what is wide area network
Tot el que heu de saber sobre el disseny de xarxes de xarxa d’àrea ampla (WAN):
En aquest Sèrie de formació en xarxa , ho vam saber tot Model TCP / IP al nostre tutorial anterior.
Aquest tutorial explicarà tot sobre WAN en detall juntament amb exemples.
Les xarxes d’àrea àmplia (WAN) és una xarxa de telecomunicacions que s’estén per una àrea geogràfica extensa amb un propòsit principal de xarxes informàtiques. Una xarxa WAN connecta diferents xarxes MAN d’àrea local petita i de metro.
Per construir la xarxa WAN, cal una combinació de diversos dispositius de xarxa, com ara ponts, commutadors i encaminadors.
La xarxa WAN més coneguda és Internet. La xarxa WAN cobreix ciutats, estats, països i fins i tot continents. La WAN pot ser una xarxa pública o una xarxa privada.
Què aprendreu:
- Visió general del disseny de xarxes WAN
- Tecnologies de xarxes WAN
- Topologies de xarxes WAN
- Exemples en directe de xarxes WAN
Visió general del disseny de xarxes WAN
Com que la xarxa està repartida a llargues distàncies, es necessiten mitjans de transmissió fiables i ràpids amb un gran ample de banda, per tant, el cable de fibra òptica s’utilitza sobretot per a la connectivitat WAN. La tecnologia de commutació utilitzada a WAN inclou tant commutació de circuits com de paquets en funció de l'arquitectura de xarxa.
Les xarxes WAN estan dissenyades de manera que la seu central de l’empresa estigui connectada a les oficines i al centre de dades centralitzat amb connectivitat a Internet per a tots els usuaris finals si tenen rellevància.
En aquest tutorial, explorarem els aspectes de disseny de les xarxes WAN amb la importància dels enllaços STM en la tecnologia WAN.
Preocupacions pel disseny
- La xarxa s’ha de dissenyar de manera que l’arquitectura general dissenyada sigui rendible i dins del pressupost.
- Els enllaços que s’utilitzen per a la connectivitat han de ser fiables i protegits. Mitjançant la provisió de protecció, si falla un enllaç, la xarxa continuarà viva mitjançant l’enllaç de protecció.
- El rendiment global de la xarxa hauria de sortir millor i el retard de paquets hauria de ser el mínim possible.
- La xarxa s'ha de dissenyar de manera que hi hagi una mínima interferència, fluctuació i pèrdua de paquets.
- L'objectiu bàsic d'una xarxa ben dissenyada és subministrar dades a l'amfitrió de destinació des de l'amfitrió d'origen mitjançant el camí més curt.
- Els components equipats a la xarxa s’han d’utilitzar i gestionar correctament.
- S’ha d’utilitzar un fort sistema de tallafoc per proporcionar una transmissió fiable i segura.
- La topologia de la xarxa, els modes de transmissió, la política d’encaminament i la resta de paràmetres de xarxa s’han d’escollir en funció del tipus i la necessitat del sistema a implementar.
Tecnologies de xarxes WAN
Hi ha dues tecnologies utilitzades en el disseny de xarxes WAN.
programari espia per posar al mòbil
A continuació es mostren les classificacions:
- Commutació de circuits: L'exemple de commutació de circuits inclou DWDM, SDH o TDM.
- Canvi de paquets: El tipus de commutació inclou ATM, relé de trames, commutació d’etiquetes multi-protocol (MPLS) i IPV4 o IPV6.
# 1) Canvi de circuit
És el mètode d’utilitzar un sistema de xarxes de comunicació en el qual s’estableix un canal de comunicació dedicat entre els dos nodes comunicants durant tot el procés de comunicació. El canal o circuit ha rebut una amplada de banda dedicada durant tot el procés de comunicació.
SDH i DWDM les tecnologies fan servir la commutació de circuits per a la comunicació.
Penseu en elExempled’una empresa de proves de programari , tenint el centre d’R + D a Bangalore mentre la seu central és a Bombai i sucursals a Chennai, Hyderabad i Pune respectivament.
Ara la necessitat de l'empresa és connectar totes les oficines entre si juntament amb la seu central de Mumbai. El centre de dades també s’haurà de connectar directament a la seu central.
Com que totes les proves i el desenvolupament es fan a l'oficina de Bangalore, l'enllaç hauria d'estar protegit i ha de ser fiable i segur. La mida de les dades intercanviades entre aquests enllaços serà de mida molt gran i pot ser que una quantitat molt gran de dades flueixi alhora entre aquests enllaços WAN.
Tenint en compte tots aquests punts, es suggereixen enllaços STM dobles de gran amplada de banda i alta capacitat per a la connectivitat entre totes les ciutats i el centre d’R + D de l’empresa.
Per descomptat, la fibra òptica s’utilitza com a mitjà de transmissió i utilitzem enllaços STM per connectivitat sobre fibra.
Mòdul de transport síncró (STM):
21 E1 (flux de 2 Mbps que contenen 30 canals de veu / dades) es combinen per formar un VC (Virtual Container). Es combinen 3 números de CV per formar un mòdul STM-1 que conté 63 E1.
Els enllaços STM tenen diferents amplades de banda. El bàsic és STM-1 i és el primer nivell de la jerarquia digital síncrona. Ofereix una amplada de banda de 155 Mbps. Si afegim quatre STM-1 junts, es converteix en STM-4, que ofereix una amplada de banda de 622 Mbps.
A més, es combinen 4 números de STM-4 per formar STM-16 que ocupa uns 2,5 Gbps d’amplada de banda i, a continuació, 4 nombre de STM-16 es combinen per formar STM-64 que ocupa uns 10 Gbps d’amplada de banda.
Aquests sistemes SDH tenen un disseny molt elegant i ocupen fins i tot menys d’una dècima part de l’espai consumit pels sistemes PDH. A més, el requisit de potència és molt inferior aquí.
Si necessiteu fins i tot més amplada de banda que aquesta, hem d’anar a buscar sistemes DWDM que es presentin en forma de configuracions 4/8/16 o 32 lambda. Cada lambda és capaç de transportar qualsevol quantitat d'ample de banda que comença des de PDH o STM-1 fins a STM-64, depenent de la complexitat i el cost que siguem capaços de suportar segons les nostres necessitats.
La multiplexació per divisió de longitud d’ona (DWDM) és una tècnica de multiplexació que combina una sèrie de fluxos de dades de diferents mides, és a dir, senyals de portador òptic de diferents longituds d’ona (color o lambda) de llum làser, en una sola fibra òptica.
DWDM permet la comunicació bidireccional i la multiplicació de la capacitat del senyal.
Nivell SDH | Amplada de banda de càrrega útil (Mbps) | Velocitat de línia (Mbps) |
---|---|---|
STM-1 | 150.336 | 155.52 |
STM-4 | 601.344 | 622.08 |
STM-16 | 2405.376 | 2488.32 |
STM-64 | 9621.504 | 9953.28 |
La trama STM-1 es transmet exactament en 125 µs , per tant, hi ha 8.000 fotogrames per segon en un sistema de 155,52 Mbps. El marc STM-1 consta de sobrecàrregues i punteres més càrrega útil d’informació.
Les principals característiques del marc són les següents:
La informació de càrrega útil que s’ha de reenviar té un marc VC-4.
Section Over Head és la capçalera del marc que es divideix en:
- RSOH (Regenerator Section Over Head): Aquesta secció realitza l'alineació de trames, la codificació i la regulació de la línia de transmissió, que inclou principalment la regeneració de senyals febles i examina els problemes d'error.
- MSOH (Multiplexer Section Over Head): Aquesta secció gestiona la transmissió entre punts on l'AUG ( Exemple: AU-4) es munta i es desmunta. Supervisa la sincronització de seccions multiplex, la comunicació d'estats i l'examen d'errors.
- Punter AU-4 (Unitat administrativa): La càrrega útil (VC-4) no es troba en una fase de fase ajustada en comparació amb el marc (emmarcament dinàmic) i el punter dóna la situació de la càrrega útil en comparació amb el marc. Podem igualar la diferència de la fase i la taxa entre VC i càrrega útil amb un canvi en el punter.
- PTR (punter) AU-4: Assenyala el primer byte del quadre VC-4 (VC-4 POH J1 byte).
La trama STM es transmet de forma contínua en sèrie: byte per byte i fila per fila.
Un flux de senyal PDH de 140 Mbps es pot mapar directament al quadre VC-4.
Els principals paràmetres del marc són els següents:
Temps de fotograma: 125 µs
garantia de qualitat vs. control de qualitat
El marc consta de 9 files i 270 bytes per files.
9 x 270 x 8 x 8000 = 155 520 000 bits per segon
| | + + fotograma / segon (temps de fotograma: 125 µs)
| | |
| | + un byte = 8 bits
| hi ha + 270 bytes seguits
+ nombre de files al marc
El marc consta de 2430 bytes (octets).
La càrrega útil consta de 2349 bytes (octets).
La sobrecàrrega consta de 81 bytes (octets).
Les característiques anteriors de la jerarquia SDH per a la transmissió fan que sigui el més adequat per als suports de transmissió per a alta velocitat i gran ample de banda per a una comunicació de llarga distància fiable i síncrona.
# 2) Canvi de paquets
El canvi de paquets és una mena de procés de commutació en què les dades s’envien en una xarxa en forma de paquets.
El gran tros de dades es divideix en primer lloc en petites dades de longitud variable anomenades paquets. A continuació, s’envien pels mitjans de transmissió. Al final de la destinació, es tornen a muntar i es lliuren a l'amfitrió destinat.
En aquest mètode no cal fer cap configuració prèvia de l’enllaç. La transmissió de dades és ràpida i la latència de transmissió és mínima. El canvi de paquets desplega el magatzem i reenvia el procediment per encaminar els paquets. Cadascun dels paquets té una adreça d'origen i de destinació a través de la qual pot arribar a la destinació seguint diversos camins.
Si hi ha congestió a qualsevol nivell de salt, el paquet seguirà un camí diferent per arribar a la destinació. Si el receptor descarta els paquets de dades, es pot tornar a transmetre.
El canvi de paquets és de dos tipus, és a dir, Commutació orientada a la connexió i sense connexió .
(i) Commutació sense connexió : A la transmissió de vídeo, als jocs en línia, a la televisió en línia, a Internet, etc., la commutació de paquets sense connexió s’utilitza com si alguns dels paquets es perdessin durant la transmissió, no afecta molt les dades generals.
(ii) Commutació orientada a la connexió : A la factura i la transmissió de dades, s'utilitza la commutació de paquets orientada a la connexió.
IPV4 i IPV6 són pocs tipus comuns de mètodes de commutació de paquets.
Topologies de xarxes WAN
Hi ha diversos tipus de topologies de xarxa que s’utilitzen en sistemes de xarxa. Tanmateix, les que més s’utilitzen amb finalitats WAN són les topologies de doble anell i malla.
Com que els sistemes WAN estan físicament situats a centenars de quilòmetres de distància, és molt important que treballin principalment amb la metodologia d’enllaços de protecció per tal d’evitar qualsevol interrupció important si es produeix algun avaria del dispositiu o es produeix un error del dispositiu.
Per tant, es desplega la topologia de doble anell, on tots els dispositius de xarxa d’amfitrió es connecten mitjançant un altre subministrament connectat per última vegada amb el primer en ambdues direccions. Així, en cas de tall de fibra o fallada del dispositiu, el flux de dades es fa a través de l'enllaç de protecció mantenint viva la xarxa.
És rendible i el canvi és molt ràpid. S'utilitza principalment en sistemes de xarxes de telecomunicacions.
En una topologia de malla, tots els nodes estan connectats entre si amb una topologia punt a punt. S’utilitza per a volums de trànsit més elevats, com a Software MNC. Amb la topologia de malla, és senzill cobrir grans àrees i la identificació i restauració de fallades també són fàcils. Ofereix un enfocament més flexible de les reconfiguracions.
Components bàsics del model de disseny
Els components bàsics del model de disseny de la xarxa WAN inclouen:
- El primer és generar la topologia de xarxa d'acord amb l'escenari donat de l'arquitectura de la xarxa. Hem comentat les topologies adequades per a la xarxa WAN en el segment anterior. Per tant, intenteu escollir-ne un, ja que tindran un paper important en una bona solució de disseny.
- Després de seleccionar la topologia, encamineu el trànsit fins a la destinació segons l’algoritme d’encaminament més adequat.
- La següent tasca consisteix a determinar el trànsit entrant i sortint a cadascun dels nodes de la xarxa. Per determinar el trànsit s’utilitzen diversos tipus de fórmules matemàtiques. Després de l'estimació del trànsit, determineu la capacitat de cada enllaç i assigneu-ne la capacitat a cadascun dels nodes i enllaços en conseqüència.
- Ara, al següent nivell, hem d’identificar els tipus de retard a la xarxa i comprovar els punts de retard. A més, preneu mesures i utilitzeu aquesta metodologia, on podem minimitzar el retard tant com sigui possible. El mínim és el retard i el millor serà la solució de xarxa. Els retards més habituals inclouen els retards d’encaminament i de cua.
- Comproveu la fiabilitat del model de xarxa aplicant diverses proves i carregant a tota la capacitat de la xarxa. Si la xarxa funciona bé, és un bon enfocament, si no, canvieu l'enfocament.
- Després de realitzar totes les proves adequades i completar tot tipus d'activitats de disseny de xarxes, finalment calculeu el cost del model de xarxa. La utilització òptima dels elements de la xarxa és molt crucial. Per afegir un complement, el cost hauria de figurar en el pressupost suggerit pel client.
Exemples en directe de xarxes WAN
A continuació es detallen alguns exemples EN DIRECTE de xarxes WAN.
Exemple 1:
Sistema de reserves de ferrocarrils indis: El sistema de reserves del ferrocarril indi, que manté l’IRCTC, és un exemple de xarxa WAN. La xarxa de fibra òptica de proveïdors de suports com RAILTEL, BSNL i TATA s’utilitza amb enllaços STM-4 i STM-16 d’alta velocitat i amplada de banda per a la connectivitat.
Com que l'enllaç STM proporciona una transmissió segura, síncrona i ràpida durant centenars de quilòmetres, es desplega al sistema de reserves i connecta tot el país en una xarxa.
què és una eina de recopilació de dades
Exemple 2:
Xarxa UP-SWAN: La xarxa d’àrea estatal del govern UP és un exemple de disseny de xarxes WAN que connecta tots els districtes i ciutats de l’estat a tres districtes centrals de nodes: Lucknow, Gorakhpur i Varanasi respectivament i connecta cada node central entre si amb l’enllaç STM-16. que funciona en la topologia de doble anell.
Com que els nodes bàsics estan connectats directament entre ells, qualsevol informació, veu o vídeo es pot intercanviar fàcilment en temps real. A més, els enllaços funcionen al camí principal i de protecció. Per tant, si la fibra es talla entre qualsevol d’elles, la xarxa estarà viva i les dades seran transmeses per l’enllaç de suport.
Tots els altres districtes i ciutats que també estan connectats amb enllaços STM i DS3 de baixa capacitat als seus respectius nodes bàsics d'acord amb la regió a la qual pertanyen. L'UP-SWAN és una xarxa en viu i és mantinguda per les tecnologies HCL i el Centre Nacional d'Informàtica (NIC).
Exemple 3:
Programari Xarxa MNC: Les persones que treballen en el camp del programari i la tecnologia de la informació també utilitzen la xarxa WAN per connectar-se entre les oficines centrals i les oficines regionals per compartir dades i posar dades al servidor centralitzat, com ara eina de prova de programari o qualsevol altra eina que pugui ser accessible per als amfitrions finals. segons els drets que atorguen els administradors de TI.
L'organització es pot connectar a través d'encaminadors i commutadors i utilitzar la commutació de paquets en lloc de la commutació de circuits com a tecnologia de transmissió.
Com que només intercanvien les dades, la imatge o el vídeo entre la font i la destinació i no la veu, no cal gastar diners en enllaços STM. Poden utilitzar tecnologies IPV4 o IPV6, que són les últimes i famoses en el camp del programari per a la connectivitat.
Disseny WAN per a connectivitat d’oficines múltiples
El diagrama anterior mostra el disseny WAN per a la connectivitat de l’oficina central, és a dir, la ubicació principal d’una oficina amb les seves oficines finals regionals i remotes. La ubicació de les oficines regionals pot ser una gran ciutat i, al seu torn, es poden connectar diversos districtes amb ella. Mentre que l'oficina del lloc remot és un lloc o una ubicació concreta.
Si el nombre d’ubicacions de llocs remots que es connecten és de només uns quants centenars, no haurem d’utilitzar l’encaminador per a això, però si el recompte de llocs és en milers, definitivament necessitarem un encaminador amb enllaços WAN d’alta velocitat.
Disseny WAN d'extrem remot: El procés de disseny de l'extrem remot és senzill. Només necessitem un enrutador i un commutador a l’extrem remot.
El commutador està connectat amb el dispositiu final, com ara un PC o un servidor. Per a la connectivitat entre el router i el commutador, fem servir un enllaç Ethernet d'alta velocitat conegut com Gigabit Ethernet que proporciona la velocitat d'1 gigabit.
Utilitzem un simple enllaç DS3 per connectivitat entre el PC i el commutador, ja que no hi ha cap càrrega d’encaminament de dades en aquests dos dispositius. Només funcionen a la capa 1 i a la capa 2. L'enllaç DS3 proporciona una velocitat de 45 Mbps. No hi ha cap vincle de protecció en aquest nivell.
Regional WAN Design: La connectivitat entre l'encaminador 1 situat en un lloc remot i l'encaminador 2 situat a l'oficina regional es realitza amb disposicions de doble enllaç STM-4 d'alta velocitat i alta velocitat d'amplada de banda de 601,3 Mbps.
El doble enllaç implica que s’estableixen dos enllaços STM-4 entre ells per proporcionar redundància. Si algun enllaç falla per algun motiu, l’altre assumirà la càrrega i la connectivitat continuarà viva.
De nou, s’utilitza un enllaç Ethernet gigabit per connectar l’encaminador al commutador. En aquest nivell, s’utilitzen dos commutadors que funcionen en mode mestre i esclau i proporcionen redundància a la xarxa per connectar-se. Aquests dos es connecten entre si mitjançant un cable de connexió al port Ethernet, que proporciona enllaços d’alta velocitat.
El router està connectat amb els dos commutadors. El disseny es fa tenint en compte que, si es produeix un trànsit intens o qualsevol altra fallada si un commutador deixa de funcionar, el flux de dades continuarà mitjançant un altre commutador. Els dispositius finals estan connectats amb un commutador amb un enllaç DS3.
Disseny WAN de la ubicació principal: A la ubicació central, es desenvolupen escenaris de connectivitat de doble enrutador i enllaç. Com que la ubicació central de l'empresa té un gran trànsit, s'utilitzen dos enllaços STM-16.
Tingueu en compte que l’enllaç STM es basa en fibra de mitjans llogats i que sempre hauríem de contractar els mitjans per connectar-lo amb dos proveïdors de suports diferents. Igualment, preneu un suport de RAILTEL o un altre de TATA i, en fer-ho, farem que la nostra xarxa sigui més reticent i eficient.
De nou s'utilitza el disseny de commutador dual i els dos enrutadors estan connectats amb els dos commutadors de l'enllaç Ethernet. Els servidors i els ordinadors es connecten mitjançant un commutador als enllaços Ethernet i DS3 respectivament.
Flux de trànsit: L'usuari final del dispositiu remot vol enviar informació al lloc principal de l'oficina en forma de dades. Aquí, el commutador de l'extrem remot dirigirà les dades al router per transmetre-les cap a l'oficina principal.
El router 1 enrutarà les dades a través de l’enllaç STM al router 3, passant per alt el router intermediari 2. Ara les dades es lliuren a l’amfitrió destinat amb l’ajut d’un commutador mentre realitza l’ARP i proporciona l’adreça MAC de destinació del receptor.
Cas d’error d’enllaç: Com es mostra a la figura anterior, si falla un enllaç entre l’encaminador 1 i l’encaminador 2, el trànsit fluirà a través de l’enllaç de protecció.
De la mateixa manera, a la ubicació central, si el commutador 3 no pot enviar les dades a un receptor o si està ocupat, les dades s’encaminen a través del commutador 4 ja que tots dos estan connectats entre si. Per tant, l'enllaç o la fallada del dispositiu en cap extrem no afectaran el rendiment general de la xarxa.
Conclusió
Hem après sobre els conceptes bàsics de disseny de les xarxes WAN juntament amb la importància dels enllaços SDH en el disseny de WAN. Aquí també s’expliquen exemples en viu de sistemes que utilitzen tecnologia WAN per a sistemes de xarxa.
Com a provador de programari, és important entendre la importància dels enllaços STM d'alta velocitat i ample de banda en el camp del programari i la tecnologia de la informació. El sistema de comunicació s’ha tornat més fiable, ràpid i rendible mitjançant sistemes WAN.
També hem analitzat l’estructura de disseny de WAN per a la connectivitat d’oficines múltiples a la xarxa mitjançant un exemple senzill.
Lectura recomanada
- Tot sobre els commutadors de capa 2 i capa 3 al sistema de xarxa
- Model TCP / IP amb diferents capes
- Una guia completa de tallafocs: Com construir un sistema de xarxa segur
- Tot sobre els encaminadors: tipus d’encaminadors, taula d’encaminament i encaminament IP
- Què és la seguretat IP (IPSec), els protocols de seguretat TACACS i AAA
- Què són els protocols HTTP (Hypertext Transfer Protocol) i DHCP?
- Protocols importants de la capa d’aplicació: protocols DNS, FTP, SMTP i MIME
- IPv4 vs IPv6: quina és la diferència exacta?