Маршрутизаторы в глобальных сетях

При покупке маршрутизатора для глобальной сети цена оказывается далеко не единственным критерием выбора, во всяком случае — не самым главным.

Маршрутизаторы для глобальных сетей — это те рабочие лошадки, с помощью которых компании могут решить задачу перемещения данных между удаленными офисами. Они предназначены для глобальных сетей, а не для Internet. Они перемещают пакеты, но не являются коммутаторами третьего уровня. Маршрутизаторы для глобальных сетей — это то, что вы можете использовать для организации связи между Нью-Йорком, Лондоном и Москвой.

При выборе маршрутизатора для глобальной сети первоочередное внимание следует обращать на такие факторы, как надежность, управляемость, расширяемость, гибкость, спектр предлагаемых технологий и поддерживаемые протоколы. В этой статье мы рассмотрим линии продуктов компаний 3Com, Advanced Computer Communications, Cisco Systems, Xyplex, IBM, группы сетевых продуктов Digital Equipment (приобретенной Cabletron Systems), Bay Networks, Compatible Systems и TimePlex. Я могу с удовлетворением отметить, что предлагаемые этими компаниями продукты дают им полное право рассчитывать на то, чтобы стать вашими поставщиками оборудования для глобальных сетей вне зависимости от того, что вам необходимо — однопортовые маршрутизаторы доступа или огромные устройства для центрального узла.

ПЛОХИЕ ИЗВЕСТИЯ

Плохие известия состоят в том, что свой выбор вам, скорее всего, придется ограничить одним поставщиком, и отнюдь не из-за проблем совместимости. Как показывают проведенные тесты, заставить работать вместе продукты различных производителей — задача вполне решаемая: они взаимодействуют друг с другом на уровне протоколов даже в таких темных областях, как AppleTalk и SNA. Конфигурация — вот что почти наверняка заставит вас ограничиться одним поставщиком. Как правило, каждый производитель исповедует свой собственный подход к конфигурации маршрутизаторов. Это касается различий не только в командах и графическом интерфейсе, но и в самой концепции и терминологии.

Маршрутизаторы известны трудностью конфигурации. К счастью, поставщики добились большого прогресса по крайней мере в простейшем случае — один порт локальной сети и один последовательный порт (или линия ISDN) до центрального офиса или в Internet. Однако во многих несколько более сложных топологиях локальных и глобальных сетей с несколькими интерфейсами, протоколами и алгоритмами маршрутизации конфигурировать маршрутизаторы стало труднее, чем всего лишь год назад. Почему? Из-за новых функций и возможностей, каждая из которых требует тщательной настройки, дабы сеть не оказалась в состоянии хаоса.

Решения от одного производителя не очень популярны среди администраторов сетей. Никто не желает оказаться заложником планов выпуска, текущих цен и поддерживаемых функций поставщика. Вместе с тем затраты на обучение и поддержку продуктов от нескольких поставщиков — многие из которых делают одно и то же — очень трудно сопоставить с потерями из-за приверженности одному поставщику, особенно если он не удовлетворяет всем вашим требованиям.

Это объясняет, почему крупнейшие производители, в том числе Cisco, Bay и 3Com, становятся еще больше и почему многие другие ушли с рынка маршрутизаторов или переориентировались на маршрутизаторы доступа в Internet типа "один-для-маленькой-такой-компании". Если вы поняли, как заставить работать в вашей сети, скажем, маршрутизатор Bay, то вряд ли захотите проделать тот же путь с продуктами 3Com или Cisco. Поэтому свой выбор вы остановите в первую очередь на том поставщике, о котором точно знаете, что он не исчезнет через несколько лет и предложит необходимый спектр продуктов и функций.

Выбор одного поставщика может оказаться тем не менее недостаточным. Например, Cisco Systems приобрела столь много сетевых компаний, что некоторые из ее маршрутизирующих и коммутирующих продуктов имеют модели с конфигурацией, весьма отличной от принятой в Internetworking Operating System (IOS). В общем же случае работа с одним производителем избавит вас от немалого числа проблем при конфигурации и настройке.

НА ОБЩЕМ ЯЗЫКЕ

Несмотря на то что весь мир, похоже, собрался подключаться к Internet (т. е. использовать TCP/IP), администраторы корпоративных сетей знают, что этим их заботы далеко не исчерпываются. Компании самых разных размеров работают и с другими протоколами (как устаревшими, так и нет) для сетей Apple, Digital, IBM и Novell. Чтобы сеть работала, эти протоколы требуется маршрутизировать.

Обычно производители предлагают один комплект программного обеспечения, общий для всех его аппаратных платформ. Приобретя программное обеспечение, вы получаете одну и ту же функциональность для оборудования как младшего, так и старшего класса. Кроме того, если производитель поддерживает широкий спектр протоколов, то он часто предлагает программное обеспечение в соответствии с набором функций: базовые версии для поддержки нескольких протоколов локальных сетей, глобальных сетей и маршрутизации; версии среднего и старшего класса с более сложными функциями и протоколами; специальные версии для специфических задач, например для брандмауэров, виртуальных сетей и шифрования.

При выборе линии продуктов для глобальной сети вы должны убедиться, что необходимые функции доступны во всем спектре оборудования, которое вы собираетесь использовать. У некоторых поставщиков, в частности Digital, Compatible Systems и Bay Networks, программные функции отличаются кардинальным образом при переходе от оборудования младшего класса к оборудованию старшего класса. Если вы остановили свой выбор на одном из упомянутых поставщиков, то я советовал бы проверить, что требуемые функции поддерживаются всем оборудованием, которым вы планируете пользоваться.

Все рассматриваемые в статье производители поддерживают основные протоколы для локальных сетей: TCP/IP, IPX, AppleTalk и DECnet Phase IV. В то же время их изделия могут организовать мост для немаршрутизируемых протоколов типа NetBEUI (этот протокол используется в сетях LAN Manager, в том числе Windows NT) и LAT (протокол сервера терминалов разработки Digital).

Если взглянуть, кто что еще предлагает, то мы найдем массу отличий. Например, 3Com, Cisco, Digital, IBM и Xyplex продвигают полную маршрутизацию в соответствии со стандартами OSI, в то время как поддержка SNA и более старых сетевых протоколов IBM являются сильной стороной продуктов от 3Com, Bay Networks, Cisco, IBM и TimePlex.

Со старыми протоколами, такими, как OSI и SNA, работать достаточно просто, потому что стандарты давно не меняются, а реализации хорошо отлажены. В подобной среде заказчику достаточно предоставить производителю список требований, чтобы последний подтвердил возможность поддержки его сети.

Что касается активно разрабатываемых протоколов, в особенности TCP/IP, дела обстоят намного сложнее. Например, IPv6, следующая версия протокола сетевого уровня в стеке TCP/IP, активно продвигается 3Com, Bay Networks и группой сетевых продуктов Digital. Поддержка различных новых расширений для IP меняется день ото дня и от продукта к продукту, поэтому я подготовил список функций, о поддержке которых вы можете поинтересоваться у своего поставщика (см. врезку "Новые протоколы TCP/IP").

ЛИНИИ ГЛОБАЛЬНОЙ СЕТИ

Протоколы для глобальных сетей весьма важны для многих сетевых сред. Обычные соединения T-1 сегодня вряд ли можно счесть достаточными: маршрутизатор должен поддерживать весь спектр соединений от ISDN BRI (2B+D) на 128 Кбит/с до каналов ATM поверх SONET на 2,4 Гбит/с. В случае высокоскоростных соединений маршрутизация обходится очень дорого. Одна нагрузка по обработке пакетов на такой скорости требует применения высокопроизводительных ЦПУ и специализированных интерфейсов (см. врезку "Классификация цифровых сигналов").

В случае высокоскоростных сетей заказчику приходится осваивать совершенно новый словарь высокоскоростных интерфейсов и кабелей. Соединения уровня T-3 осуществляются обычно по коаксиальному кабелю, в то время как OC-3 — по оптическому кабелю. Высокоскоростные последовательные интерфейсы (High-Speed Serial Interfaces, HSSI) имеют соединители, выглядящие как соединитель SCSI-2, но с иным назначением контактов. (Не пытайтесь, однако, использовать кабель SCSI с соединителем HSSI. Если вы можете позволить себе такую пропускную способность, то уж будьте последовательны и применяйте кабель для HSSI.)

На высокоскоростном краю спектра находится Gigaswitch/9500 от Digital, способный обслуживать соединения вплоть до OC-48. Следом за ним идет серия 12000 компании Cisco, поддерживающая соединения вплоть до OC-12 и считающаяся "готовой для OC-48". OC-48 — это нечто запредельное, как двадцать полнодуплексных соединений Ethernet на 100 Мбит/с, все работающие на полной скорости в обоих направлениях...

Если все, что нужно, — это OC-3 (этот уровень соответствует 155 Мбит/с), то выбор значительно расширяется: Synchrony от TimePlex, NetBuilder II от 3Com, Network 9000 от Xyplex, серия 2200 от IBM, и Backbone Link Node/Backbone Concentrator Node (BLN/BCN) от Bay Networks — все они способны справляться со скоростями OC-3.

Однако за такие высокоскоростные соединения приходится платить в прямом и переносном смысле. Например, на скоростях OC-3 маршрутизатор не способен выполнять те же функции многопротокольной маршрутизации, что и для соединений T-1. Обычно высокоскоростные соединения ограничены исключительно передачей IP-пакетов. Даже если программное обеспечение производителя поддерживает другие протоколы, то вы можете столкнуться с тем, что маршрутизатор окажется не в состоянии обеспечивать столь высокие скорости, если от него потребуется чересчур много.

За исключением "крупнейших из крупных", корпоративным сетям обычно достаточно соединений DS3 (около 45 Мбит/с) и менее. Однако не все DS3 одинаковы. Некоторые операторы дальней связи предлагают чистый канал DS3, все передаваемые по которому из конца в конец биты — ваши. Такой канал чрезвычайно дорог, так как по сути оператор выделяет эквивалент 28 каналов T-1 одному заказчику. Обычно же операторы предоставляют DS3 в виде ATM.

ATM обладает рядом преимуществ: он позволяет связать несколько узлов, причем каждый из них может иметь свое высокоскоростное соединение. В случае ATM, однако, многие биты используются непроизводительно. Например, для DS3 на 45 Мбит/с ATM обеспечивает пропускную способность приблизительно в 34 Мбит/с.

Выбор между чистым каналом и ATM имеет немаловажные последствия: далеко не все маршрутизаторы поддерживают обе опции. Например, VSR от Compatible Systems может передавать пакеты PPP или SMDS через интерфейс DS3, но не ATM. VSR, однако, имеет одно преимущество над конкурентами: он содержит встроенный T-3 DSU/CSU. Как оказалось, лишь немногие маршрутизаторы имеют аналогичную опцию. Ее наличие позволяет сэкономить на покупке, конфигурации и управлении весьма дорогостоящим компонентом оборудования.

Отсутствие встроенного DSU/CSU объясняет также наличие интерфейсов HSSI на всех рассмотренных продуктах (за исключением Xyplex Network 900 и "речной" серии ACC). Сигнал DS3 должен каким-то образом быть доставлен от DSU/CSU к маршрутизатору, а стандартный последовательный кабель не способен сделать это столь надежно, как в случае T-1. Вместе с тем при скоростях выше DS3 оптическое соединение завершается непосредственно на маршрутизаторе.

Если у вас установлены мэйнфреймы IBM, то может потребоваться рассмотреть еще один интерфейс: соединение для корпоративных систем (Enterprise Systems Connection, ESCON) и параллельные каналы, которые поддерживают только устройства Cisco и IBM.

НА СЛУЧАЙ НЕПРЕДВИДЕННЫХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВ

Надежность имеет огромное значение, поскольку жизнеспособность бизнеса зависит зачастую от работоспособности сети. Надежность сети связана, вообще говоря, с ее избыточностью и зависимостью оборудования.

Отказоустойчивые функции разнятся от устройства к устройству, не ограничиваясь наличием нескольких вентиляторов или избыточных источников питания. Большая часть систем — от Compatible Systems, TimePlex, 3Com, Digital, Bay, IBM и Cisco — имеют два источника питания, по крайней мере в некоторых из продуктов. Кроме того, многие маршрутизаторы позволяют производить замену источников питания и плат линий в горячем режиме в части, если не во всех шасси в каждой линии продуктов.

Другие функции обеспечения надежности оборудования не столь весомы. Например, Backbone Concentrator Node от Bay Networks, серия 2216 от IBM и серия 7200 от Cisco имеют конфигурации с двойными шнурами питания линии для защиты от случайного обрыва питания или сбоя ИБП. NetBuilder II от 3Com имеет двойные слоты PC Card для флэш-памяти, которые могут быть использованы для быстрого и надежного обновления микропрограммного обеспечения маршрутизатора до новой версии.

Несмотря на все предосторожности, маршрутизаторы ломаются, выходят из строя и т. д. Потерю маршрутизатора пережить гораздо труднее, чем прекращение электропитания. Hot Standby Router Protocol компании Cisco и Routing Clusters от Digital служат примерами систем, способных немедленно восстановить доступность глобальной сети при условии, что вы можете позволить себе роскошь иметь достаточную избыточную топологию глобальной сети с двумя маршрутизаторами и двумя маршрутами доступа в корпоративную сеть.

Однако наиболее вероятной точкой сбоя является отнюдь не маршрутизатор, а канал глобальной сети. При просто-таки патологической способности экскаваторов перерезать кабель ни одна крупная сеть не обходится без подобных происшествий. На этот случай многие маршрутизаторы поддерживают резервные коммутируемые соединения, задействуя последовательную линию или канал ISDN BRI, когда высокоскоростное соединение оказывается недоступным.

Конечно, B-канал ISDN на 64 Кбайт не способен справиться со всем трафиком, когда линия DS3 выходит из строя. Учитывая это, многие администраторы сетей предусматривают такую избыточность в сетевой топологии, какую они только могут себе позволить. Маршрутизаторы могут воспользоваться этой избыточностью, если они поддерживают динамические протоколы маршрутизации. Для большинства популярных протоколов, таких, как DECnet, AppleTalk и IPX, протокол маршрутизации один (или это двухзвенная иерархия как в AppleTalk и DECnet). Однако в мире TCP/IP, преобладающем сегодня во многих корпоративных сетях, выбирать приходится среди десятка протоколов (см. врезку "Динамические протоколы маршрутизации для IP").

БОЛЬШИЕ И МАЛЕНЬКИЕ

В большинстве своем глобальные сети асимметричны: незначительное число центральных узлов с многочисленными соединениями связывает намного большее число мелких узлов по периферии сети. Эти периферийные узлы имеют обычно только небольшой маршрутизатор, возможно, всего с одним-двумя интерфейсами локальной и глобальной сети. Распространение глобальной сети по территории страны и по всему земному шару может потребовать применения иных технологий для глобальных сетей. Что дешево и легко доступно в Калифорнии, может оказаться дорого и недоступно в Калькутте. Для того чтобы уложиться в выделяемое финансирование, администраторам сетей может потребоваться использовать все технологии, какие они только смогут найти, — от ISDN до ATM.

Рассматриваемые линии продуктов включают множество разнообразных моделей — от достаточно простых до пугающе сложных. Cisco Systems, имеющая самую разнообразную линию продуктов, предлагает маршрутизаторы младшего класса 2500 (за пять лет с начала производства компания продала свыше миллиона устройств этой серии), затем 2600, 3000, 4000, 7000 и наконец 12 000. И это только маршрутизаторы! В результате приобретения StrataCom Cisco может теперь предложить коммутирующие системы старшего класса для глобальных сетей frame relay и ATM. И не забывайте о локальных сетях! Коммутаторы старшего класса для локальных сетей под маркой Catalyst (появившиеся в результате покупки Crescendo Communications, Kalpana и Grand Junction Networks) также могут быть оснащены механизмами маршрутизации. Стоит появиться какому-либо интерфейсу локальной или глобальной сети, как Cisco сразу же предлагает продукт, способный с ним взаимодействовать.

Bay Networks, 3Com, Digital — все эти компании имеют сходные линии продуктов, правда, не столь разнообразные, как у Cisco, но весьма представительные — от концентраторов старшего класса с десятками или даже сотнями интерфейсов (Gigaswitch/9500 от Digital способен поддерживать 224 соединения OC-3) до небольших пограничных маршрутизаторов с соединением T-1 или ISDN и портом Ethernet.

Другие производители либо нацеливаются на модели старшего класса (например, TimePlex со своим семейством Synchrony), либо ограничиваются моделями среднего класса. Так, маршрутизатор старшего класса 2216 от IBM имеет восемь посадочных мест: каждый слот может содержать высокоскоростную плату с одним портом, двухпортовую плату локальной сети (или однопортовую на 100 Мбит/с) или многопортовую последовательную плату (до шести T-1 на плату). Однако 2216 не способен справиться со всем этим трафиком в полном объеме, так как он рассчитан на 150 000 пакетов в секунду, а это всего лишь немногим больше пропускной способности Ethernet на 100 Мбит/с в случае трафика с короткими пакетами.

Не боясь ошибиться, я могу утверждать, что большая часть производителей маршрутизаторов предлагает совместимые системы младшего класса. Огромный рынок доступа в Internet и SOHO немало способствовал этому. На этом основании я смею предположить, что большинство организаций вполне устроят модели младшего класса любой из упомянутых в данном обзоре компаний.

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Если 150 000 пакетов в секунду для вас недостаточно, тогда производительность шины маршрутизатора для глобальной сети заслуживает особого внимания. Однако здесь вы можете легко быть введены в заблуждение заявлениями компаний. Производительность маршрутизатора можно оценивать множеством способов: на коротких или длинных пакетах, для одного или нескольких протоколов, с одной и той же или с разными платами, по пропускной способности, задержке, накладным расходам — все это самыми разными способами комбинируется для получения наивыгоднейших показателей.

Однако, вообще говоря, производители стараются не обещать того, что они не способны предоставить, дабы не быть пойманными на слове. Поэтому характеристики — если вы сможете их найти и интерпретировать — достаточно точны. В локальных сетях эталонные тесты проводятся, как правило, для коротких пакетов, так как они требуют наибольших накладных расходов при их обработке маршрутизатором. Ориентирами могут служить показатели 14 000 и 140 000 пакетов в секунду. Они представляют (приблизительно) максимально возможную нагрузку при использовании самых коротких допустимых пакетов в сегментах локальной сети на 10 и 100 Мбит/с, соответственно. Если маршрутизатор способен обрабатывать 140 000 пакетов в секунду, то он гарантированно может маршрутизировать весь трафик сегмента на 100 Мбит/с, так как все сегменты Ethernet на 100 Мбит/с предоставляют обычно вполовину меньшую реальную нагрузку. Конечно, в случае полнодуплексного Ethernet эти цифры необходимо увеличить вдвое.

Некоторые производители сознательно ориентируются на мультигигабитный рынок. 3Com, Bay Networks, Cisco и Digital — все они прилагают немалые усилия для акцентирования внимания на внутренней архитектуре своих продуктов, способной работать на огромных скоростях. Cisco утверждает, что ее серия 12000 имеет производительность от 5 до 60 Гбит/с; Network 9000 у Xyplex — от 0,4 до 8,4 Гбит/с; серия Gigaswitch от Digital — от 5,4 до 75,6 Гбит/с (хотя компания также заявляет о производительности маршрутизации в 15 млрд пакетов в секунду), а Bay Networks готова собрать под заказ многопроцессорный маршрутизатор с производительностью 1 млрд пакетов в секунду.

Как всегда, все эти характеристики следует воспринимать с некоторой долей скептицизма. Многие производители просто удваивают реальную производительность шины, чтобы показатели выглядели более внушительно. Они рассуждают следующим образом: если одна плата передает данные шине, то другая их от нее получает, что дает два бита в одном.

Кроме того, я бы советовал обратить внимание еще вот на что: весь ли трафик требуется маршрутизировать или некоторые данные можно коммутировать, что, естественно, проще. В глобальной сети протоколы для пакетов, такие, как IP и DECnet, необходимо маршрутизировать, в то время как протоколы для каналов, такие, как ATM и frame relay, зачастую можно коммутировать, даже если они служат в качестве транспорта для IP или DECnet.

ДРУГИЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Одной маршрутизации пакетов недостаточно. Сегодня маршрутизаторам для глобальной сети приходится выполнять роль брандмауэров, обслуживать виртуальные частные сети, преобразовывать сетевые адреса и даже выступать в качестве посредников Web. Cisco и Bay Networks весьма серьезно занимаются брандмауэрами, конкурируя как с производителями специализированных маршрутизаторов типа StorageTek (ранее Network Systems), так и с создателями брандмауэров. Все производители маршрутизаторов поддерживают фильтрацию пакетов, но Cisco и Bay Networks внедрили технологию контекстно зависимой фильтрации (также называемой контекстно зависимой проверкой пакетов).

Виртуальные частные сети — это тоже большой бизнес. Compatible Systems, Cisco Systems, IBM и 3Com объявили о поддержке стандартов шифрования и туннелирования IP, а остальные рассматриваемые производители отстают от них лишь на полшага. Поддержка VPN имеет две основных разновидности: от маршрутизатора до маршрутизатора (она более распространена) и от рабочей станции до маршрутизатора (она используется для туннелирования трафика рабочей станции по незащищенным сетям типа Internet). Не всякий производитель поддерживает обе. Так, Compatible Systems сконцентрировалась на туннелировании от рабочей станции до маршрутизатора, тогда как многие другие производители продвигают на рынок туннелирование от маршрутизатора до маршрутизатора.

ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ

Проблема выбора производителя сводится обычно к вопросу расширения инвестиций в несколько маршрутизаторов, так как немногие компании могут позволить себе роскошь или риск начинать все заново. К своей радости я обнаружил, что большинство производителей зарегистрированных торговых марок предлагают весь спектр продуктов, от уровня настольной системы и рабочей группы до корпоративного уровня. В то же время линии продуктов некоторых крупных марок пришли за последние несколько лет в упадок и перестали развиваться. Hewlett-Packard и Microcom больше на занимаются маршрутизаторами, Newport Systems Solutions и Morning Star поглощены более крупными производителями (Cisco и Ascend Communications, соответственно), а Retix практически полностью исчезла с рынка.

С учетом разнообразия поддерживаемых функций выбор производителя вряд ли будет опираться исключительно на технические критерии. Цена, доступность, техническая поддержка, местное представительство, отношения с поставщиком и имеющийся корпоративный опыт будут определяющими критериями выбора.

Рассматриваемые продукты

Семейство Backbone Link Node/Backbone Concentrator Node компании Bay Networks: http://www.baynetworks.com

Семейства Cisco 12000, 7000, 4000 и 2000:http://www.cisco.com

Семейства DECNIS, Gigaswitch и Route-About Families от Digital Equipment (группа сетевых продуктов Cabletron Systems):http://www.networks.digital.com

Семейство IBM 2216/2210: http://www.ibm.com/networking/

Семейство NetBuilder II от 3Com:http://www.3com.com

Платформа Network 9000 от Xyplex Networks:http://www.xyplex.com

River Series от Advanced Computer Communications (ACC):http://www.acc.com

Семейство Synchrony от TimePlex Group:http://www.timeplex.com

Семейство VSR от Compatible Systems: http://www.compatible.com

Новые протоколы TCP/IP

Список протоколов и функций, о поддержке которых вам стоит поинтересоваться у своего поставщика.

• IPv6
• Протокол маршрутизации BGP4
• Протокол маршрутизации OSPF
• Протокол маршрутизации RIP v2
• Многоадресная передача по IP
• Протокол резервирования ресурсов RSVP
• Туннелирование IP в IP
• Шифрованное туннелирование IPsec/функции VPN
• IP-фильтры/списки доступа
• Маршрутизация на основе правил
• Идентификация маршрутов