Иерархическая модель сети cisco

Что такое уровень агрегации?

Трехуровневая иерархическая модель Cisco содержит три уровня: ядро, агрегация и доступ. Уровень ядра является основой сети. Он предлагает высокоскоростное соединение между различными устройствами уровня агрегации. Уровень распределения соединяет уровень доступа с уровнем ядра. Уровень доступа предоставляет начальные соединения с конечными пользователями.

Уровень агрегации (уровень распределения) — это интеллектуальный уровень в трехуровневой модели. Политики маршрутизации, фильтрации и QoS управляются на уровне агрегации. Устройства уровня агрегации также часто управляют отдельными WAN соединениями филиалов.

2 уровень – канальный (L2)

К сети кроме отправителя и получателя практически всегда подключены другие устройства. Второй уровень отвечает за процедуру адресации, т. е. передачу информации нужному пользователю. При поступлении на L2 биты конвертируются в кадры. В результате процедуры преобразования получаются фреймы с адресом отправителя и получателя. Готовые кадры отправляются далее.

MAC и LLC – два подуровня L2. На MAC-подуровне происходит присвоение MAC-адресов пользовательским устройствам. LLC проверяет правильность передаваемой информации и автоматически если исправляет при наличии нарушений. На этом уровне работают мосты, коммутаторы и другая аппаратура.

На рынке до сих пор встречаются коммутаторы второго уровня. Они работают с MAC-адресами и не способны обрабатывать IP-адреса. Для обеспечения маршрутизации внутри виртуальных локальных сетей потребуется коммутатор третьего уровня. Их также называют многослойными. Кроме работы с MAC такие устройства могут распознавать IP-адреса и проводить тегирование ЛВС.

Что такое модель OSI

Модель OSI (Open System Interconnection) полностью описывает, как работают сетевые устройства. Это набор инструкций (протоколов), которые помогают компьютерам обмениваться данными внутри локальных сетей и всего интернета.

Сама по себе модель OSI — не стандарт интернета, как, например, TCP/IP; её можно сравнить скорее с фреймворками в мире языков программирования: в OSI «из коробки» доступны разные веб-стандарты — UDP, HTTP, FTP, Telnet и другие.

Модель OSI включает семь слоёв, или уровней, — причём каждый из них выполняет определённую функцию: например, передать данные или представить их в понятном для человека виде на компьютере. Кстати, у каждого слоя — свой набор протоколов.

Слои ничего не знают о том, как устроены другие слои. Это называется абстракцией.

Семислойная модель OSIИзображение: Skillbox Media

Нижний слой отвечает за физическое представление данных, то есть за то, как данные передаются по проводам или с помощью радиоволн, а самый верхний отвечает за то, как приложения взаимодействуют с сетью.

Нижний слой оперирует такими понятиями, как «тип кабеля» или «тип коннектора», а верхний — такими, как HTTP или API.

Разница OSI и TCP/IP

Некоторые инженеры ошибочно предполагают, что модель OSI/ISO – это расширенная версия TCP/IP, но на самом деле такой подход не совсем верный. У этих моделей разное распределение межуровневых функций. В TCP/IP всего 4 уровня. На канальном уровне обмен данными осуществляется при помощи битов и кадров, а на сетевом с помощью пакетов. На транспортном уровне передаются сегменты и датаграммы. А на прикладном уровне происходит передача данных.

Прикладной уровень TCP/IP объединяет функции 3 уровней ОСИ: сеансового, представления данных и прикладного. Уровень доступа сетевой модели передачи цифровых данных охватывает физические и канальный уровни OSI. Сами службы тоже работают немного иначе. В TCP/IP со службами последовательности и подтверждения работает транспортный уровень. В OSI за это отвечает канальный уровень.

Считается, что при использовании TCP/IP инженер быстрее найдет неполадки в сети, т. к. диагностику проводят с самого нижнего уровня. Простейший пример поиска проблем на первом уровне – проверка целостности кабелей и их подключения к сетевой карте ПК.

Факторы, которые следует учитывать при выборе коммутаторов агрегации

Будь то двухуровневая сложенная корпоративная архитектура или трехуровневая сложенная корпоративная сетевая архитектура, вы должны четко понимать, какие функции необходимы для коммутаторов агрегации на уровне ядра или распределения

Принимая во внимание общие факторы, такие как тип порта, плотность порта и скорость порта, в следующем разделе будут рассмотрены функции, требуемые скоростью переадресации коммутатора и уровнем распределения. Ниже приведены контрольные факторы.

Функция уровня 3

Коммутатор агрегации всегда отвечает за обработку данных уровня 3. Трафик, генерируемый оборудованием уровня доступа, должен быть разделен на несколько VLAN, а коммутатор верхнего уровня должен обеспечивать функцию маршрутизации между VLAN, чтобы несколько VLAN могли обмениваться данными друг с другом. Поскольку уровень ядра выполняет сложные задачи пересылки трафика, для уменьшения рабочей нагрузки коммутатора уровня ядра используется коммутатор агрегации с функциями уровня 3.

Скорость пересылки

Скорость пересылки отражает пропускную способность коммутатора в виде чисел данных, обрабатываемых коммутатором в секунду, и является ключевым фактором, который следует учитывать при выборе коммутатора уровня распределения. Обычно скорость пересылки коммутатора уровня распределения выше, чем у коммутатора уровня доступа. Если скорость пересылки пакетов слишком низкая, коммутатор агрегации не сможет обеспечить полную скорость передачи данных.

Избыточность

Избыточность является важной проблемой, которую должны учитывать коммутатор агрегации. Для обеспечения большей доступности рекомендуется, чтобы коммутаторы агрегации поддерживали несколько источников питания с возможностью горячей замены

С резервными блоками питания, даже в случае сбоя одного блока питания, коммутатор агрегации может работать нормально, не влияя на сетевой трафик. В то же время источник питания можно заменить новым, а другой может работать как обычно.

Агрегирование каналов

Чтобы как можно быстрее перенаправить весь трафик, генерируемый из уровня доступа, на уровень ядра, коммутатор агрегации должен поддерживать агрегацию ссылок, чтобы повысить производительность сети, поддерживая баланс трафика между группами ссылок. Другая ключевая функция использования агрегации ссылок заключается в том, что в случае сбоя агрегация ссылок обеспечивает быстрое восстановление. В целом, агрегация ссылок является важным фактором, который необходимо учитывать как для повышения доступности, так и для обеспечения избыточности.

Политика безопасности

Стратегия безопасности должна быть принята на коммутаторах уровня распределения, чтобы предотвратить смешанный трафик через сеть и позволить другим проходить. Используя политики безопасности, такие как списки управления доступом (ACL), коммутатор распределения может идентифицировать типы трафика, которым разрешено обмениваться данными, и типы, которые не соответствуют правилам ACL, определенным на коммутаторе, тем самым обеспечивая безопасность всей сети предприятия.

QoS ёмкость

Настройка интеллектуального QoS необходима для эффективной пропускной способности сети. Поскольку многие пользователи отправляют различные типы трафика в локальной сети, развертывание коммутатора уровня распределения с поддержкой QoS будет считывать пакеты данных и определять приоритетность передачи в соответствии с политикой, чтобы важный трафик мог проходить первым. Это обеспечит передачу аудиоданных и видеоданных с достаточной пропускной способностью. FS S5800-48F4S коммутаторы хорошо подходят для роли корпоративных коммутаторов агрегации, поддерживающих возможности QoS, для повышения производительности сетевого трафика.

Послесловие

Надеюсь, теперь понятно почему большие корпоративные сети так сложно обслуживать
и почему администраторы из корпоративного сектора крайне косо смотрят на
использование неуправляемых коммутаторов на предприятиях любого уровня.

В качестве примера пользы подобного многократного дублирования могу привести
пожар на одном из наших объектов. На том обьекте было дублирование как сети, так
и серверов хранения данных. Так вот во время пожара у нас были видеоматериалы того
как произошло возгорание, как распространялся огонь по зданию, а так же температура
при которой начинали отключаться сервера в серверных.

Тэги: ИТ, Cisco

Отредактировано:2020-09-07 06:31:30

Примеры

Актерская сеть

На основе базы данных актеров, доступной на www.IMDB.com, сеть определяется Голливуд актеры, которые связаны друг с другом, если они оба появились в одном фильме, что приводит к набору данных из 392 340 узлов и 15 347 957 ребер. Как показали более ранние исследования, эта сеть демонстрирует безмасштабные свойства, по крайней мере, для высоких значений k. Более того, коэффициенты кластеризации, похоже, подчиняются требуемому закону масштабирования с параметром -1, что свидетельствует об иерархической топологии сети. Интуитивно понятно, что у актеров с одним исполнением коэффициент кластеризации по определению равен единице, в то время как актеры, снявшиеся в нескольких фильмах, вряд ли будут работать с одной и той же командой, что в целом приводит к уменьшению коэффициента кластеризации по мере роста числа со-звезд.

Языковая сеть

Слова можно рассматривать как сеть, если указать критерии связи между ними. Определение ссылок как внешнего вида как синонима в Мерриам-Вебстер словаря была построена семантическая сеть из 182 853 узлов с 317 658 ребрами. Как оказалось, полученная сеть слов действительно следует степенному закону в распределении степеней, в то время как распределение коэффициента кластеризации указывает, что лежащая в основе сеть следует иерархической структуре с γ= 3,25 и β=1.

Сеть веб-страниц

Путем сопоставления домена www.nd.edu была получена сеть из 325 729 узлов и 1 497 135 ребер, распределение степеней которых следовало степенному закону с γ_из= 2,45 и γ_в= 2.1 для внешних и внутренних градусов соответственно. Свидетельства того, что распределение коэффициентов кластеризации по закону масштабирования значительно слабее, чем в предыдущих случаях, хотя есть четко видимый паттерн спада в распределении C (k) Это означает, что чем больше ссылок в домене, тем меньше взаимосвязаны между собой веб-страницы, на которые есть ссылки.

Доменная сеть

В домен сеть, то есть Интернет на уровне автономной системы (AS), где административные домены считаются подключенными в случае, если есть маршрутизатор, который их соединяет, было обнаружено, что она включает 65 520 узлов и 24 412 каналов между ними и демонстрирует свойства масштаба -бесплатная сеть. Выборочное распределение коэффициентов кластеризации было аппроксимировано масштабной функцией С (к) ~ к−0.75 экспонента которого (в абсолютном выражении) несколько меньше теоретического параметра для детерминированных безмасштабных сетей.

Разница между иерархической сетью и моделью реляционной базы данных

Определение

Иерархическая модель — это структура данных, организованная в виде древовидной модели с использованием отношений родитель-потомок, а сетевая модель — это модель базы данных, которая позволяет нескольким записям связываться с одним файлом владельца. С другой стороны, реляционная модель — это модель базы данных для управления данными в виде кортежей, сгруппированных в отношения (таблицы).

основа

Иерархическая модель упорядочивает данные в древовидной структуре, в то время как сетевая модель упорядочивает данные в виде графа. Напротив, реляционная модель упорядочивает данные в таблицах. Следовательно, в этом главное отличие иерархической сети от модели реляционной базы данных.

отношения

Кроме того, важное различие между моделью иерархической сети и реляционной базы данных состоит в том, что, хотя иерархическая модель представляет отношение «один ко многим», модель сети представляет отношение «многие ко многим». Кроме того, реляционная модель может представлять как отношения «один ко многим», так и «многие ко многим»

гибкость

Кроме того, еще одно отличие между иерархической сетью и моделью реляционных баз данных заключается в их гибкости. Иерархическая модель менее гибкая, но сетевая модель и реляционная модель являются гибкими.

Заключение

Модели баз данных помогают упорядочить данные в базах данных СУБД. Основное различие между моделью иерархической сети и реляционной базы данных состоит в том, что иерархическая модель организует данные в древовидную структуру, а модель сети упорядочивает данные в виде графа, а модель реляционной базы данных — в таблицы.

5 уровень – сеансовый (L5)

Этот уровень модели OSI относится к «верхним». Здесь осуществляются операции с чистыми данными. Отвечает пятый уровень за поддержку связи во время сеанса или сессии. Он обеспечивает правильное взаимодействие между приложениями, позволяет синхронизировать разные задачи, обмениваться данными. Благодаря L5 происходит поддержка и завершение сеанса.

Сеанс состоит из запросов и ответов, направляемых между разными приложениями. Сеансовый уровень используется в ПО, удаленно вызывающих процедуры. Примером работы L5 служит видеовызов в Skype или прямой эфир на широкую аудиторию. Во время сеанса нужно обеспечить синхронизованную передачу аудио и видео всем участникам конференции. За это и отвечают протоколы пятого уровня.

3 уровень – сетевой (L3)

На этом этапе определяется путь передачи данных и вводится новое понятие маршрутизации. На L3 используется 2 типа протоколов: с установкой и без установки соединения. Первый тип протоколов отправляет данные, содержащие полную информацию об отправителе и получателе. Это нужно для того, чтобы сетевые устройства получили полные адресные сведения и правильно определили путь для маршрутизации данных. Пакет будет передаваться от одного маршрутизатора (роутера) к другому, пока не попадет получателю.

Но у протоколов, работающих без установки соединения, есть один существенный минус – не соблюдение порядка передачи данных. Пользователь получит сообщения от отправителя не так, как он их отправлял, потому что разные пакеты могут быть отправлены разными маршрутами. В этом случае, прежде чем информация попадет к пользователю, она обрабатывается на L4 транспортными протоколами.

При использовании протоколов с установкой соединения данные поступают пользователю в том порядке, в котором они были отправлены. Но при их использовании сам процесс отправки информации занимает больше времени. Активнее всего на L3 используется протокол ARP для определения MAC-адреса по IP. Он также осуществляет обратное преобразование уникального идентификатора сетевого оборудования в IP.

L1, L2, L3 относятся к уровням среды. Они отвечают за перемещение данных по беспроводным сетям, кабелям, сетевому оборудованию. Более высокие уровни (с L4 по L7) называют уровнями хоста. Они взаимодействуют с пользовательскими устройствами (ПК, смартфонами, планшетами) и отвечают за представление данных.

Иерархическая модель сети

(Сisco Hierarchical Network Model)

Рис 2. Иерархическая сетевая модель Cisco

Данная модель представляет сеть как модульную структуру, предлагая гибкость в конструировании сетей и упрощая поиск неисправностей. Иерархическая модель сети содержит три уровня:

Access layer. Уровень доступа.

Предоставляет пользователям сети доступ к сетевым устройствам. В сети кампуса обычно представлен LAN-коммутаторами, подключающими рабочие станции и серверы.

Distribution layer. Уровень распределения.

Объединяет сегменты уровня доступа. Изолирует проблемы в пределах одного сегмента. Предоставляет соединения основанные на политиках.

Core layer. Уровень ядра

Предназначен для очень быстрой коммутации пакетов. Соединяет сегменты уровня распределения. Должен обеспечивать высокую доступность и быструю адаптацию к изменениям в сети.

Рис 3. Иерархическая сетевая модель Cisco в кампусе

Рис 4. Иерархическая сетевая модель Cisco WAN

Такая модель может применяться к сетям с различными типами подключения, такими как LAN, WAN, WLAN, MAN и VPN.
На рисунке слева продемонстрирована эта модель, применённая к кампусу предприятия, а справа — к WAN. Иерархическая модель полезна для небольших сетей, но плохо масштабируется для крупных современных сетей. Следующая модель — композитная — предоставляет дополнительную модульность и функциональность.

Общие особенности сетевой модели

У сетевой модели OSI всего 7 уровней, расположенных в иерархическом порядке. Верхний седьмой уровень – прикладной, а нижний первый – физический. Сетевая модель была разработана ещё в 1975 году для описания архитектуры и работы сетей, передающих данные. В процессе отправки информации всегда участвует 3 элемента:

отправитель;
получатель;
отправляемые и получаемые данные.

Так видит отправку файлов по беспроводным и проводным сетям обычный пользователь. Процедуру отправки и получения данных детально описывает OSI. На первом уровне информация представлена в виде бит. На седьмом она становится данными. Когда информация из бит переходит в данные происходит декапсуляция. Обратное преобразование с седьмого на первый уровень называется инкапсуляцией.

Информация на каждом уровне представляется своими протоколами. Любой файл при отправке по сети проходит процесс инкапсуляции и декапсуляции. Рассмотрим более подробно уровни представления модели OSI.

Ядро сети (Core layer)

Самый верх иерархии представлен высокоскоростными и высокопроизводительными
оммутаторами. Обычно они снабжаются портами со скоростью 100 Гбит/сек и/или
40 Гбит/сек. Эти коммутаторы оснащены ререзвируемыми блоками питания с горячей
заменой. Основная цель этого слоя в том, чтобы максимально быстро передавать пакеты между
подсетями. Значит коммутатор должен быть не ниже Layer 3. И вторая основная цель состоит
в резервировании каналов. Значит необходима поддержка технологии EtherChannel.

У компании Cisco есть линейка коммутаторов под эти задачи. Это серия коммутаторов Nexus
от 2000 до 9000. Они отлично подходят для подобной задачи. Но есть и более
дешёвые варианты, например, Cisco Catalyst 6500.

Уровень агрегации (распределения), (Distribution)

По мере расширения часто приходится делить одну локальную сеть на несколько сетей уровня доступа.
Разделить локальную сеть на несколько сетей можно по-разному, на основе разных критериев, в том числе:

физическое местоположение;
логическая функция;
требования безопасности;
требования приложений.

Уровень распределения соединяет эти независимые локальные сети и контролирует обмен трафиком. Он отвечает за то, чтобы трафик между узлами локальной сети оставался локальным. Наружу передается только трафик, направленный в другие сети. Кроме того, уровень распределения может фильтровать входящий и исходящий трафик в целях безопасности и управления.
Сетевые устройства уровня распределения призваны связывать не отдельные узлы, а сети. Отдельные узлы подключаются к сети через устройства уровня доступа, например, коммутаторы и концентраторы. Устройства уровня доступа связываются друг с другом через устройства уровня распределения, например, маршрутизаторы.
Тут происходит маршрутизация пользовательского трафика между сетями VLAN’ов и его фильтрация на основе ACL. На этом уровне описывается политика сети для конечных пользователей, формируются домены broadcast и multicast рассылок. Также на этом уровне иногда используются статические маршруты для изменения в маршрутизации на основе динамических протоколов. Часто применяют оборудование с большой ёмкостью портов SFP. Большое количество портов обеспечит возможность подключения множества узлов уровня доступа, а интерфейс SFP предоставит выбор в использовании электрических или оптических связей на нижестоящий уровень. Также рекомендуется объедение нескольких узлов в кольцо.
Часто применяются коммутаторы с функциями маршрутизации (L2/3) и с принципом настройки: VLAN каждого сервиса на один узел уровня Access.