Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu xây dựng cấu trúc mạng Internet Việt Nam
CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CƠNG NGHỆ DIEN TU- TIN HOC - VIEN THONG ĐỀ TÀI KHCN - 01 - 02 NGHIÊN CỨU XÂY DỤNG CẤU TRÚC MANG INTERNET VIET NAM NHUNG NGUOI THUC HIEN TH.SY PHAM QUOC HUY KS NGUYEN KHAC LICH KS TRAN TRONG TUE KS LÊ ĐỨC THỌ VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN Hà nội - 6/1998 2384 “My ad (8.199 Noi dung MO DAU a PHAN I: PHUONG PHAP THIẾT KẾ MẠNG | Tong quan vé xay dung mang CO Thiét ké mang truy nhap l , 11 2.1 Thiết kế mức Backbone truy nhập 2.2 Các yêu cầu truy nhập mang il 12 2.4 Kiểu Topo mạng 20 2.3 Các yêu cầu dung lượng mạng truy nhập 2.5 Hoàn thiện thiết kế mạng truy nhập Vấn đề thiết kế mạng backborie 3.1 Các yêu cầu backbone 3.2 Yêu cầu dung lượng mạng backbone 3.3 Cac loai topo Dinh tuyén 4.1 Sự đối xứng 14 28 32 32 37 44 54 54 4.2 Can bang tai 54 4.4 Tự động cân tải 60 4.3 Thiết kế dự phòng, đối xứng cân tải Các dịch vụ mạng 5.1 Cac dich vu Internet 55 64 64 5.2 Cac dich vu multimedia trén mang Công nghệ mạng 6.I Mạng cục _6.2 Mang WAN 71 76 76 88 Xây dựng mạng 7.1 Thiết kế Topo mang 98 98 PHAN It XAY DUNG MANG 7.2 Lựa chọn cấu hình mạng 7.3 Các số liệu thống kê 7.4 Dự báo nhu cầu lưu lượng cho thuê bao sử dụng dịch vụ Internet 7.5 Tính tốn dung lượng đường kết nối đường trục 7.6 Dinh tuyén 7.7 Céng nghé cho mang 7.8 Mở rộng mạng Kết luận khuyến nghị §.I Kết luận 8.2 Khuyén nghi Phụ lực Đánh địa mang 98 102 115 125 129 138 138 138 139 139 139 141 MỞ ĐẦU Để xây dựng cấu trúc mạng Internet máng khác phải dựa sở định xây dựng mạng Yêu câu xây dựng mạng phải để mạng đáp ứng nhu cầu trước mắt người sử dụng, đồng thời theo kịp yêu cầu phát sinh sau Những cầu thay đối liên tục số lượng, loại dịch vụ nhu “Theo nguyên tắc chung, việc xây dựng mạng xuất phát từ phương pháp xây dựng đặt vấn đề kỹ thuật, sau qua bước khảo sát, dự đoán, thiết kế triển khai Bước khảo sát phải nắm nhu cầu sử dụng người sử dụng, dịch vự mà người sử dụng cần Những nhu cầu thay đổi theo thời gian việc khảo sát phải dự báo nhu cầu phát sinh, lưu lượng trao đổi mạng Trên sơ sở đánh giá dự báo nhu cầu sử dụng dịch vụ, việc thiết kế triển khai nhằm mục đích xây dựng mạng đáp ứng nhu cầu người sử dụng giai đoạn Việc xây dựng tạng cần dap ứng đòi hỏi kỹ thuật phí cho việc xây dựng mạng Thơng thường phương ấn đưa dung hoà giải pháp kỹ thuật điều kiện thực tế Một phương án tối ưu đưa nhiều lạ không thoả mãn điều kiện thực tế Do phương án đưa nhiều gần tối ưu, chấp nhận điều kiện thực tế Để xây đựng cấu trúc mạng, bắt đầu việc đưa phương pháp thiết kế Trên sở phương pháp kế, liệu cần thiết theo phương pháp nêu đưa vào, từ xây dựng phương án cấu trúc mạng Internet (ở nói đến mạng Internet, chúng tơi muốn nói đến mạng Internet Việt nam) Nội dung phần bao gồm phần sau: - Phần I - Phương pháp thiết kế mạng: Phần phương pháp tiến hành Từ bước thực phương pháp định khía cạnh kỹ thuật liên quan đến xây dựng cấu trúc mạng - Phần II - Xây dựng mạng: Trên sở yêu cầu kỹ thuật, đữ liệu đầu vào, điều kiện xác định, giả thiết đưa nhằm phục vụ cho việc thiết kế mạng Internet phù hợp với điều kiện thực tế PHẦN I PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MANG Việc thiết mạng công việc bao gồm nhiều bước, trải rộng từ việc thiết kế topo mạng, công suất xử lý nút (nodes), việc định tuyến cho nút, giải vấn đề tắc nghẽn mạng, quản lý mạng, đến hoạch định yêu cầu việc sử dụng dịch vụ mạủg Một vấn để nan giải thiết kế mạng việc thoả mãn nhu cầu tại, việc thiết kế phải dự đoán nhu cầu tuơng lai người sử dụng Dự đốn nhu cầu cơng việc phức tạp tác động nhiều nguyên nhân Những nhu cầu thay đổi số lượng chất lượng dịch vụ Một mạng thiết kế trước hết phải thoả mãn đòi hỏi phải đảm bảo khả mở rộng quy mơ để theo kịp nhu cầu người sử dụng Để xây dựng mạng bắt đâu việc nguyên cứu vấn đề sau: - Tổng quan xây dựng mạng - Thiết kế topo mạng truy nhập (access network) - Thiết kế topo mạng backbone (backbone network) - Dinh tuyén trén mang - Cac dich vu trén mang - Công nghệ cho mạng Tổng quan xây dựng mạng Trên thực tế có nhiều loại mạng khác có nhiều giải pháp khác cho yêu cầu ban đầu đưa Một giải pháp phù hợp với mục đích khơng phải làm thoả mãn yêu cầu khách hàng mà cịn phải tính đến vấn đề khoảng thời gian dài độ tin cậy, tính an tồn mạng nhiều vấn đề khác Một thiết kế tốt phải đảm bảo vấn đề thời gian dài phải đáp ứng cách có hiệu phí hỗ trợ khả thay đổi thiết bị đầu tư cách thuận tiện Đối với người thiết kế xây dựng mạng, chi phí cốt yếu nguyên tắc khởi đầu thiết kế Trong q trình thiết kế phí lại quan tâm yếu tố có tầm quan trọng thứ hai Bởi phí thấp phải đảm bảo giải pháp không cứng nhắc nhiều trường hợp giải pháp có hiệu kinh tế tập giải pháp phù hợp với giải pháp ý tưởng Những điểm ưu việt việc trì giá là: - Có vài cách đảm bảo giá định xem xét theo ý tưởng đưa Đây tính chỉnh lại thiết kế ban đầu - Giải pháp có tính kinh tế sử dụng chuẩn để từ mạng phát triển theo giải pháp ý tưởng Đây linh hoạt việc thay đổi u cầu ban đầu - Việc dự phịng thiết bị phải giảm thiểu theo phát triển mạng Tính hiệu giá gây lãng phí đáng kể kế hoạch dài hạn ; _~ Tất vấn để thiết kế độ tin cậy, khắc phục lỗi phải phân tích tổng thể phải xem xét khơng có định kiến giá Ngun OSVRM tắc việc phân lớp mạng đựoc phản ánh mơ hình phải đưa vào việc thiết kế mạng Thiết kế mạng triển khai nhiều mức: mức vật lý, mức logic, cấu trúc chức Điều có nghĩa vấn đề khác liên quan đến thiết kế mức phải đưa ra, lấy thí dụ việc quản lý mạng cho topo vật lý logic, khả chấp nhận lỗi topo vật lý Những vấn đề sau đưa dành cho việc thiết kế mạng mới, nhiên nâng cấp mạng, nhiều vấn để đưa có giá trị 1.1 Truy nhập khách hàng Sự khác mạng phản ánh thân khách hàng Do tổ chức khác sử dụng mạng khác nên điều cần thiết qúa trình thiết kế phải bắt đầu việc thiết lập ý định sử dụng mạng Các hoạt động thực tế cân xác định là: © Loại ứng dụng dịch vụ mà người sử dụng yêu cầu việc xử lý mối quan hệ người sử dụng trình thực công việc - ` e Các giao thức trực tiếp không trực tiếp cần đến để hỗ trợ ứng dụng khách hàng Các giao thức trực tiếp hỗ trợ việc truyền liệu giao thức không trực tiếp hỗ trợ dịch vụ chẳnghạn tr uy nhập vào trạm dịch vụ tên e©_ Thời điểm fruy nhập người sử dụng khoảng thời gian truy nhập 1.2 Khả kết nối Người sử dụng thiết bị mạng phải kết nối với mặt vật lý Điều yêu cầu việc cáp, chuyển đổi thích hợp mạng trình điều khiển NOS liên quan Các vấn đề cần xem xét là: e_ Số lượng người sử dụng hỗ trợ ban đầu tốc độ tăng số lượng người sử dụng e©_ Vị trí vật lý người sử dụng, buồng dịch vụ, ống dẫn cáp hộp nối dây vị trí truy nhập © Cơ sở hạ tầng kiểu cáp, mối quan hệ với tồn Đây điều quan trọng để xác định thời gian hoạt động cáp mức độ xác thơng tin cung cấp ® - Vị trí loại điểm kết nối mạng, khoảng cách điểm trạm làm việc người sử dụng Điều xác định độ dài loại cáp kết nối với Host, ví dụ cáp AUI «Loại thiết bị chuyển đổi mạng yêu cầu từ quan điểm mạng LAN xử lý trung tâm, ví dụ, PC, UNIX Các trình điều khiển thiết bị NOS phụ thuộc vào NOS thực tế thiết bị thích ứng mạng 1.3 Khả hiệu xuất thực Vấn đề khó q trình thiết kế thâu tóm thông tin liên quan tới hiệu xuất thực việc sử đụng chúng để nhận hiệu xuất thực mong muốn mạng Mặt khác, việc sử dụng thông tin để thấy trước thực cấu hình sử dụng cấu hình để điều khiển thay đổi theo cấu hình hiệu xuất thực đạt tới mức chấp nhận Thơng tin cần phải nhận để thiết lập đặc tính thực mạng là: © Số lượng người sử dụng mạng phân phối mặt vật lý phạm vỉ mạng se Các úng dụng mạng, kích thước message gắn với ứng dụng này, hình thức sử dụng dự báo chúng thông qua việc làm hàng ngày e Mô tả cách hoạt động người sử dụng mạng, việc xác nhận số lượng chủng loại Server, E-mail, tài liệu Một loạt tác thông số sau liên quan tới cấu trúc mạng, hiệu xuất thực thực tế dễ bị ảnh hưởng theo giá trị này: ® Chủng loại độ dài cáp sử dụng mạng v trớ ca ngun - đ_ â S lng dung lượng tải tuyến LAN va WAN Loai, 86 lugng va vi tri cha thiết bị liên kết mạng Trong số trường hợp, giá trị tham số đánh giá cách khơng rõ ràng Thậm chí, yêu cầu, mà yêu cầu biết rõ xử lý chúng với số nghi vấn giả sử chúng đạt độ xác cao 50% Trường hợp xấu phải cung cấp khoảng thời gian mnở rộng hợp lý, mà suốt khoảng thời gian không thay đổi mạng mặt vật lý Về nguyên lý, việc thu thập giá trị tham số thay biểu thức thiết kế tương ứng làm đơn giản Thực tế phiên biểu thức không tồn hầu hết phép tính xấp xỉ phức tạp, đo khơng phản ảnh mạng thực tế Có hai lý đo cho việc yêu cầu tham số là, thứ số biểu thức sử dụng lý thứ hai chúng hướng dẫn có ích ứng dụng theo kinh nghiệm Những kinh nghiệm là: © Thiết kế tải trung bình hệ thống Ethernet nằm đến 10% dung lượng mang mạng cho phép tải cao : hệ thống dựa Token Ring Hiệu suất Ethernet tối ưu kích thước khung có độ lớn vừa đủ kích thước mạng đủ nhỏ e Tải mang thực tế gấp hai lần tai message người sử dụng, hay overhead điều khiển message tính cho nửa tổng số Tạm lượng mạng © Sir dung bé lap dé kéo dai mặt vật lý độ dài mang nhung dé phong su phan phối nút cách hạn chế mạng việc kết nối nhiều người sử dụng se Sử dụng cầu kết nối để nâng cấp khả hồi phục mạng để nâng cấp khả thực Tuy nhiên, điều cầu kết nối giới hạn với việc trao đổi 40% dung lượng cực đại mạng LAN hỗ trợ © St dung sợi cáp quang môi trường tạp âm điện dành cho tuyến diện rộng trì nội Các cáp STP UTP cần có khoảng cách ngắn thích hợp không đặt gần ánh sáng huỳnh quang © Giit cdc Server g4n véi ngudi sit dung vA han chế luồng thông tin tới khu vực, cần sử dụng cầu nối định tuyến để lọc luồng liệu không cần thiết Không đưa tất dịch vụ lên mạng đường trục điều gây thiệt hại tuyến buộc mạng đường trục mang tải lớn e Đảm bảo chuyển đổi mạng có khả điều khiến bus liệu Host đến khả đầy đủ Đối với hầu hết NOS, tốc độ trạm làm việc trung tâm có tác động đáng kể tới nhận thức người sử dụng mạng dung lượng tải thân mạng Tuy nhiên có giới hạn thiết kế là: e Khơng có khả tối ưu hoá mạng theo hai điều kiện thời gian trễ/đáp ứng tối thiểu thông lượng cực đại Một mạng có thơng lượng cao với độ trễ cao thơng lượng thấp với độ trễ thấp « Tat ca mạng chịu tạp âm số thiết bị liên kết mạng lý việc thông tin Bởi vậy, tất yêu cầu cần tin cậy phải sử dụng địch » Hiệu phần chậm đường vụ kiểu hướng nối lớp xuất thực mạng xác định thành mạng Khơng có điểm vượt q cầu nối kết nối trung gian có khả cung cấp vài kbps 1.4 Khả quản lý Trong trình xử lý thiết kế, việc quản lý mạng cần xem xét chủ đề Việc đưa thiết bị cung cấp số chức mạng, cầu nối quản lý đối lập với cầu nối không quản lý Việc xem xét mặt kiến trúc có hay khơng có hệ thống quản lý Vấn để sau yêu cầu sử dụng mạng phụ mà mạng phụ phải thiết kế việc thiết kế phải hướng đến yêu cầu bắt buộc bảo mật, khả chấp nhận cố, quản lý mạng Một điều quan trọng, thường bị bỏ qua đặc tính hệ thống quản lý mạng, thường sử dụng để cung cấp số liệu thống kê cho việc lập kế hoạch phát triển mạng Các phận kiểm soát mạng phải định vị xác tồn mạng cho thống kê hiệu suất thực mạng phản ánh tồn mạng tạo đưa lên NMC Các số liệu thống kê cung cấp yếu tố xác tồn mạng Ngồi ra, thơng tin quan trọng lập kế hoạch thiết kế cho phát triển mạng 1.5 Khả chấp nhận lỗi (fault tolerance) Một mạng có khả chấp nhận lỗi mạng mà kiến trúc hồi phục mặt chất lỗi, tức khơng cung cấp thành phần xác định mà sử dụng phần tử mạng bị hỏng (ở muốn nói đến mạng có khả phục hồi gặp cố) Khả chấp nhận lỗi thích hợp mạng tự phục hồi gặp cố việc sử dụng tài nguyên có hiệu Trong tất mạng, điều quan trọng lỗi thành phần mạng khơng gây lỗi tổng thể Ngun lý mở rộng để chống lại lượng lớn lỗi, điều có nghĩa mạng phải thiết kế xây dựng cẩn thận Việc thêm vào tuyến thiết bị mạng phương pháp tối ưu Mỗi thành phần phụ tròig mạng làm cho mạng độ tin cậy đo khả phục hồi tăng việc đảm bảo thành phần phụ bao chùm lên thành phần phụ khác, ví dụ tuyến dự phòng cung cấp cho luồng thay cho tuyến cũ bị hỏng Có.một số cách mà việc tự phục hồi mạng xem xét: se Nhân đôi tuyến - cung cấp chuỗi tuyến phụ dé tăng dung lượng mạng mạng, đó, vượt dung lượng yêu cầu để đảm bảo tất người sử dụng kết nối với hai tuyến tuyến sau sử dụng phần hoạt động mạng cố tuyến không làm tách rời phần mạng © Các thiết bị mạng - sử' dụng để cung cấp khu vực cần bảo vệ mạng cách đưa firewall chống lại loại cố, chẳng hạn việc sử dụng lặp để hạn chế cố cáp Trong số trường hợp, việc khôi phục sử dụng thiết bị liên kết mạng trường hợp việc mở rộng mạng tương lai đơn giản hoá + @ Cac Server Mirrored cung c&p nên tảng dịch vụ hỗ trợ nhóm thiết bị độc lập với mặt vật lý Cách tiếp cận theo hai cách: cung cấp chế độ dự phòng “lạnh”, chế độ người dùng kích hoạt để thay thiết bị hỏng, chế độ dự phịng “nóng” tự động gọi có cố xuất Phần chủ yếu liên quan tới kiểu hệ thống tính vững chắc, 'khi liên quan tới chếp trạm phục vụ file e Các UPS (Uninterruptible Power Supplies)- có khả mạng vài phút vài Mục đích mạng khỏi tượng sụt điện áp khoảng đặc biệt hỗ trợ để bảo vệ thời gian, khoảng thời gian nguồn điện bị giảm xuống mức ngưỡng thiết lập vài giây se Kế hoạch bảo vệ - thể mối quan người thiết kế hoạt động vật lý Điều yêu cầu người thiết kế đưa tình trạng tồi có thiết kế phù hợp với tình trạng 1.6 Độ an toàn Độ an toàn mạng áp dụng cho luồng thơng tin bên bên ngồi hệ thống nội bộ, trường hợp phổ biến thơng tin bi tốn thất bên khơng phải bên ngồi, trái ngược với trực giác ban đầu, hệ thống cáp có khả truy nhập nhiều Độ an toàn bao gồm việc bảo vệ máy tính tránh khỏi virus virus làm hỏng khả mạng mối đe doa thông tin lưu trữ xử lý bên mạng Những vấn đề cần xem xét hệ thống bảo an là: ® Bảo mật - điều có nghĩa thơng tin phải an tồn hoặc có tính cá nhân Tính cá nhân nhận việc mã hoá với hệ thống bảo an sử dụng việc mã hố an tồn Mức u cầu việc mã hố xác định độ nhạy thơng tin khoảng thời gian việc mã hố phải đảm bảo bí mật ¢ Tính xác thực - có nghĩa đích bảo đảm thơng tin đến từ nguồn yêu cầu Việc xác thực quan hệ mật thiết với nguyên lý chấp nhận, theo nguyên lý nguồn không yêu cầu việc truyền phần thông tin Chức yêu cầu phương pháp mã hố an tồn, việc mã hoá sử dụng để cung cấp chữ ký số ngược việc mã hố thơng tin ® Tính ngun vẹn - nguồn thơng tin phải tránh việc chèn vào xoá bỏ Điều bao gồm việc bảo vệ chống lại nhân đơi thơng tin, điều sử dụng để tạo lộn xộn mậu thuẫn mạng, Hình thức bảo vệ phải cung cấp đặc tính kết hợp giao thức phải có khả hỗ trợ.việc gửi thơng báo dán nhãn để đâm bảo tính trung thực thời gian việc truyền thông tin ® Truy nhập - Trong tính sẵn có dịch vụ mạng khác xác định với mối quan hệ tới truy nhập Một hệ thống sử dụng để cung cấp mức độ truy nhập khác tới dịch vụ, ví dụ đọc thơng tin không in Trong hầu hết trường hợp, hệ thống sử dụng mật bảo vệ bảng đặc quyền truy nhập, bảng xếp người sử dụng mặt logic với vị trí vật lý điều tuỳ thuộc vào địa thích ứng mạng ® dụng Quản lý khoá - gồm việc phân phối trì khố bảo an sử cho việc mã hố xác thực, tạo bảo dưỡng hệ thống truy nhập hệ thống bảo vệ từ khoá, kết hợp hệ thống với sở quản lý mạng Việc chống lây nhiễm virus cách tính cờ hay ngẫu nhiên điều quan trọng Tuy nhiên mức bảo vệ đôi với sức ép việc ... Để xây đựng cấu trúc mạng, bắt đầu việc đưa phương pháp thiết kế Trên sở phương pháp kế, liệu cần thiết theo phương pháp nêu đưa vào, từ xây dựng phương án cấu trúc mạng Internet (ở nói đến mạng. .. (bridging) không phụ thuộc giao thức kiến trúc LAN lúc đầu Trén sở vấn để tổng quan xây dựng mạng, chúng tơi tiết hố nghiên cứu để xây dựng cấu trúc mạng lnternet Tùng khía cạnh cụ thể chúng... liên quan đến xây dựng cấu trúc mạng - Phần II - Xây dựng mạng: Trên sở yêu cầu kỹ thuật, đữ liệu đầu vào, điều kiện xác định, giả thiết đưa nhằm phục vụ cho việc thiết kế mạng Internet phù hợp