История появления программно-коммутируемых сетей

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 9Следующая ⇒

В это трудно поверить, но в интернете все еще используются протоколы, которые появились в конце 60-х годов прошлого века, то есть они уже устарели и не всегда способны адекватно и эффективно реагировать на новые потребности. Увеличение количества и разнообразия мобильных устройств, развитие разных технологий беспроводной связи привели к тому, что число их пользователей превысило число пользователей сетей с фиксированной связью, что, в свою очередь, требует увеличения пропускной способности каналов связи — объем мобильного трафика растет в геометрической прогрессии, а виды трафика становятся все более разнообразными.

Развитие микропроцессорной техники и телекоммуникаций привело к тому, что на данный момент на каждого человека приходится около 40 чипов, однако появляются новые сетевые устройства, и внесение любых изменений в их конфигурации трудоемко, дорого и практически невозможно без привлечения производителя.

Увеличение разнородности и количества контента, развитие сервисов и масштабов их охвата привели к изменению модели организации вычислений- на место клиент-серверной архитектуры пришли ЦОД и облака, а файловые системы и базы данных модифицировались в сети хранения данных. Объем трафика в Интернете за последние 5 лет вырос втрое, а нынешние темпы увеличения пропускной способности сети не в состоянии удовлетворять растущие потребности пользователей. Начиная с 2007 года, темпы роста пропускной способности сетей во всем мире каждый год составляли около 60%, но исследования специалистов IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers - Институт инженеров по электротехнике и электронике) показывают, что пропускную способность каналов связи нужно увеличивать в 2 раза каждые 2 года.

Вместе с ростом количественных показателей нагрузки на сети усложнилась задача управлением сети. Сети строятся на базе устройств, постоянно усложняющихся, так как вынуждены поддерживать все больше протоколов, на сегодняшний день, число активно используемых протоколов и их версий превысило 600, одновременно используя закрытые (проприетарные) интерфейсы. В таких условиях провайдеры не могут быстро вводить новые услуги, а производители сетевого оборудования не могут оперативно усовершенствовать свои изделия для удовлетворения требований заказчиков. Следовательно, управление и поддержка сложной сетевой инфраструктуры стали искусством, а не инженерией, что отчасти доказывается ростом числа сетевых вирусов, атак и других угроз, которые свидетельствуют о том, что тема безопасности до сих пор не имеет надежных решений.

В 70–80-е годы в СССР велись работы над собственными стандартами и средствами построения сетей. Чаще всего они были несовместимы со стандартами, которые принимались тем, что позднее стало Интернет Сообществом, в результате в стране не возникло своего производства сетевого оборудования. Это привело к тому, что отечественные телекоммуникационные инфраструктуры строятся на основе зарубежных средств, а, следовательно, управление инфокоммуникационными сетями в России возможно лишь настолько, насколько это позволяют изделия зарубежных производителей.

Можно выделить следующие проблемы современных компьютерных сетей: [1]

1) научно-технические: невозможно контролировать и надежно предвидеть поведение таких сложных объектов, как глобальных компьютерных сетей

2) экономические: сети затратные, сложные и требуют для обслуживания высококвалифицированных специалистов

3) проблемы развития: в архитектуре современных сетей есть существенные барьеры для создания и экспериментирования новых сервисов.

В середине 90-х, когда был пик развития Интернет, самой значимой проблемой была скорость передачи данных по сети. Важнее всего было то, насколько быстро можно было передать большую базу данных или скачать файл видеофильма с сервера. В середине 2000 годов, с появлением приложений, которые работали в реальном времени (IP-телефония, видеоуслуги), актуальным стал параметр «качества услуг» QoS (Quality of Service). Тут же возникли проблемы: для голоса большое значение имеет задержка передачи пакетов (при задержке более 50 мс разговор становится некомфортным). Однако, процент потери пакетов для голоса не важен, речь вполне различима даже при потере 5% пакетов. Но для видеоуслуг все наоборот – 5% потерянных пакетов значительно ухудшит качество видео, а задержка пакетов для видеовещания не очень важна, а иногда даже используется для повышения качества.

Необходимо было вводить технологии «инжиниринга трафика» ТЕ (Traffic Engineering), с целью обеспечить приоритет передачи пакетов по протоколу SIP перед пакетами, передаваемых по протоколу FTP.

На кризис компьютерных сетей ответом стало появление принципиально нового подхода к их построению - программно-коммутируемые сети.

Теоретически, SDN дает возможность абсолютной гибкости в управлении трафиком, легкая балансировка трафика без задействования отдельной «железки». Но у SDN есть три больших проблемы, которые решают все разработчики:

1) Транспорт от контроллера до коммутаторов,

2) Стыковка с традиционной сетью,

3) Безопасность сети.

В 2007 г. Мартину Касадо, Нику МакКьоуну и Скотту Шенкеру, специалистам из университетов Беркли и Стэнфорда, необходимо было создать тестовую среду для экспериментов с новыми сетевыми протоколами. Было принято решение задействовать уже имеющуюся университетскую сеть, так как строить отдельную сеть было дорого.

С чего же начались исследования? Было сделано предположение, что есть возможность в компьютерных сетях разделить функции управления и передачи данных.

Рис. 1. Обработка и передача данных в коммутаторе Ethernet.

При передаче данных коммутатор Ethernet подает запрос к таблице коммутации. И потом на основании полученной информации коммутационная матрица осуществляет дальнейшую обработку и передачу данных на целевой исходный порт.

В обычном коммутаторе Ethernet одновременно реализуются и управление, и передача данных. Уровень передачи данных представлен таблицей коммутации и коммутационной матрицей, а уровень управления данных – встроенным контроллером. Контроллер обладает интеллектуальными функциями, которые позволяют контроллеру самому принимать решение о передаче данных на основе информации о структуре сети. Но управлять принятием решения нельзя – возможно только конфигурировать контроллер, задавая определенные наборы правил и приоритетов. Это сильно ограничивает функциональность коммутатора и всей сети. Так, чтобы организовать связь «каждый с каждым» в такой сети, необходимо будет сетевое устройство третьего уровня – маршрутизатор.

В университетской сети с помощью прообраза SDN были выделены ресурсы для испытаний. Затем они организовали компанию Nicira, на основе которой началась разработка платформы в сфере виртуализации сетей (network virtualization platform, NPV).

В июле 2012 года крупнейший американский производитель программного обеспечения для виртуализации VMvare купила компанию Nicira за 1, 26 млрд. долларов.

Ник МакКьоун и Скотт Шенкер входят в наблюдательный и технический советы при российской организации, занимающейся вопросами разработки и развития программно-коммутируемых сетей - Центр Прикладных Исследований Компьютерных Сетей.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒