой сети.) Как было сказано ранее, в зависимости от архитектуры сети, ядро может «держать» статические маршруты либо иметь настройки для динамической маршрутизации.
Серверный уровень
Реализуется, как понятно из названия, серверами сети. Реализация может быть как на серверных платформах, так и на специализированном оборудовании. ПО для серверных платформ на сегодняшний день представлено разными производителями и под разными видами лицензий, равно как и ОС, на которых будет работать это программное обеспечение. Стандартный набор провайдера на этом уровне:
Коммутаторы ядра сети — что это такое, для чего нужны и как выглядят
О периферийных устройствах написано достаточно много. Это и понятно, потому что большое число задач требует разнообразный парк оборудования: точки доступа, коммутаторы уровня доступа, межсетевые экраны и так далее.
В случае с корпоративной ИТ инфраструктурой все эти компоненты работают на «нижних этажах», обеспечивая доступ пользователей и конечных устройств к сети.
А вот про уровень ядра сети сказано довольно мало. Причина вполне понятна — больших организаций меньше, чем маленьких, поэтому крупных корпоративных сетей также меньше. Попытаемся восполнить этот пробел. Для начала расскажем об общих чертах и потом перейдём к конкретным моделям (описанию и вариантам использования). Помимо общих принципов, разберём конкретные модели по винтикам, (в том числе и буквально — отверткой), чтобы посмотреть, что и как устроено.
Попробуем расколоть этот орешек знаний, чтобы добраться до ядра.
Вступление
Как мы уже писали ранее в статье «Коммутаторы L2, L2+ и L3 — что, когда, куда, откуда, как, зачем и почему?» — корпоративную сеть можно условно разделить на три уровня:
- Уровень доступа — предназначен для подключения клиентских устройств.
- Уровень агрегации/распределения, который, как следует из названия, является промежуточным и служит для предварительного управление трафиком.
- Уровень ядра сети.
Рисунок 1. Уровни корпоративной сети
Коммутаторы ядра находятся в самом центре корпоративной сети и обеспечивают общую коммутацию (а если необходимо, то и маршрутизацию), связывающие все остальные сегменты.
Разумеется, нельзя каждый уровень рассматривать отдельно от предыдущего.
Общее увеличение трафика на уровне доступа ведёт к дополнительной нагрузке на коммутаторы уровня распределения, что в итоге влияет на загрузку ядра. Разумеется, возможны ситуации, когда всплеск трафика происходит локально в рамках одного сегмента (в переделах одного коммутатора уровня агрегации или даже уровня доступа). Но если имеется общая тенденция к росту трафика и передаваемых объёмов, это всё равно приводит к повышению нагрузки на ядро сети.
Поэтому важно учитывать не только сиюминутные потребности, но и что ждёт в будущем.
Особенности нагрузки в ядре сильно отличаются от нагрузки на уровне доступа. Если коммутатор уровня доступа привязан к работе пользователей (которых может попросту не быть в офисе), то на коммутаторе ядра будет присутствовать трафик обмена данными между серверами, СХД, облачными системами для резервного копирования и т.д. Поэтому коммутаторы ядра необязательно самые быстрые, но уж точно самые надёжные, рассчитанные на долговременную загрузку
Важный нюанс — уровень ядра наиболее критичен к простоям при выполнении технических работ. Выключение и замена одного коммутаторов уровня ядра приводит к бездействию большого числа участников сетевого обмена. Поэтому желание сократить число и продолжительность таких «остановок» вполне объяснимо. Для этого необходимо: во-первых, выбрать оптимальную архитектуру будущей сети, во-вторых, подобрать наиболее подходящие коммутаторы ядра.
Особенности коммутаторов ядра
Как уже было сказано выше, в ИТ инфраструктуре корпоративной сети коммутаторы уровня ядра являются центральным звеном, который объединяет другие сегменты (обычно уровня агрегации/распределения, реже — уровня доступа). Через ядро проходит большая часть от всего трафика между клиентами, серверами, Интернет и так далее.
Поэтому главное «умение» ядра сети — не падать при максимальной загрузке. Этот уровень всегда состоит из высокоскоростных коммутаторов и маршрутизаторов, производительных и отказоустойчивых. Немаловажную роль играет «железо», в том числе характеристики коммутирующей матрицы, производительность процессора или контроллер.
А теперь кратко, просто и понятными словами
Проще говоря, коммутаторы уровня ядра — это очень надёжные производительные коммутаторы L3 или L2+, которые могут выполнять те или иные задачи, но главное — устойчивая передача трафика. Ниже мы подробно остановимся на некоторых нюансах.
Производительность
Как уже было сказано выше, скорость пересылки пакетов и ёмкость коммутации — важные характеристики для коммутатора ядра в корпоративных сетях. Ядро должно обеспечивать требуемую скорость и пропускную способность.
Хорошая новость — трафик не берётся из ниоткуда. То есть, зная кого, чего и сколько вы собираетесь подключить к сети и какой «толщины» будут внешние каналы, можно спрогнозировать верхнюю и нижнюю цифры по загрузке ядра сети. А дальше уже дело за выбором оборудования.
Разумеется, корпоративная жизнь порой подбрасывает сюрпризы вроде рождения новых бизнес-подразделений «с нуля» или построения новых сегментов вроде приватных облаков. Поэтому резервировать от 20 до 35% запаса производительности «на вырост» и такой же резерв по количеству портов для ядра сети — это совсем неплохая идея. Как было сказано выше, обосновать остановку или временное замедление в работе практический всей корпоративной сети, чтобы заменить коммутатор в ядре — та ещё задачка.
Надёжность оборудования
При проектировании ядра уделяют больше внимания избыточности по сравнению с другими уровнями. Вроде всё понятно: зачем и почему, но давайте посмотрим более детально.
Как было сказано выше, нагрузка на коммутаторы уровня ядра имеет другой характер, нежели уровня доступа. Соответственно, температурное воздействие тоже выше, и самое главное — держится на одной отметке. И это должно учитываться при проектировании системы охлаждения.
Ещё один важный нюанс — электропитание. Наличие двух источников питания — не роскошь, а необходимость. Разумеется, можно использовать дополнительные «хитрые» внешние модули АВР (Автоматический Ввод Резерва) или SmartPDU, которые позволяют переключить подачу энергии на резервную линию, даже если на самом устройстве один блок питания. Но что будет с ядром сети, если единственный блок питания внутри коммутатора выйдет из строя? Нужно ли это проверять?
При наличии второго блока питания, когда один из них выходит из строя, другой немедленно берёт на себя все функции по обеспечению энергоснабжения. То есть стандартная схема: Active-Passive вполне пригодится.
Многое зависит от производителя блока питания и элементной базы. Если внутри всё сделано непонятно из чего и непонятно как — наверное, вообще не стоит устанавливать подобное оборудование, а уж в ядро сети — тем более.
Устойчивость к атакам и пиковым нагрузкам
Поскольку коммутаторы ядра являются центром сети, они должны уметь не только быстро перебрасывать Ethernet кадры, но и обладать расширенной защитой от DDoS с использованием протоколов уровня 2 и 3. И дело тут не только в «злобных хакерах». Криво работающее сетевое приложение может «навести шороху» не меньше, нежели «тёмные рыцари клавиатуры».
Кроме защиты от атак, сама по себе возможность работы при пиковых нагрузках является важной характеристикой. Обычно советуют избегать таких конфигураций, как дотошные списки доступа и фильтрация пакетов, особенно на фоне деградации производительности. Но в любом случае запас по мощности не повредит.
Стек и масштабирование. Агрегирование каналов.
Разумеется, ситуация, когда из-за проблемы с центральным коммутатором не работает крупный сегмент, а то и вся корпоративная сеть — мало кого устраивает. Чтобы избежать ситуаций, когда одно-единственное устройство объединяет большое число подключений и в случае выхода из строя ничто не может взять на себя его функции — используют резервирование и объединяют сетевое оборудование в стек.
Стек — это соединение нескольких физических коммутаторов в один «супер-коммутатор», когда при выходе одного из физических устройств отказоустойчивая схема продолжает работать.
Однако на одной только отказоустойчивости свет клином не сошёлся. Рано или поздно сеть разрастётся и возникнет дефицит вычислительных ресурсов и свободных портов. Даже если вначале были закуплены коммутаторы с хорошим запасом по портам и мощности, всё равно рано или поздно придётся проводить модернизацию. Стек коммутаторов даёт нам возможность добавить в ядро новые устройства, не снимая с эксплуатации старые.
Например, серия XGS4600 поддерживает стек до 4 коммутаторов, а XGS3700 — до 8. Проще говоря, если у вас в ядре присутствует, допустим два коммутатора XGS4600-52F, вы можете удвоить их количество, доведя их число до 4, не прерывая работу сети.
Также полезным выглядит использование отказоустойчивых протоколов, например, VRRP для построения отказоустойчивой схемы маршрутизации.
Крайне важно, чтобы остальные участники сетевого обмена не теряли связь с ядром. Для этого используется агрегирование каналов, когда несколько физических портов на коммутаторе уровня агрегации/распределения объединяются в общий UPLink и подключаются к двум портам на коммутаторах уровня ядра. Таким образом при обрыве подключения на одном из портов, связь всё равно не теряется.
«Quality of Service» (QoS) — является важной функцией, позволяющей обеспечить стабильное прохождение определённых типов трафика. Например, на современных предприятиях требуется видеоконференцсвязь. Такой трафик требует непрерывной передачи голоса и видеоданных, в отличие, например, от просмотра текстовых страниц в формате html. Ещё один пример — резервное копирование, когда данные идут плотным потоком и необходимо успеть всё передать за короткое «окно бэкапа». В таких случаях выручает использование системы приоритетов и ограничение полосы пропускания. То есть — QoS.
Благодаря QoS коммутаторы ядра получают возможность предоставлять разную полосу пропускания различным приложениям в соответствии с характеристиками. По сравнению с трафиком, который не так требователен к полосе пропускания и задержкам во времени (например, электронная почта), критический трафик получит более высокий приоритет, и будет передаваться с высокой скоростью и гарантированно низкой потерей пакетов.
Управление
Для описания основных принципов работы с коммутаторами ядра сети очень даже подходит известная пословица: «Работает? Не трогай!».
Но бывают ситуации, когда трогать нужно, например, при модернизации всей сети, подключения дополнительных сегментов и так далее.
И, разумеется, необходимо вовремя получать данные о работе сетевого оборудования.
Поэтому коммутаторы ядра сети поддерживают различные методы контроля и управления, начиная от SNMP и заканчивая подключением консоли.
Также полезно иметь выделенный порт управления (не объединяемый с передачей данных), который можно подключить в отдельный VLAN или даже коммутатор. Помимо повышения уровня безопасности, это позволяет упорядочить архитектуру сети и сохранить возможность управления даже при резком возрастании трафика через ядро.
Рассмотрим на конкретных моделях
В качестве примера мы выбрали линейку коммутаторов, предназначенных для уровней ядра и агрегации/распределении. Откуда такое двойное назначение? Всё зависит от целей и задач, в первую очередь от архитектуры корпоративной сети. Бывают ситуации, когда на коммутаторы уровня агрегации/распределения ложится нагрузка, сопоставимая с уровнем ядра сети. Например, если активно используется маршрутизация между VLAN, списки доступа (ACL), фильтрация трафика и так далее.
Запас мощности и широкий набор возможностей в любом случае не помешает.
О каких моделях речь?
На сегодняшний день линейка XGS4600 насчитывает 3 коммутатора: XGS4600-32, XGS4600-32F, XGS4600-52F. Основное различие между ними — в количестве и конструкции портов. Ниже приводится таблица, в которой указаны основные различия и общие моменты.
| Характеристика | XGS4600–32 | XGS4600–32F | XGS4600–52F |
|---|---|---|---|
| Общее число портов | 32 | 32 | 52 |
| Gigabit SFP | — | 24 | 48 |
| 100/1000 Mbps | 24 | — | — |
| Gigabit combo (SFP/RJ‑45) | 4 | 4 | — |
| 10-Gigabit SFP+ | 4 | 4 | 4 |
| Производительность коммутации (Gbps) | 136 | 136 | 176 |
| Скорость пересылки пакетов (Mpps) | 101.1 | 101.1 | 130.9 |
| Буфер пакетов (байт) | 4 Мбайт | 4 Мбайт | 4 Мбайт |
| Таблица MAC-адресов | 32 Кбайт | 32 Кбайт | 32 Кбайт |
| Таблица пересылки L3 | Макс. 8 тыс. записей IPv4; Макс. 4 тыс. записей IPv6 | Макс. 8 тыс. записей IPv4; Макс. 4 тыс. записей IPv6 | Макс. 8 тыс. записей IPv4; Макс. 4 тыс. записей IPv6 |
| Таблица маршрутизации | 12 тыс. | 12 тыс. | 12 тыс. |
| Число IP интерфейсов | 256 | 256 | 256 |
| Flash/RAM | 64 Мб / 1 Гб | 64 Мб / 1 Гб | 64 Мб / 1 Гб |
Ниже мы кратко опишем, почему эти коммутаторы пригодны для использования в качестве ядра сети.
Стек и High Availability
С помощью одного или двух слотов 10-Gigabit SFP+ можно объединить в физический стек до 4 коммутаторов. Также поддерживается динамическая маршрутизация для упрощения обмена данными между подсетями. Эта функция очень удобна для больших отелей, университетов и других компаний, где используется сложная сетевая инфраструктура. Для коммутаторов серии XGS4600 можно приобрести дополнительную лицензию с поддержкой протоколов OSPFv3 и RIPng для динамической маршрутизации IPv6.
XGS4600 Series оборудован гигабитными портами и четырьмя интегрированными слотами 10-Gigabit SFP+.
Другие меры обеспечения надёжности
Помимо объединения в стек, коммутаторы серии хранят два файла конфигурации и два образа микропрограммы. Это своего рода защита от случайных сбоев. Представьте, что закачанный файл микропрограммы оказался повреждён при передаче по сети. Наличие второго файла позволяет решить эту проблему «без лишней крови», просто перезагрузив устройство с рабочей прошивкой.
Примерно такой же алгоритм восстановления, если изменения конфигурации оказались «несовместимы с жизнью». Просто подгружаем другой файл — и «дело в шляпе».
Схема питания — два независимых блока
XGS4600 Series поддерживает резервирование питания по схеме Active-Standby. В случае выхода из строя основного источника питания коммутатор будет работать от резервного источника питания.
Сами блоки питания — от известного производителя DELTA Electronics.
А что с «железом»?
- Центральным узлом является процессор (CPU) — 1GHz ARM cortex-A9.
- Switch controller — BCM56340.
- RAM— 1GB.
- Flash 64MB.
Разумеется, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать (а ещё лучше пощупать своими руками). И мы прямо в офисе вскрыли две модели чтобы посмотреть, что внутри.
Ниже прилагаем несколько фотоснимков, сделанных прямо в офисе Zyxel Россия.
Рисунок 2. Коммутаторы серии XGS4600, вид спереди: вверху — XGS4600-32F, снизу XGS4600-32
Рисунок 3. Коммутаторы серии XGS4600, вид сзади: вверху — XGS4600-32F, снизу XGS4600-32.
Во всех моделях, предназначенных для ядра — два блока питания.
Рисунок 4. Внутреннее устройство коммутатора XGS4600-32.
Правильная компоновка и аккуратный монтаж плат и разъёмов очень важны. У производителя не должно возникать желания «впихать невпихуемое» в небольшой корпус.
Присутствуют мощные радиаторы и блок из трёх вентиляторов. Для коммутаторов ядра сети важно иметь хорошее охлаждение.
Рисунок 5. Коммутатор XGS4600-32 — блоки питания.
Рисунок 6. Коммутатор XGS4600-32. Фрагмент материнской платы с микросхемами памяти.
Рисунок 7. Крупным планом.
Рисунок 8. Внутреннее устройство коммутатора XGS4600-32F.
Рисунок 9. Блок питания коммутатора XGS4600-32F.
Рисунок 10. В правой части расположены UPLINK, порт MGMT для управления коммутатором и консольный порт.
Обратите внимание на выделенный порт управления (OOB) — на панели он показан как MGMT. В отличие от консольного RS-232 (который тоже в наличии) данный порт предназначен для удалённого управления устройством по сети.
Также присутствует индикатор номера коммутатора в стеке — Stack ID.
Различные функции
Как уже было сказано выше, несмотря на то, что основная задача ядра — стабильная работа под нагрузкой, время от времени возникает необходимость управлять трафиком, и это требует определённых инструментов.
Например, поддержка VLAN, а также QoS и списки доступа — довольно полезные функции.
Полный список функций можно посмотреть здесь.
Подведение итогов и рекомендации
Невозможно объять необъятное, поэтому наш рассказ про коммутаторы ядра подходит к концу.
Существует множество факторов, которые определяют, какие коммутаторы ядра наиболее подходят для ядра сети в каждом конкретном случае. Однако существуют некоторые общие рекомендации, которые желательно соблюдать, чтобы избежать длительных простоев сетевой инфраструктуры.
Помимо «голой теории» мы показали, как эти особенности выглядят на примере конкретной реализации. Описанные принципы подходят при оценке любых других коммутаторов уровня ядра сети. Надеемся, это поможет при разработке новых проектов и модернизации уже существующих.
Исследовательский раздел
Сеть передачи данных — совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами.
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). ЛВС сегодня являются неотъемлемой частью современного офиса. Объединение компьютеров в локальную сеть позволяет обеспечить совместное использование ресурсов сети и оперативный доступ к любой корпоративной информации, организовать высокоскоростной доступ в Интернет пользователей и создать надежные централизованные средства резервирования и хранения информации.
Иерархическая модель
При построении ЛВС наиболее эффективным является применение многоуровневой архитектуры, базирующейся на принципах иерархичности и модульности. Принцип иерархичности подразумевает разделение сети на несколько уровней, каждый из которых выполняет определенные функции. Модульность означает, что уровни сети реализуются на основе модулей, и каждый модуль представляет собой функционально законченную группу оборудования, выполняющую функции соответствующего уровня. Архитектура сети (рис. 1) включает в себя четыре уровня: ядро сети, уровень агрегации (распределения), уровень доступа и серверный уровень (серверная ферма).
Основная цель применения многоуровневой архитектуры при построении ЛВС заключается в обеспечении высокой надежности и производительности. При реализации каждого уровня основной задачей является обеспечение масштабируемости, то есть расширения мощности уровня без серьезных архитектурных изменений. Для этого каждый уровень реализуется на базе модулей — функционально законченных групп оборудования, как правило, одного типа.
Рисунок 1 — Иерархическая модель
Ядро сети
Уровень ядра сети обеспечивает высокоскоростную коммутацию трафика между виртуальными локальными сетями предприятия, подключение к глобальной сети Интернет, выполняет функции аппаратного файервола. Как правило, ядро сети строится из модулей, образованных одним высокопроизводительным устройством, с обеспечением резервирования на аппаратном уровне и уровне каналов.
Уровень агрегации
Уровень агрегации (распределения) выполняет связующую функцию и функцию агрегации трафика абонентов. Основное требование к этому уровню состоит в обеспечении резервирования и оптимальном разделении нагрузки между параллельными соединениями (как в сторону уровня доступа, так в сторону ядра сети). Модули, используемые для организации уровня распределения, обычно организуются двумя аналогичными коммутаторами, функционирующими в режиме взаимного резервирования.
Уровень доступа
Данный уровень предназначен для подключения рабочих станций пользователей и других периферийных устройств (компьютеров, сетевых принтеров) к ЛВС. Основное требование, предъявляемое к оборудованию уровня доступа, заключается в поддержке всевозможного функционала, обеспечивающего безопасность подключения абонента к сети. Коммутаторы доступа должны максимально облегчать администрирование подключений абонента, по возможности автоматизируя рутинные операции по поддержке сети.
Серверный уровень
В последнее время, в связи с увеличением трафика приложений, активного использования ресурсов локальных вычислительных сетей для передачи медиа-трафика (аудио и видео) возникла необходимость отделять серверы компании от рядовых компьютеров, подключать их через выделенные коммутаторы, с целью более гибкого управления пропускной способностью каналов. Серверная ферма представляет собой группу коммутаторов, являющуюся ключевой компонентой ЛВС предприятия, обеспечивающей подключение к ней серверов. Важное требование, предъявляемое к серверной ферме, заключается в высокой производительности и надежности. Простои серверной фермы приводят к простоям работы информационных систем, а, следовательно, к потерям в бизнесе.
Вывод
Таким образом, многоуровневая архитектура, используемая при построении ЛВС, позволяет индивидуально подходить к требованиям каждого клиента, сокращать время простоя сети и информационных систем и минимизировать потери рабочего времени, а также создает возможность внедрения дополнительных приложений и сервисов, таких как:
— контроль доступа к ресурсам КСПД (Network Admission Control);
— резервирование каналов связи и отдельных элементов КСПД в автоматическом режиме;