Альваро Ретана, Дон Слайс "Принципы проектирования корпоративных IP сетей". Издательство "Вильямс", 2002 г. 368 с. Статья со страниц 23-25.

Принципы иерархического проектирования сетей.

Проектирование любой сети необходимо начинать с ее самого нижнего уровня - физической среды передачи информации. По большому счету, проектирование физического уровня касается битов и байтов, оптимального выбора пропускных способностей линий связи, используемой среды передачи информации и сигнального метода передачи, а также извлечения данных из канала. Все перечисленные выше вопросы очень важны, так как стабильностью каналов связи во многом определяется стабильность передач и трафика по сети. Часто возникающие неполадки физического уровня приводят к сетевым изменениям, вызывающим необходимость обновления таблиц маршрутизации. Однако токология (структура) сети имеет несравнимо большее влияние на ее стабильность, нежели выбор между технологиями ATM или Frame Relay для прокладки удаленных сетевых соединений. Удачно выбранная топология является базисом всех стабильно функционирующих сетей. Для того чтобы понять это утверждение, попытайтесь ответить на вопрос: почему сети зависают? Наиболее простой ответ звучит так: сети зависают из-за того, что сходимость протокола маршрутизации невозможна. Поскольку все протоколы маршрутизации в процессе сходимости порождают петли (к сожалению, ни один протокол маршрутизации не может предоставить точную информацию о маршрутах в процессе обновления таблицы маршрутизации), очень важно как можно быстрее завершить процесс сходимости после возникновения непредвиденных изменений в сети. Время, необходимое протоколу маршрутизации для завершения процесса сходимости, зависит от двух факторов:
- количества маршрутизаторов, принимающих участие в процессе сходимости;
- объема обрабатываемой маршрутизаторами информации.
Количество маршрутизаторов, принимающих участие в процессе сходимости, зависит от размеров участка сети, на который влияет изменение топологии. Суммирование позволяет скрыть часть информации о маршрутах от маршрутизаторов. Следствием суммирования является уменьшение обрабатываемой маршрутизаторами информации, поскольку маршрутизаторы, не обладающие информацией о заданном пункте назначения, не должны вносить изменения в таблицы маршрутизации при изменении маршрута к этому пункту назначения или при повреждении канала связи, которое привело к его недоступности. Объем обрабатываемой маршрутизаторами информации при определении наилучшего маршрута к пункту назначения зависит от общего числа таких маршрутов. В связи с этим суммирование также позволяет уменьшить объем обрабатываемой маршрутизаторами информации при изменении топологии сети. Таким образом, суммирование является ключевым понятием, позволяющим уменьшить число участвующих в процессе сходимости маршрутизаторов и объем обрабатываемой ими информации. Кроме того, суммирование зависит от удачного выбора схемы адресации, в которую изначально закладываются предпосылки для его проведения. Удачная схема адресации всегда базируется на тщательно продуманной топологии, лежащей в основе сети. Плохое проектирование сети практически не оставляет шансов для выбора удачной схемы адресации "с прицелом" на последующее проведение суммирования. Несмотря на то что многие пытаются решить сетевые проблемы, вызванные неудачным выбором топологии и схемы адресации, с помощью более производительных маршрутизаторов, всевозможных доработок адресной схемы или улучшенных протоколов маршрутизации, практика показывает: ничто не может заменить удачно выбранную и хорошо продуманную топологию.

Топология иерархических сетей.

Так какова же она, топология иерархических сетей? С любой проблемой легче справиться, если она разбита на несколько более мелких подзадач, и в этом смысле крупные сети не являются исключением. Крупная сеть может быть разделена на несколько сравнительно небольших участков, каждый из которых можно рассматривать отдельно от других. Большинство удачно спроектированных крупных сетей являются иерархическими, т.е. разбитыми на несколько уровней. Каждый уровень представляет собой отдельную проблемную область, в рамках которой структура уровня разрабатывается с учетом одной или нескольких четко обозначенных целей. Концепция иерархических сетей очень напоминает концепцию эталонной модели OSI, в соответствии с которой процесс взаимодействия между компьютерами разбивается на несколько функциональных уровней, выполняющих определенный круг задач. Уровни иерархической модели должны как можно более точно соответствовать поставленным перед ними целям. Попытка делегирования какому-нибудь определенному уровню слишком большого числа функциональных задач приводит, как правило, к неразберихе, что усложняет документирование и поддержку. В большинстве случаев иерархическая модель сети подразумевает определение трех уровней. Как показано на рис. 1.1, каждый уровень иерархической сети выполняет собственные функциональные задачи.

1. Ядро (core) сети отвечает за высокоскоростную передачу сетевого трафика; пер вичное предназначение устройства, входящего в ядро сети, заключается в коммутации пакетов.

2.На уровне распределения (distribution layer) происходит суммирование маршрутов и агрегация трафика.

3.Уровень доступа (access layer) отвечает за формирование сетевого трафика, вы полняет контроль точек входа в сеть и предоставляет другие службы погранич ных устройств

Теперь, когда вы уже знаете названия уровней иерархической модели сети, вернемся назад и попытаемся взглянуть на взаимоотношение этих уровней с упоминавшимися ранее фундаментальными принципами проектирования сетей. Обратите внимание на приведенную ниже новую формулировку двух основных принципов разработки структуры сети. В данном случае нам необходимо выяснить, вписываются ли эти принципы в иерархическую модель.
· Размеры участка сети, на который влияет изменение топологии, должны быть строго ограничены; при этом желательно, чтобы данный участок сети был как можно меньшим.
· Маршрутизаторы (а также другие сетевые устройства) должны обрабатывать минимально возможный объем информации.

Каждый из этих принципов может быть реализован с помощью суммирования, которое осуществляется на уровне распределения иерархической модели сети. Таким образом, отсюда следует, что область сходимости протокола маршрутизации должна быть ограничена уровнем распределения. Так, повреждение канала передачи информации уровня доступа не должно стать причиной изменения таблицы маршрутизации ядра и наоборот - повреждение линии связи ядра не должно оказать сколько-нибудь значительного влияния на таблицы маршрутизации устройств уровня доступа. В иерархических сетях агрегация трафика и его направление в высокоскоростные каналы передачи информации происходит по мере продвижения трафика от уровня доступа к ядру сети. Аналогично, разделение трафика и его направление по менее скоростным каналам передачи данных происходит по мере продвижения трафика от ядра сети к устройствам уровня доступа.

Следует отметить, что агрегация трафика на границах уровней иерархической сети подразумевает не только возможность выбора в качестве маршрутизаторов уровня доступа менее производительных устройств, но и указывает на тот факт, что эти устройства не будут слишком отягощены коммутацией пакетов. Следовательно, освободившиеся вычислительные ресурсы маршрутизаторов уровня доступа могут быть использованы для реализации сетевых правил. Одним из наиболее серьезных недостатков иерархической структуры сети является потенциальная возможность появления одиночных точек отказа на физическом уровне. При этом следует отметить: чем строже иерархия сети, тем выше вероятность того, что повреждение одного устройства или канала передачи информации вызовет крупные неполадки в ее работе. Разумеется, если сколь-нибудь серьезный сбой в работе сети абсолютно неприемлем, следует позаботиться о мерах обеспечения избыточности, которая могла бы значительно уменьшить последствия этого недостатка иерархической модели сети.