Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Развитие и оптимизация телекоммуникационных сетей

В рубрику "Комплексные решения. Интегрированные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Развитие и оптимизация телекоммуникационных сетей

Возможных причин для оптимизации или даже реорганизации сетей довольно много. Главное, что практически любое растущее предприятие или компания неизбежно сталкивается с необходимостью развития своей телекоммуникационной сети. Затраты могут превратиться в инвестиции, если соблюсти правильную последовательность действий и обойти ряд подводных камней
Илья Назаров
Системный инженер
компании "ИНТЕЛКОМ лайн"

В современном мире невозможно представить себе успешную работу предприятий без использования вычислительных сетей С безумными темпами развития компьютерных технологий и внедрением их в нашу повседневную жизнь появляются гигантские объемы данных, которые нереально хранить и обрабатывать в пределах отдельной вычислительной системы. Поэтому постоянно разрабатываются и совершенствуются системы распределенного хранения и вычисления. Одновременно развиваются технологии передачи данных, позволяющие обеспечить нарастающие требования к пропускным способностям каналов связи. У специалистов в области систем и сетей связи возникает дополнительная "головная боль" - спроектированная и построенная сеть уже через пару лет может оказаться непригодной для использования в контексте решаемых задач, и поэтому потребуется полная ее реорганизация.

Отталкиваемся от глобальной задачи

Еще на этапе проектирования важно понимать, какие глобальные задачи планируется решать с помощью сети. В первую очередь это зависит от рода деятельности предприятия. Например, операторы связи стремятся занять лидирующее положение на рынке услуг, поэтому для них важны показатели прибыли. Отсюда, как правило, следует, что в каждый момент времени сеть должна обладать наилучшими показателями производительности и максимальным функционалом, чтобы быть готовой для внедрения новых услуг и подключения новых клиентов. С другой стороны, для небольших предприятий круг задач довольно ограничен и со временем почти не меняется. В данном случае сети обычно ограничены минимальным функционалом и запасом производительности.

Но вне зависимости от того какие задачи позволяет решать сеть, рано или поздно она неизбежно устаревает, и на определенном этапе может потребоваться ее полная реорганизация Чтобы продлить время функционирования сети и минимизировать расходы на ее развитие, необходимо учитывать множество факторов при ее проектировании.

Факторы выбора решения

Выбор решения, на котором будет основана архитектура сети, зависит от многих параметров. Причем сами параметры также могут зависеть друг от друга. Это напоминает решение уравнений с несколькими переменными - подстановка значения одной переменной влияет на значения других. На примерах рассмотрим некоторые основные параметры.

Пропускная способность
Это один из первых параметров, с которым следует определиться на начальных этапах проектирования. Для расчета необходимо знать количество подключаемых сетевых устройств и типы передаваемого трафика. Требования по пропускной способности каналов в первую очередь влияют на выбор сетевого оборудования.

Физические каналы, топология
Нужно определиться с необходимым количеством соединений на физическом и канальном уровне, а также с типами физического соединения (зависит от расстояния и внешних условий) Кроме того, следует выбрать оптимальную топологию. Данное решение будет влиять на отказоустойчивость сети и возможность распределения загрузки каналов. Если физических линий связи недостаточно и нет возможности для их строительства, необходимо задуматься об использовании дополнительного оборудования мультиплексирования (SDH) или уплотнения (WDM) каналов. Можно также воспользоваться более дешевой услугой VPN операторов связи, жертвуя при этом безопасностью и производительностью сети.

Используемые приложения
От приложений зависит выбор интерфейсов сопряжения с оконечным оборудованием, а также дополнительные функции, которые должна выполнять сеть. Например, если планируемая IP-сеть будет использоваться для телефонии, то могут потребоваться дополнительные шлюзы с аналоговыми интерфейсами для подключения к региональным операторам телефонной связи, а сетевое оборудование должно поддерживать необходимые технологии передачи трафика реального времени.

Безопасность
Эта область включает в себя огромное количество мер и средств по защите от сетевых угроз. Требования к сетевой безопасности в первую очередь формируются опять-таки исходя из производственных задач. Небольшим операторам связи и предприятиям малого и среднего бизнеса, возможно, будет достаточно лишь обеспечить безопасный доступ к сетевому и оконечному оборудованию, в то время как для крупных предприятий требования безопасности могут граничить с параноидальным помешательством. Часто в таких случаях вопрос безопасности может стоять на первом месте, и архитектура сети будет формироваться исключительно исходя из этих требований.

Масштабируемость
Это важный фактор, влияющий на период функционирования сети до момента, когда возникнет необходимость ее реорганизации Необходимо определиться с тем, насколько может вырасти нагрузка на сеть в ближайшие несколько лет. Это даст возможность выбрать оптимальное оборудование и архитектуру сети, а также позволит в дальнейшем сэкономить значительные средства.

Бюджет
Для большинства организаций бюджет является решающим фактором при выборе архитектуры сети. Кроме первичных затрат, требуется учитывать регулярные затраты на поддержку, аренду каналов и т.д. К сожалению, часто бывает, что на этапе проектирования бюджет выделяется неосмысленно и чрезмерная экономия при построении сети может вылиться в финансовые потери в дальнейшем.

Развитие и оптимизация сетей

Независимо от того насколько качественно спроектирована сеть и насколько успешно она функционирует, рано или поздно сеть все равно устаревает и встает вопрос об оптимизации архитектуры или полной ее реорганизации.

Когда приходит понимание, что сеть перестала справляться со своими задачами и с ней необходимо что-то делать? Существует множество параметров сети, значения которых постоянно меняются в реальном времени: пиковые и усредненные значения загрузки каналов, загрузка системных ресурсов оборудования, количество маршрутов, задержки пакетов и др. Совокупность значений этих параметров в момент нормального функционирования сети определяет понятие базового уровня - baseline (рис. 1).


Таким образом, базовый уровень позволяет получить представление об общем "здоровье" сети по мере ее развития. Другими словами, когда в сети увеличивается количество узлов, появляются новые приложения и сервисы, мы обычно говорим: нагрузка на сеть возросла, подразумевая, что базовый уровень соответствующим образом изменился. Своевременное формирование базового уровня и отслеживание его изменений (не без помощи систем мониторинга) позволяет не только выявлять возможные неисправности, но и заблаговременно принять решение о необходимости оптимизации сети. Рассмотрим на примере простейших ситуаций.

1. В канале Gigabit Ethernet поток данных от центра обработки данных до офиса предприятия в среднем составляет 500 Мбит/с. После того как в ЦОД добавили несколько серверов, средняя загрузка увеличилась до 900 Мбит/с. Базовый уровень изменился, и инженер дает рекомендации по расширению пропускной способности канала (хотя очевидно, что при согласованных и продуманных действиях ИТ-отделов эти рекомендации должны быть сформированы до установки серверов).
2. Межсетевой экран предприятия обслуживает 20 защищенных соединений с удаленными работниками. Загрузка его центрального процессора в среднем составляет 60%. После настройки удаленного доступа еще для 20 пользователей загрузка процессора увеличилась до 75%. Зная, что в течение следующего года планируется подключить еще несколько десятков пользователей, инженер дает рекомендации по установке дополнительного межсетевого экрана

Часто, даже несмотря на то что базовый уровень находится в пределах нормы, случается, что предприятие начинает использовать новые сетевые приложения или сервисы, которые не были предусмотрены при первоначальном проектировании. Это еще одна причина, по которой может потребоваться реорганизация сети. Рассмотрим подобный случай на простом примере.

Локальная сеть небольшого предприятия построена с использованием нескольких неуправляемых коммутаторов Ethernet. Co временем количество сотрудников предприятия росло, и локальная сеть также расширялась. Количество портов доступа увеличивалось простым добавлением к сети таких же коммутаторов. В итоге сеть стала представлять собой единый широковещательный домен с топологией типа "расширенная звезда". Несмотря на плоскую архитектуру, с точки зрения используемых приложений (бухгалтерия, складской учет, электронная почта) сеть функционировала нормально. В определенный момент руководство предприятия принимает решение по внедрению комплексной системы безопасности, включающей в себя систему контроля доступа, сигнализацию и видеонаблюдение. Выбранное решение работает на базе протокола IP, поскольку должно использовать существующую инфраструктуру СКС и обладать гибким функционалом и масштабируемостью. Одним из основных требований является изолирование трафика системы от пользовательских рабочих мест во избежание несанкционированного доступа и нежелательного распространения потоков multicast от видеокодеров внутри корпоративной сети. Понятно, что существующая архитектура сети не может удовлетворить данным требованиям и вместе с проектированием систем безопасности необходимо реорганизовать архитектуру сети

Проблемы развития

Масштабы "бедствия" зависят от того, насколько тщательно была спроектирована сеть изначально. Здесь уместной будет поговорка "скупой платит дважды" - действительно, одна из самых больших проблем для инженеров, проектирующих сеть, это обоснование затрат перед руководством.

Прибыль
Если предприятие является оператором связи либо предоставляет услуги с использованием сетей, вопрос обоснования, как правило, не возникает, поскольку очевидно, что прибыль напрямую зависит от сети. Но что делать в случаях, когда сеть не влияет на прибыль, а несет лишь дополнительные расходы?

Руководителям компаний, оперирующим понятиями прибыльности, сложно представить, какую выгоду может приносить сеть, поэтому бюджет на строительство и развитие сети часто выделяют "на глаз", и уже в ближайшее время встает вопрос о полной замене оборудования, что может обернуться более существенными затратами. С другой стороны, без сети деятельность предприятия чаще всего просто невозможна, поэтому ее необходимость, безусловно, очевидна. Поэтому, чтобы обосновать выбор того или иного решения, в первую очередь необходимо оценить всевозможные издержки, связанные с эксплуатацией, поддержкой и развитием сети. Сюда входят зарплата персонала, стоимость арендованных каналов, стоимость техподдержки и т.д.

Бюджет
Как правило, для обоснования выделяемых средств часто разрабатывают несколько вариантов решений, для каждого из которых рассчитываются первоначальные затраты (САРЕХ), расходы на эксплуатацию (ОРЕХ) и риски, связанные с сетевой безопасностью, оценивается время простоя сети за выбранный период - отсюда легко рассчитать финансовые потери, исходя из получаемой прибыли и зарплаты сотрудников, которые не смогут выполнять свои обязанности по причине простоев. Необходимо оценить, насколько масштабируемым и функциональным является каждое из решений - от этого зависит, как долго прослужит сеть без кардинальных изменений в архитектуре и сколько будет стоить ее дальнейшее развитие. В таком виде оценка стоимости проекта будет более наглядной для руководства.

Технологии
Еще одна проблема, которая может встать на пути развития - моральное устаревание технологий. Даже если архитектура сети спроектирована идеально и сеть прекрасно справляется со своими задачами, через некоторое время может случиться так, что выбранная технология передачи данных прекращает существование (то есть попросту перестает поддерживаться производителями сетевого оборудования) Причины этого могут быть разные: появляются новые, более дешевые технологии, которые быстро набирают популярность и замещают собой устаревшие, или устаревшие технологии в принципе не могут удовлетворять нарастающим требованиям современных приложений.

В качестве примера можно вспомнить протокол ATM, который не выдержал конкуренции с более простыми протоколами: Ethernet и IP. Разработчики ATM в свое время сделали ставку на сложность технологии - в условиях тогда еще дефицитной пропускной способности каналов их оборудование поддерживало большое количество настроек по обработке различного типа трафика, что позволяло организовать массу различных сервисов. Но неожиданно резкий скачок в развитии технологий, повлекший за собой появление более дешевых каналов Ethernet пропускной способностью 1 Гбит/с, а затем и 10 Гбит/с, и появление аналогичных сервисов на базе протокола IP заставили производителей ограничить дальнейшее производство оборудования ATM, а то и вовсе отказаться от него. Соответственно предприятиям, которые используют сети на базе ATM, для дальнейшего развития, как правило, ничего не остается, кроме как полностью заменить все сетевое оборудование.

Оптимизация или реорганизация?

Оттого насколько предусмотрительно выбраны сетевая архитектура и оборудование, зависит дальнейшая судьба сети. Как мы уже рассмотрели ранее, существует много факторов, оказывающих влияние на работоспособность решения и возможность его дальнейшего развития В общем случае каждый этап развития сети может проходить по разным сценариям.

Там, где изменения требуют относительно небольших затрат, мы просто оптимизируем сеть. Обычно под оптимизацией подразумевается подключение нового сетевого оборудования без изменений в архитектуре (например, с целью увеличения плотности портов), установка дополнительных модулей и лицензий на существующее оборудование либо проведение дополнительной настройки оборудования (настройка новых протоколов, правил и т.д.).

Когда задачу развития сети невозможно решить путем оптимизации, требуется реорганизация - частичное или полное изменение архитектуры сети, которое сопровождается заменой сетевого оборудования, изменениями инфраструктуры и, как результат, большими затратами.

Еще на стадии проектирования необходимо учитывать возможные пути развития и строить решение с учетом задач, которые могут возникнуть в дальнейшем

Архитектура
Немаловажное значение будет иметь ознакомление с разнообразием технологий и возможными вариантами дизайна сети. В первую очередь нужно озаботиться тем, чтобы архитектура обладала максимальной гибкостью, особенно когда предсказать развитие сетевых сервисов и приложений затруднительно В связи с этим следует с осторожностью относиться к так называемым проприетарным технологиям, которые разработаны одним-единственным производителем и поддерживаются только его оборудованием. Часто такие решения действительно подкупают тем, что позволяют проще и быстрее решать определенные задачи при построении сети, чем с использованием стандартизованных технологий. Но с другой стороны, необдуманное использование таких решений может в дальнейшем вызвать проблемы совместимости и затормозить развитие сети.

Оборудование
Наряду с выбором архитектуры также встает вопрос выбора подходящего оборудования В описаниях оборудования многие производители обещают нам высокие показатели ROI, которые в реальности имеют (если вообще имеют) весьма средние значения. Обычно под этим модным термином подразумевают использование гибкой конфигурации оборудования, которая позволяет при относительно небольших первоначальных затратах постепенно наращивать производительность и функциональность, по мере необходимости докупая новые модули и лицензии.

С другой стороны, если сравнивать цены на различные модели, часто бывает, что оборудование с аналогичной конфигурацией, но без возможности расширения оказывается гораздо дешевле. Здесь нужно тщательно продумать выбор с учетом планов по расширению, так как нельзя однозначно сказать, какой из вариантов будет лучше в том или ином случае. Затраты на замену дешевого оборудования могут быть гораздо выше затрат на усовершенствование оборудования с модульной конфигурацией, и наоборот, расходы на установку оборудования с запасом ресурсов могут быть неоправданно высокими, так как его усовершенствование может не потребоваться в течение длительного времени (рис. 2).


Технологии
Следует также отметить, что выбору архитектуры при построении либо реорганизации сети может поспособствовать ознакомление с разнообразием новейших технологий, которые не только существуют сегодня, но и могут появиться в ближайшем будущем. Чаще всего выбор перспективной и активно развивающейся технологии позволяет в дальнейшем развивать архитектуру сети с минимальными затратами:

  1. По-прежнему активно ведутся разработки по увеличению пропускной способности оптоволоконных каналов. К примеру, уже разработана и успешно внедряется повсеместно технология Ethernet со скоростью передачи 100 Гбит/с.
  2. Довольно успешно ведутся разработки по принципиально новым технологиям коммутации оптических сигналов без их преобразования в электрические сигналы внутри оборудования. Эта революционная разработка позволит увеличить внутреннюю пропускную способность сетевого оборудования на несколько порядков за счет минимизации переходных процессов. Таким образом, можно рассчитывать, что в скором будущем производительность даже небольших маршрутизаторов будет исчисляться терабитами в секунду.
  3. Не отстает и развитие технологий в области беспроводных сетей. Если раньше беспроводные сети рассматривались в основном как средство доступа конечных пользователей на небольших скоростях, то с развитием Wi-Fi и LTE пропускная способность стала достигать сотен мегабит в секунду, что часто является достаточным для использования их при организации транспортных сетей там, где нет возможности прокладки кабеля.

3 истины о сетях

Но вне зависимости от выбранного решения всегда важно помнить:

  1. С развитием бизнеса предприятия процесс реорганизации сети все равно неизбежен.
  2. Реорганизации сети, как правило, предшествуют несколько этапов оптимизации.
  3. Оттого насколько качественно спроектирована сеть изначально, зависит срок службы сети до ее следующей реорганизации.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #1, 2013
Посещений: 14787

  Автор

Илья Назаров

Илья Назаров

Системный инженер
компании "Интелком лайн"

Всего статей:  6

В рубрику "Комплексные решения. Интегрированные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций