Введение

При повсеместном внедрении беспроводных технологий в последние годы изучение работы беспроводных сетей стандарта IEEE 802.1 In и IEEE 802.1 lac является ключом к пониманию правильной проектирования и настройки радиочастотной и канальной части. Также важны такие исследования при разработке программных методов улучшения работы беспроводных сетей, драйверов, разработки расширений протоколов.

Среднее количество беспроводных устройств на одну точку доступа даже в домашних сетях уже приблизилось к трем, в многоквартирных домах беспроводные сети полностью используют весь диапазон 2.4ГГц при крайне высокой плотности сетей.

Корпоративные беспроводные сети должны поддерживать широкий спектр услуг и функциональных возможностей, такие как: аутентификация, авторизация и учет, управление политикой безопасности, динамическое конфигурирование канала, мобильность, помехоустойчивость и балансировка нагрузки. Решения, направленные на охват всех этих услуг, закрыты для изменения и копирования законодательными актами, с закрытым исходным кодом, что приводит к использованию оборудования конкретного производителя.

Современные корпоративные беспроводные сети стандарта ШЕЕ 802.11 [1] включают в себя от нескольких десятков до тысяч точек доступа, которые должны обслуживать большое число пользователей. Пользователи подключаются к корпоративной беспроводной сети с помощью множества устройств включая смартфоны, коммуникаторы и планшеты. Независимо от размера эти сети должны предоставлять различный набор сервисов с возможностью их масштабирования. Сервисы включают поддержку аутентификации, доступа и учета, управления сетью на основе политик, обнаружения и предотвращения вторжений, управление мобильностью, балансировку нагрузки, а также предоставляют динамическую настройку канала и гарантированное качество обслуживания. Управление такими сетями обычно централизовано (через контроллер) и является одним из видов программно-управляемой инфраструктуры.

Контролирование сетевого трафика происходит посредством программного обеспечения, так же, как в ПКС (программно-конфигурируемых сетях). Протокол OpenFlow [2-5J считается родоначальником ПКС, он предоставляет собой стандартизированный способ, который может быть использован контроллером для управления таблицами коммутации. Создание средства для программирования беспроводных сетей даст сетевым провайдерам возможность реализовать специфику конкретно взятой сети. Программируемость так же исключает потребность в разработке крупной системы управления и дает возможность использовать в сети оборудование различных производителей.

Особенность беспроводных сетей в том, что в отличие от проводных сетей передачи данных, для них существует ряд специфических проблем. По стандарту ШЕЕ 802.11 клиенты выбирают точки доступа на основе собственного решения (от операционной системы или от драйвера сетевой карты). Стандарт не описывает механизм выбора точки доступа по мощности сигнала, и это существенно усложняет управление клиентами в стандартной инфраструктуре.

Также сочетание промышленного контроллера управления точками доступа с возможностью внешнего управления и программно-конфигурируемой сети позволяет более гибко использовать все возможности оборудования.

В связи со сказанным выше весьма актуальным является детальное изучение технологий беспроводных сетей в рамках дисциплины «Компьютерные коммуникации и сети». Данные методические указания описывают выполнение лабораторных работ, охватывающих все этапы создания беспроводной сети - от проектирования до реализации и тестирования.

В настоящее время услугами вычислительных центров обработки данных (ЦОД) широко пользуются российские и иностранные компании с целью размещения своих научных и бизнес-приложений, что позволяет им избежать расходов на создание и поддержание функционирования собственных ЦОД. С другой стороны, владельцы ЦОД путем консолидации вычислительных ресурсов и систем хранения данных (СХД) способны снизить совокупную стоимость владения ИТ- инфраструктурой за счет обслуживания значительного количества клиентов, а также использования эффективных технических средств балансировки и распределения нагрузки, управления пересылкой данных в сети, интеграции нескольких территориально разрозненных ЦОД.

Существующие сетевые протоколы вычислительных ЦОД Fiber Channel, Infiniband, а также традиционный Ethernet, имеют ограниченные возможности по управлению трафиком и QoS. Усовершенствованные варианты протокола Ethernet - Converged Enhanced Ethernet и Cisco Data Center Ethernet включают расширения по управлению потоками на основе приоритетов, разделению пропускной способности, управлению перегрузками и логическим состоянием полос передачи данных, по обеспечению передачи без потерь, а также по одновременному использованию нескольких параллельных путей передачи данных между узлами. Основные недостатки данных решений - сложная децентрализованная схема управления потоками данных, основанная на множестве закрытых протоколов, значительная стоимость сетевого оборудования, сложность его расширения. Отдельно следует заметить, что данные решения используют реактивную схему управления потоками, когда решения по коммутации принимаются во время передачи потока.

Весьма перспективным направлением технологий вычислительных ЦОД является использование программно-конфигурируемых сетей (ПКС - Software Defined Network). Принципы ПКС впервые возникли в исследовательских лабораториях Стэнфорда и Беркли, и в настоящее время развиваются в рамках консорциума Open Network Foundation и европейского проекта OFELIA. Известен положительный опыт компаний Google и Amazon по внедрению ПКС в ЦОД.

В основе подхода ПКС лежит возможность динамически управлять пересылкой данных в сети с помощью открытого протокола OpenFlow. Все активные сетевые устройства объединяются под управлением сетевой операционной системы (СОС), которая обеспечивает приложениям доступ к управлению сетью. Сетевые контроллеры могут быть централизованными, использовать общие абстракции для пересылки пакетов.

За счет управления пересылкой данных в сети использование ПКС в ЦОД позволяет реализовать схемы одновременной многопутевой передачи данных, управление потоками на основе приоритетов, виртуализацию сети, обеспечить QoS, эффективно распределить нагрузку на сеть. Открытость стандарта OpenFlow и вынесение логики управления в отдельный контроллер упрощает программное и аппаратное обеспечение активного сетевого оборудования, что позволит в будущем производителям снизить его стоимость, а, следовательно, уменьшатся затраты на создание ЦОД. Централизация и открытость средств управления ПКС позволяет гибко и эффективно адаптировать работу ЦОД под возникающие потребности бизнеса, что ускоряет внедрение инноваций и обеспечивает конкурентоспособность компаний.

В настоящее время отсутствуют решения на основе ПКС для вычислительных ЦОД, направленных на управление потоками данных вычислительных задач с целью их топологической локализации и снижения сетевой конкуренции между ними, что позволит повысить эффективность работы распределенного вычислительного ЦОД.

Наличие потребности компаний в создании эффективных распределенных вычислительных ЦОД, включающих СХД, на основе ИКС, перспективный характер технологии ПКС, а также отсутствие готовых решений в этой области являются существенными факторами, определяющими актуальность изучения ПКС и получения практических навыков работы с ними.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >