Сети Нового Поколения

Одной из основ правильной работы транспортной сети является маршрутизация, которая, в свою очередь, невозможна без правильно построенной системы адресации. В технологии дейтаграммной маршрутизации адресная информация тем более оказывается ценной, поскольку дейтаграммы передаются по индивидуальным маршрутам и, следовательно, в заголовке каждой дейтаграммы должна содержаться одна и та же адресная информация. В технологии современных транспортных сетей используются два уровня адресации: на канальном уровне адресация передается в кадрах Ethernet и называется адресацией уровня MAC (см. рис. 1.22); на сетевом уровне адресация передается в дейтаграммах IP (см. рис. 4.21). Уровень MAC . Адресное поле уровня MAC используется на канальном уровне для согласования работы оконечных устройств и подключения порта приемника к порту передатчика. С точки зрения функционирования транспортной сети как единого целого уровень адресации MAC имеет локальное значение. Кадры Ethernet , в которых передается в настоящее время более 90% трафика, содержат в себе информацию о портах источника и приемника, которая передается в виде МАС-адресов. Если между двумя портами возникает нарушение на уровне MAC -адресов, то соответствующие кадры уничтожаются. С этим нюансом технологии, в частности, связан тот факт, что тестовые шлейфы, привычные для эксплуатации систем передачи, в транспортных сетях NGN оказываются трудно реализуемыми. Для установления шлейфа нельзя только установить физическую перемычку с канала передачи на канал приема, поскольку одинаковые МАС-адреса в этом случае не позволят передать данные. Для правильной установки шлейфа необходимо использовать разные порты и программировать соответствующим образом адреса. Проходя через коммутатор Ethernet , кадр претерпевает изменения, его МАС-адресация полностью изменяется в соответствии с новыми данными о МАС-адресах нового направления.

Уровень IP . Адрес IP представляет собой очень важный элемент системы маршрутизации в транспортной сети. Очень часто рассмотрение IP -адресации делается в контексте исследования принципов работы Интернет поскольку все устройства современных сетей связи, вне зависимости от уровня принадлежности, имеют свои адреса IP . Все адреса IP имеют размер 32 бита, что создает адресное пространство, образующее более 4 млрд свободных адресов. Этого не хватает на всех жите-лей планеты, поэтому в настоящее время стандарт IPv4, использующий формат дейтаграммы рис. 4.21, пересматривается в пользу нового стандарта IPv6, который рассмотрен ниже. Поскольку размер адреса составляет 4 байта, исторически было принято отображать его в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками, по одному числу на каждый байт. Например, шестнадцатиричный адрес С0290614 записывается как 192.41.6.20. Все IP -адреса традиционно делятся на несколько классов: класс А, начинающийся с 0; класс В, начинающийся с 10; класс С, начинающийся с 110; класс D , начинающийся с 1110 и используемый для широковещательных рассылок данных; класс Е, начинающийся с 11110 и зарезервированный под будущие задачи использования сетей. Для каждого класса предусмотрена своя структура адресного поля, которая может быть найдена в [7] (рис. 4.23). Как следует из рисунка, для трех основных классов адресов, определяющих местоположение компьютера (хоста) в сети, адрес состоит из адреса сети и адреса хоста в сети. Таким образом создается двухуровневая адресация пользователей в транспортной сети. Различие IPv4 и IPv6. Использование нескольких классов адресов в формате IPv4 привело к тому, что общее количество возможных адресов в сети связи стало даже меньше максимально возможных 4 млрд. Но и в случае 4 млрд адресное поле IPv4 оказывается недостаточным для будущего развития технологии NGN . Революционная доктрина NGN

подразумевает изменение самих принципов связи. Вместо традиционных связей «человек-неловок» предусматривается связи «компьютер-компьютер». Как было показано в гл. 1 и 2, это приводит к ситуации, когда абонентами сети становятся не только люди, но и информационные ресурсы. Как следствие, еще в начале 90-х годов стало понятно, что адресного пространства IPv4 окажется недостаточно для обеспечения всех жителей планеты и новых информационных ресурсов соответствующими адресами. Решение было найдено в виде нового формата дейтаграммы IP , получившего название IPv6. Различия между форматом данных IPv4 и IPv6 представлены на рис. 4.24. Основные отличия нового протокола состоят в следующем:

• увеличился размер адресного поля до 16 байтов;
• упростился формат дейтаграммы;
• уменьшился размер таблиц маршрутизации и ускорилась обработка дейтаграмм новым поколением маршрутизаторов IP ;
• улучшены функции защиты данных, в протокол внесены функции аутентификации и шифрования;
• введены функции контроля качества услуг и контроля класса услуг, особенно критичные для трафика реального времени;
• упрощена работы вещательных и многоадресных рассылок данных;
• предусмотрена возможность изменения положения компьютера в сети без изменения его адреса (функции роуминга абонентов в пределах сети).

Процесс перехода от IPv4 к IPv6 оказался сложным и растянутым во времени. Архитектура протокола IPv6 подразумевала возможность сосуществования двух версий протокола в единой транспортной сети в течении долгого времени, что дало повод консерваторам не стремиться к быстрому внедрению IPv6. Некоторые оптимистичные прогнозы предсказывают переход па IPv6 за одно-два десятилетия, тогда как пессимистичные аналитики говорят, что этого не произойдет никогда. В то же время количество доступных адресов современного Интернет на основе IPv4 неуклонно сокращается, так что рано или поздно возникнет необходимость перехода к IPv6. К скорому переходу к IPv6 ведет и новая концепция перехода к ГИО, предложенная совсем недавно производителями компьютеров и бытовой электроники. В повой доктрине NGN предусматривается переход к от связей «компьютер-компьютер» к связям «процессор-процессор». В таком случае в мировую сеть будут подключена вся бытовая электроника современного дома. Вне зависимости от успеха новой доктрины «поющих кофемолок» в настоящее время именно эта доктрина предусматривает быстрый процесс занятия всех свободных IP -адресов и является главным стимулом к переходу к IPv6. Так что есть все основания ожидать скорой победы этого формата адресных полей.