Учебная работа. Статья: Модернизация Интернета — путь увеличения числа пользователей IPv4 в 1000 раз

(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)

Загрузка...

Учебная работа. Статья: Модернизация Интернета — путь увеличения числа пользователей IPv4 в 1000 раз

Модернизация Веба — путь роста

числа юзеров
IPv
4 в 1000 раз

Сергей Закурдаев,

независящий эксперт

В истинное время Веб признана главным информационным ресурсом при переходе к Информационному обществу, все юзеры которого (потенциально это практически все обитатели Земли) должны будет иметь, независимо от места жительства, возможность связи с хоть каким иным юзером, и также выполнить доступ ко всем публичным информационным ресурсам.

Число юзеров веб ограничено, до этого всего, длиной IP-адреса (32 бит), также наличием разных сетей: 126 сетей Класса А по 16 777 124 IP-адреса, 16 382 сетей Класса В по 65534 IP-адреса и 2097150 сетей Класса С по 512 IP-адресов,

При всем этом 76% IP-адресов употребляются в США (Соединённые Штаты Америки — компании США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке) являются обладателями сетей Класса А и, естественно, не могут применять IP-адреса в полном объеме. (По оценке профессионалов число доступных IP-адресов быть может исчерпано уже в 2011г.).

В истинное время число обитателей Земли превосходит 6 миллиардов., вследствие этого функционирование Информационного общества в дальнейшем на базе веб будет затруднено, потому уже много лет стоит вопросец о его модернизации.

При всем этом главным условием модернизации Веба, с целью сохранения вложенных многомиллиардных инвестиций, обязано быть требование сохранения его инфраструктуры, — опорной сети (backbone), состоящей из огромного количества маршрутизаторов, связанных меж собой каналами связи и функционирующих по протоколам маршрутизации на базе стека протоколов TCP/IP.

Это может быть создать с учетом того, что в абонентских сетях Ethernetиспользуется двухступенчатая система адресации: это выделенный данному юзеру сетевой IP-адресок (32 бит), связанный с местом нахождения его компа в сети, который временно связывается с физическим МАС-адресом (48 бит) сетевой карты (NIC) абонентской компа сети Ethernet, что отражается в ARP-таблицах, создающихся на базе протокола ARP (AddressResolutionProtocol) и находящихся в любом узловом компе веб.

Отсюда видно, что существует возможная возможностью роста числа юзеров веб методом использования адресации компов в сети Ethernet лишь физически а для маршрутизации в веб применять один (групповой) IP-адрес, который будет предоставлен каждой Локальной Сети Новейшего Поколения (ЛСНП).

При всем этом сети всех Классов (А,В и С) Веба также могут стать опорными сетями
, в каких будут реализованы все имеющиеся протоколы маршрутизации для объединения всех ЛСНП (рис.1).

Современные локальные сети уже выполнили переход к стопроцентно коммутируемым сетям на базе коммутаторов (что стопроцентно исключило коллизии) и были организованы для работе по схеме «клиент-сервер», но, сама структура сети все еще не была оптимизирована для данной работы и добивалось внедрения процедур управления потоком (эталон 802.3х).

В процессе сотворения Локальных Сетей Новейшего Поколения (ЛСНП) будет осуществлен переход к хорошему варианту организации сети по схеме «клиент – сервер», когда любому юзеру быть может предоставлен выделенный дуплексный канал Ethernetс выбором скорости передачи 1/10/100Мбит/с для связи с сервером (кластером серверов-лезвий) зависимо от типа реализуемых Информационных технологий (IT) в данной сети.

При всем этом могут быть организованы два режима работы:

— режим «клиент-сервер» для реализации информационных технологий (ИТ), соответственных предназначению данной локальной сети, в т.ч. реализации режима «видео по просьбе», также широкополосный доступ в веб,

— режим «клиент-сервер-клиент» для организации разных типов связей меж клиентами данной сети, в т.ч. видеосвязь меж 2-мя юзерами, видеоконференцсвязь меж выделенным кругом юзеров и видеовещание для всех юзеров.

Эти новейшие способности могут быть достигнуты методом использования новейшего класса устройств — семейства коммутирующих мультиплексоров (
патент РФ (Российская Федерация — одной стороны, мультиплексировать кадры Ethernet, поступающих к серверу по 10 дуплексным каналам со скоростью СМбит/с, в один дуплексный канал со скоростью передачи 10СМбит/с (где С = 1, 10, 100), а с иной стороны – коммутировать (ретранслировать) в 10 выходных каналов кадры Ethernet, поступающие по одному каналу от сервера, по их иерархическим МАС – адресам.

Все абоненты ЛСНП при помощи Сервера сумеют воплотить все виды информационных технологий, также обеспечить информационное взаимодействие друг с другом и защищенный доступ в Веб для реализации технологий VoIP и IPTV.

Масштабирование ЛСНП на 10/100/1000 абонентов достигается ее 3-х уровневой иерархической структурой: 10 абонентских компов соединяются с одним коммутирующим мультиплексором 1-го уровня (КМ1), дальше 10 КМ1 соединяются с одним коммутирующим мультиплексором 2-го уровня (КМ2), а 10 КМ2 — с одним коммутирующим мультиплексором 3-го уровня (КМ3), который, в свою очередь, соединяется с Сервером.

При всем этом употребляется МАС-адресок иерархической структуры: локальная часть (12 бит), состоящая из 3-х ступеней – тетрад (по 4 бит любая), привязана к местоположению абонентов в сети, а единая для всех адресов глобальная часть (46 бит) не обрабатывается в локальной сети.

В имеющихся коммутаторах, по любому порту организуются динамические таблицы МАС-адресов присоединяемых абонентских компов, а ретрансляция кадров в один из выходных портов осуществляется при помощи процессоров, специального ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств) и заказных микросхем (ASIC) по анализу МАС-адреса предназначения принятого кадра и таблиц МАС-адресов.

В коммутирующих мультиплексорах
(Рис.2)перечисленные выше составляющие и таблицы МАС-адресов отсутствуют, а ретрансляция кадров из входного порта делается в один из 10 выходных портов, номер которого определяется методом декодирования 4-х разрядного кода соответственной тетрады локальной части МАС-адреса предназначения принятого кадра (для КМ1 – значением первой тетрады, для КМ2 – 2-ой тетрады, для КМ3 – 3-ий тетрады), при всем этом мультиплексирование кадров восходящего (к Серверу) потока реализуются по дисциплине «Первым пришел — первым вышел» (FIFO), — и все эти процессы организуется помощью одной Интегральной Схемы с Программируемой Логикой — ПЛИС (FPGA).

Все это дозволяет воплотить работу коммутирующих мультиплексоров
по схеме «PlugandPlay» (Включил – и Заработало), что резко удешевляет и упрощает их работу, а само их создание быть может скооперировано в Рф в течение года.. (Подробности в статье: «Построение Локальных Сетей Новейшего Поколения в школах – 1-ый шаг на пути к Информационному обществу», размещена 19.03.2008г. на веб-сайте www.school-sector.relarn.ru).

Организация работы в ЛСНП лишь по схеме «клиент – сервер» дозволит применять в сети абонентское оборудование в виде «тонких клиентов», которые не считая понижения самой цены ПК (Персональный компьютер — компьютер, предназначенный для эксплуатации одним пользователем) (за счет отсутствия твердых дисков) добавочно обеспечит:

— высочайший уровень информационной сохранности с внедрением доп средств аутентификации (эл. жетонов, смарт-карт), что дозволит стремительно начать работу на любом рабочем месте,

— уменьшение расходов на администрирование системы (все опции осуществляются на одном рабочем месте),

— расходование существенно меньше эл. энергии, отсутствие шума, не всасывает пыль (отсутствие вентиляторов), при всем этом уже разработан одноплатный ПК (Персональный компьютер — компьютер, предназначенный для эксплуатации одним пользователем), совмещенный с обыкновенной клавиатурой.

Переход к ЛСНП быть может осуществлен также и методом модернизации имеющихся локальных сетей: при всем этом имеющиеся коммутаторы должны быть изменены системой коммутирующих мультиплексоров
, а сетевые интерфейсные карты (NIC) всякого ПК (Персональный компьютер — компьютер, предназначенный для эксплуатации одним пользователем) должны быть переведены в дуплексный режим работы и на каждой из их должен быть установлен ее новейший иерархический МАС-адресок при помощи специальной системы установок (что уже делается при построение неких имеющихся сетей).

Для работы в модернизированной Веб новейший (рис. 3) иерархический гибридный МАС-адресок (48 бит) абонентских компов будет состоять из 3-х частей: локальной части (12 бит), глобальной части– IP-адрес Сервера (32 бит) и служебной части (4бита).

Твердая привязка выделенного IP-адреса Сервера к определенному МАС-адресу компов ЛСНП дозволит исключить применение протокола ARP при подключению к Вебу, что, естественно, повысит эффективность доступа.

Подключение юзеров ЛСНП к Вебу будет обеспечиваться через , который будет связан с одним либо 2-мя (для надежности) маршрутизаторами Веба.

Имеющиеся маршрутизаторы обеспечивают выполнение 2-ух
параллельных действий: один — для подготовки маршрутных таблиц, который осуществляется при помощи протоколов маршрутизации, а 2-ой – для переадресации IP-дейтаграмм с входного порта на выходной на базе инфы этих таблиц,- с формированием новейшего кадра, на базе применяемого в веб протокола PPP (Point-to-PointProtocol).

В модернизированной Веб любой маршрутизатор должен будет добавочно воплотить 3-ий
параллельный процесс, — ретрансляцию кадров
Ethernet
c входного порта на выходной на базе маршрутных таблиц и IP-адреса, который находится в глобальной части гибридного МАС-адреса предназначения в кадре Ethernet.

Таковым образом, будет осуществлена передача кадра Ethernet (без конфигураций) через всю сеть Веб от Сервера-отправителя одной ЛСНП до Сервера-получателя иной ЛСНП и, в конечном счете, до компа пользователя-адресата.

Практически, предлагается весь имеющийся веб равномерно перевоплотить (без его остановки) в опорную сеть, которая дозволит прирастить число юзеров IPv4 в 1000 раз.