По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Сетевые устройства добавляются в сети для решения целого ряда проблем, включая подключение различных типов носителей и масштабирование сети путем переноса пакетов только туда, куда они должны идти. Однако маршрутизаторы и коммутаторы сами по себе являются сложными устройствами. Сетевые инженеры могут построить целую карьеру, специализируясь на решении лишь небольшого набора проблем, возникающих при передаче пакетов через сетевое устройство.
Рисунок 1 используется для обсуждения обзора проблемного пространства.
На рисунке 1 есть четыре отдельных шага:
Пакет необходимо скопировать с физического носителя в память устройства; это иногда называют синхронизацией пакета по сети.
Пакет должен быть обработан, что обычно означает определение правильного исходящего интерфейса и изменение пакета любым необходимым способом. Например, в маршрутизаторе заголовок нижнего уровня удаляется и заменяется новым; в фильтре пакетов с отслеживанием состояния пакет может быть отброшен на основании внутреннего состояния и т.п.
Пакет необходимо скопировать из входящего интерфейса в исходящий. Это часто связано с перемещениями по внутренней сети или шине. Некоторые системы пропускают этот шаг, используя один пул памяти как для входящего, так и для исходящего интерфейсов; они называются системами с общей памятью.
Пакет необходимо скопировать обратно на исходящий физический носитель; это иногда называют синхронизацией пакета по проводу.
Примечание. Небольшие системы, особенно те, которые ориентированы на быструю и последовательную коммутацию пакетов, часто используют общую память для передачи пакетов с одного интерфейса на другой. Время, необходимое для копирования пакета в память, часто превышает скорость, с которой работают интерфейсы; системы с общей памятью избегают этого при копировании пакетов в память.
Таким образом, проблемное пространство, обсуждаемоениже, состоит из следующего:
Как пакеты, которые необходимо пересылать сетевым устройством, переносятся с входящего на исходящий физический носитель, и как пакеты подвергаются обработке на этом пути? Далее обсуждается часть решения этой проблемы.
Физический носитель – Память
Первым шагом в обработке пакета через сетевое устройство является копирование пакета с провода в память. Для иллюстрации этого процесса используется рисунок 2. На рисунке 2 представлены два этапа:
Шаг 1. Набор микросхем физического носителя (PHY chip) будет копировать каждый временной (или логический) слот с физического носителя, который представляет один бит данных, в ячейку памяти. Эта ячейка памяти фактически отображается в приемное кольцо, которое представляет собой набор ячеек памяти (буфер пакетов), выделенный с единственной целью - прием пакетов, синхронизируемых по сети. Приемное кольцо и вся память буфера пакетов обычно состоят из памяти одного типа, доступной (совместно используемой) всеми коммутирующими компонентами на принимающей стороне линейной карты или устройства.
Примечание. Кольцевой буфер используется на основе одного указателя, который увеличивается каждый раз, когда новый пакет вставляется в буфер. Например, в кольце, показанном на рисунке 2, указатель будет начинаться в слоте 1 и увеличиваться через слоты по мере того, как пакеты копируются в кольцевой буфер. Если указатель достигает слота 7 и поступает новый пакет, пакет будет скопирован в слот 1 независимо от того, было ли обработано содержимое слота 1 или нет.
При коммутации пакетов наиболее трудоемкой и трудной задачей является копирование пакетов из одного места в другое; этого можно избежать, насколько это возможно, за счет использования указателей. Вместо перемещения пакета в памяти указатель на ячейку памяти передается от процесса к процессу в пределах пути переключения.
Шаг 2. Как только пакет синхронизируется в памяти, некоторый локальный процессор прерывается. Во время этого прерывания локальный процессор удалит указатель на буфер пакетов, содержащий пакет, из кольца приема и поместит указатель на пустой буфер пакетов в кольцо приема. Указатель помещается в отдельный список, называемый входной очередью.
Обработка пакета
Как только пакет окажется во входной очереди, его можно будет обработать. Обработку можно рассматривать как цепочку событий, а не как одно событие. Рисунок 3 иллюстрирует это. Перед коммутацией пакета должна произойти некоторая обработка, например преобразование сетевых адресов, поскольку она изменяет некоторую информацию о пакете, используемом в фактическом процессе коммутации. Другая обработка может происходить после переключения.
Коммутация пакета - довольно простая операция:
Процесс коммутации ищет адрес назначения Media Access Control (MAC) или физического устройства в таблице пересылки (в коммутаторах это иногда называется таблицей обучения моста или просто таблицей моста).
Исходящий интерфейс определяется на основе информации в этой таблице.
Пакет перемещается из входной очереди в выходную очередь.
Пакет никоим образом не изменяется в процессе коммутации; он копируется из очереди ввода в очередь вывода.
Маршрутизация
Маршрутизация - более сложный процесс, чем коммутация. Рисунок 4 демонстрирует это.
На рисунке 4 пакет начинается во входной очереди. Тогда коммутационный процессор:
Удаляет (или игнорирует) заголовок нижнего уровня (например, кадрирование Ethernet в пакете). Эта информация используется для определения того, должен ли маршрутизатор получать пакет, но не используется во время фактического процесса коммутации.
Ищет адрес назначения (и, возможно, другую информацию) в таблице пересылки. Таблица пересылки связывает место назначения пакета со next hop пакета. Next hop может быть следующий маршрутизатор на пути к месту назначения или сам пункт назначения.
Затем коммутирующий процессор проверяет таблицу interlayer discovery, чтобы определить правильный физический адрес, по которому следует отправить пакет, чтобы доставить пакет на один шаг ближе к месту назначения.
Новый заголовок нижнего уровня создается с использованием этого нового адреса назначения нижнего уровня и копируется в пакет. Обычно адрес назначения нижнего уровня кэшируется локально вместе со всем заголовком нижнего уровня. Весь заголовок перезаписывается в процессе, называемом перезапись заголовка MAC.
Теперь весь пакет перемещается из очереди ввода в очередь вывода.
Почему именно маршрутизация?
Поскольку маршрутизация-это более сложный процесс, чем коммутация, то почему именно маршрутизация? Для иллюстрации будет использован рисунок 5. Существует по меньшей мере три конкретных причины для маршрутизации, а не коммутации в сети. На рисунке 5 в качестве примера приведена небольшая сеть:
Если канал связи [B,C] является физическим носителем другого типа, чем два канала связи, соединяющиеся с хостами, с различными кодировками, заголовками, адресацией и т. д., то маршрутизация позволит A и D общаться, не беспокоясь об этих различиях в типах каналов связи. Это можно было бы преодолеть в чисто коммутируемой сети с помощью преобразования заголовков, но преобразование заголовков на самом деле не уменьшает количество работы, чем маршрутизация в пути коммутации, поэтому нет особого смысла не маршрутизировать для решения этой проблемы. Другое решение может заключаться в том, чтобы каждый тип физического носителя согласовывал единую адресацию и пакетный формат, но, учитывая постоянное развитие физических носителей и множество различных типов физических носителей, это кажется маловероятным решением.
Если бы вся сеть была коммутируемой, то B должен был бы знать полную информацию о достижимости для D и E, в частности, D и E должны были бы знать адреса физического или нижнего уровня для каждого устройства, подключенного к сегменту хоста за пределами C. Это может быть не большой проблемой в малой сети, но в больших сетях с сотнями тысяч узлов или глобальным интернетом это не будет масштабироваться—просто слишком много состояний для управления. Можно агрегировать информацию о достижимости с помощью адресации нижнего уровня, но это сложнее, чем использовать адрес более высокого уровня, назначенный на основе топологической точки присоединения устройства, а не адрес, назначенный на заводе, который однозначно идентифицирует набор микросхем интерфейса.
Если D отправляет широковещательную рассылку «всем устройствам в сегменте», A получит широковещательную рассылку, если B и C являются коммутаторами, но не если B и C являются маршрутизаторами. Широковещательные пакеты нельзя исключить, поскольку они являются неотъемлемой частью практически каждого транспортного протокола, но в чисто коммутируемых сетях широковещательные передачи представляют собой очень трудно решаемую проблему масштабирования. Трансляции блокируются (или, скорее, потребляются) на маршрутизаторе.
Примечание. В мире коммерческих сетей термины маршрутизация и коммутация часто используются как синонимы. Причина этого в первую очередь в истории маркетинга. Первоначально маршрутизация всегда означала «переключаемая программно», тогда как коммутация всегда означала «переключаемая аппаратно». Когда стали доступны механизмы коммутации пакетов, способные переписывать заголовок MAC на аппаратном уровне, они стали называться «коммутаторами уровня 3», которые в конечном итоге были сокращены до простой коммутации. Например, большинство «коммутаторов» центров обработки данных на самом деле являются маршрутизаторами, поскольку они действительно выполняют перезапись MAC-заголовка для пересылаемых пакетов. Если кто-то называет часть оборудования коммутатором, то лучше всего уточнить, является ли это коммутатором уровня 3 (правильнее - маршрутизатор) или коммутатором уровня 2 (правильнее - коммутатором).
Примечание. Термины канал связи и соединение здесь используются как синонимы. Канал связи - это физическое или виртуальное проводное или беспроводное соединение между двумя устройствами.
Equal Cost Multipath
В некоторых проектах сети сетевые администраторы вводят параллельные каналы между двумя узлами сети. Если предположить, что эти параллельные каналы равны по пропускной способности, задержке и т. д., они считаются равными по стоимости. В нашем случае каналы считаются многопутевыми с равной стоимостью (equal cost multipath - ECMP).
В сетевых технологиях в производственных сетях часто встречаются два варианта. Они ведут себя одинаково, но отличаются тем, как каналы группируются и управляются сетевой операционной системой.
Эта серия статей подробно объясняет основные понятия, принципы и операции протокола маршрутизации RIP с примерами. Узнайте, как работает RIP (Routing Information Protocol) и как обновляет таблицу маршрутизации из широковещательного сообщения шаг за шагом.
Маршрутизаторы используют таблицу маршрутизации для принятия решения о переадресации. Таблица маршрутизации содержит информацию о сетевых путях. Сетевой путь - это простой фрагмент информации, который говорит, какая сеть подключена к какому интерфейсу маршрутизатора.
Всякий раз, когда маршрутизатор получает пакет данных, он ищет в таблице маршрутизации адрес назначения. Если маршрутизатор найдет запись сетевого пути для адреса назначения, он переадресует пакет из связанного интерфейса. Если маршрутизатор не найдет никакой записи для адреса назначения, он отбросит пакет.
Существует два способа обновления таблицы маршрутизации: статический и динамический. В статическом методе мы должны обновить его вручную. В динамическом методе мы можем использовать протокол маршрутизации, который будет обновлять его автоматически. RIP - это самый простой протокол маршрутизации. В этой статье мы узнаем, как RIP обновляет таблицу маршрутизации.
В протоколе RIP маршрутизаторы узнают о сетях назначения от соседних маршрутизаторов через процесс совместного использования. Маршрутизаторы, работающие по протоколу RIP, периодически транслируют настроенные сети со всех портов. Список маршрутизаторов обновит их таблицу маршрутизации на основе этой информации.
Давайте посмотрим, как работает процесс RIP шаг за шагом. Следующий рисунок иллюстрирует простую сеть, работающую по протоколу маршрутизации RIP.
Когда мы запускаем эту сеть, маршрутизаторы знают только о непосредственно подключенной сети.
OFF1 знает, что сеть 10.0.0.0/8 подключена к порту F0/1, а сеть 192.168.1.252/30 подключена к порту S0/0.
OFF2 знает, что сеть 192.168.1.252/30 подключена к порту S0/0, а сеть 192.168.1.248/30 подключена к порту S0/1.
OFF3 знает, что сеть 20.0.0.0/8 подключена к порту F0/1, а сеть 192.168.1.248/30 подключена к порту S0/0.
В отличие от статической маршрутизации, где мы должны настроить все маршруты вручную, в динамической маршрутизации все, что нам нужно сделать, это просто сообщить протоколу маршрутизации, какой маршрут мы хотим объявить. А остальное будет сделано автоматически, запустив динамический протокол. В нашей сети мы используем протокол маршрутизации RIP, поэтому он будет обрабатываться RIP.
Иногда RIP также известен как маршрутизация прослушки. Потому что в этом протоколе маршрутизации маршрутизаторы изучают информацию о маршрутизации от непосредственно подключенных соседей, а эти соседи учатся от других соседних маршрутизаторов.
Протокол RIP будет совместно использовать настроенные маршруты в сети через широковещательные передачи. Эти широковещательные передачи называются обновлениями маршрутизации. Прослушивающие маршрутизаторы обновят свою таблицу маршрутизации на основе этих обновлений.
OFF1 будет слушать трансляцию из OFF2. От OFF2, он узнает об одной новой сети 192.168.1.248/30
OFF2 будет слушать две передачи с OFF1 и OFF3. Из OFF1 он узнает о 10.0.0.0/8 и от OFF3 он узнает о сети 20.0.0.0/8.
OFF3 будет слушать трансляцию из OFF2. От OFF2 он узнает о сети 192.168.1.252.
Маршрутизатор выполняет несколько измерений, обрабатывая и помещая новую информацию о маршруте в таблицу маршрутизации. Мы объясним их позже в этой статье. Если маршрутизатор обнаружит новый маршрут в обновлении, он поместит его в таблицу маршрутизации.
Через 30 секунд (интервал времени по умолчанию между двумя обновлениями маршрутизации) все маршрутизаторы снова будут транслировать свои таблицы маршрутизации с обновленной информацией.
В данный момент времени:
OFF1 будет транслироваться для 10.0.0.0/8, 192.168.1.248/30 и 192.168.1.252/30.
OFF2 будет транслировать для 10.0.0.0/8, 20.0.0.0/8, 192.168.1.248/30 и 192.168.1.252/30.
OFF3 будет транслироваться для 20.0.0.0/8, 192.168.1.248/30 и 192.168.1.252/30.
OFF1 узнает о сети 20.0.0.0/8 из трансляции OFF2.
У OFF2 нет ничего, чтобы обновить из трансляции OFF1 и OFF2.
OFF3 узнает о сети 10.0.0.0/8 из трансляции OFF2.
Через 30 секунд маршрутизатор снова будет транслировать новую информацию о маршрутизации. На этот раз маршрутизаторам нечего обновлять. Эта стадия называется конвергенцией.
Конвергенция
Конвергенция - это термин, который относится к времени, затраченному всеми маршрутизаторами на понимание текущей топологии сети.
Метрика протокола маршрутизации RIP
У нас может быть два или более путей для целевой сети. В этой ситуации RIP использует измерение, называемое метрикой, чтобы определить наилучший путь для целевой сети. RIP использует подсчет прыжков как метрику. Прыжки - это количество маршрутизаторов, необходимое для достижения целевой сети.
Например, в приведенной выше сети OFF1 есть два маршрута для достижения сети 20.0.0.0/8.
Маршрут 1: - через OFF3 [на интерфейсе S0/1]. С прыжком - один.
Маршрут 2: - через OFF2-OFF3 [на интерфейсе S0/0]. С прыжком - два.
Итак, по какому маршруту OFF1 доберется до места назначения? Маршрут 1 имеет один прыжок, в то время как маршрут 2 имеет два прыжка. Маршрут 1 имеет меньшее количество переходов, поэтому он будет помещен в таблицу маршрутизации.
Резюме
Протокол маршрутизации RIP использует локальную широковещательную передачу для обмена информацией о маршрутизации.
RIP транслирует обновления маршрутизации каждые 30 секунд, независимо от того, изменилось что-то в сети или нет. По истечении 30 секунд маршрутизаторы, работающие по протоколу RIP, будут транслировать информацию о своей маршрутизации на любые устройства, подключенные к их интерфейсам.
Перед отправкой обновлений маршрутизации маршрутизатор добавляет метрику инициализации ко всем маршрутам, которые он имеет, и увеличивает метрику входящих маршрутов в объявлениях, чтобы маршрутизатор листинга мог узнать, как далеко находится сеть назначения.
При отправке широковещательных передач RIP не заботится о том, кто слушает эти широковещательные обновления или нет.
После отправки широковещательного сообщения RIP не заботится о том, получили ли соседи эти широковещательные обновления или нет.
Когда маршрутизатор получает обновления маршрутизации, он сравнивает их с маршрутами, которые уже есть в его таблице маршрутизации.
Если обновление содержит информацию о маршруте, которая недоступна в его таблице маршрутизации, маршрутизатор будет рассматривать этот маршрут как новый маршрут.
Маршрутизатор добавит все новые маршруты в таблицу маршрутизации перед обновлением существующего.
Если обновление содержит лучшую информацию для любого существующего маршрута, маршрутизатор заменит старую запись новым маршрутом.
Если обновление содержит худшую информацию для любого существующего маршрута, маршрутизатор проигнорирует ее.
Если обновление содержит точно такую же информацию о любом существующем маршруте, маршрутизатор сбросит таймер для этой записи в таблице маршрутизации
Далее, почитайте нашу статью о функциях и терминологии RIP.
Сеть 5G появилась относительно недавно, но ученые сейчас во всю проводят исследования над технологией 6G! Что такое 6G? Что можно от него ждать? Давайте обсудим.
Концепция 6G
6G – стандарт мобильной связи шестого поколения, является концептуальной технологией мобильной связи беспроводной сети, также известной как технология мобильной связи шестого поколения.
Сеть 6G станет технологией с интегрированной наземной беспроводной и спутниковой связью. Благодаря интеграции спутниковой связи в мобильную связь 6G, для обеспечения непрерывного глобального покрытия, сетевые сигналы могут достигать любой удаленной деревни.
Кроме того, благодаря глобальной спутниковой системе определения местоположения, телекоммуникационной спутниковой системе, спутниковой системе получения изображений Земли и наземной сети 6G, полный охват земли и воздуха также может помочь людям прогнозировать погоду и быстро реагировать на стихийные бедствия.
Разработка 6G
В 2018 году Финляндия начала исследовать технологии, связанные с 6G.
9 марта 2018 года министр промышленности и информационных технологий Китайской Народной Республики сообщил, что Китай уже начал исследования 6G.
15 марта 2019 года Федеральная комиссия по связи США (FCC) единогласно проголосовала за принятие решения об открытии спектра «ТГц-волна» для услуг 6G.
С 24 по 26 марта 2019 года в Лапландии, Финляндия, состоялась международная конференция по 6G.
20 ноября 2019 года Всемирная конференция 5G 2019 года была проинформирована о том, что China Unicom и China Telecom начали исследование технологий, связанных с 6G.
Какие технологии понадобятся для реализации 6G?
Терагерцовая технология
6G будет использовать терагерцовый (ТГц) частотный диапазон, и «уплотнение» сетей 6G достигнет беспрецедентного уровня. К тому времени наше окружение будет заполнено небольшими базовыми станциями.
Терагерцовая полоса относится к 100 ГГц-10 ТГц, которая является полосой частот, намного превышающей 5 ГГц. От связи 1G (0,9 ГГц) до 4G (выше 1,8 ГГц) частота используемых нами беспроводных электромагнитных волн возрастает. Поскольку чем выше частота, тем больше допустимый диапазон пропускной способности и тем больше объем данных, которые могут быть переданы в единицу времени, что мы обычно просто говорим, что «скорость сети стала быстрее».
Итак, когда речь заходит о «уплотнении» сети в эпоху 6G, значит ли это что нас окружат маленькие базовые станции?
Вообще говоря, существует множество факторов, которые влияют на покрытие базовой станции, таких как частота сигнала, мощность передачи базовой станции, высота базовой станции и высота мобильного терминала. С точки зрения частоты сигнала, чем выше частота, тем короче длина волны и дифракционная способность сигнала.
Частота сигнала 6G уже находится на уровне терагерца, и эта частота близка к спектру энергетического уровня вращения молекулы, и она легко поглощается молекулами воды в воздухе, поэтому расстояние, пройденное в космосе, не так далеко от 5G, поэтому для «ретрансляции» 6G требуется больше базовых станций. Диапазон частот, используемый 5G, выше, чем 4G. Без учета других факторов покрытие базовых станций 5G, естественно, меньше, чем покрытие 4G. При более высокой полосе частот 6G охват базовых станций будет меньше.
Технология пространственного мультиплексирования
6G будет использовать «технологию пространственного мультиплексирования», базовые станции 6G смогут одновременно получать доступ к сотням или даже тысячам беспроводных соединений, а его пропускная способность будет в 1000 раз превышать пропускную способность базовых станций 5G.
Когда частота сигнала превышает 10 ГГц, его основной режим распространения больше не является дифракционным. Для линий распространения вне прямой видимости отражение и рассеяние являются основными методами распространения сигнала. В то же время, чем выше частота, тем больше потери при распространении, тем короче расстояние покрытия и слабее дифракционная способность. Эти факторы значительно увеличат сложность покрытия сигнала. 5G решает эти проблемы с помощью двух ключевых технологий, Massive MIMO и лучевого формирования. 6G расположен в более высокой полосе частот, и дальнейшее развитие MIMO, вероятно, обеспечит ключевую техническую поддержку для 6G.
Как будет выглядеть мир 6G?
Итак, когда технология 6G будет полностью развернута, как будет выглядеть мир? Можно предположить, что скорость сети будет быстрее и стабильнее. Предполагается, что в сети 6G загрузка фильмов в несколько ГБ может занять всего пару секунд на скорости в 1 Тбит/с.
Конечно, помимо того, что он быстрее 5G, он также будет в полной мере применяться в других развивающихся отраслях благодаря быстрому развитию сети. Например, умные города смогут в режиме реального времени передавать условия дорожного движения и решать проблемы пробок. Такие технологии, как AR, также станут реальностью.
Соответствующие исследования предсказывают, что в более позднюю часть эры 5G плотность сетевых подключений, создаваемых устройствами, превысит теоретический предел технологии 5G. Таким образом, ранняя стадия применения 6G заключается в расширении и углублении технологии 5G. Исходя из этого, 6G будет основываться на искусственном интеллекте, периферийных вычислениях и Интернете вещей для достижения глубокой интеграции интеллектуальных приложений и сетей, а затем для разработки виртуальной реальности, виртуальных пользователей, интеллектуальных сетей и других функций.
И, хотя отрасль возлагает большие надежды и предположения на 6G, следует признать, что исследования 6G действительно все еще находятся в зачаточном состоянии, и вся отрасль все еще находится в процессе непрерывного развития.