Che cos'è Wide Area Network (WAN): esempi di reti WAN live

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Tutto quello che c'è da sapere sulla progettazione di reti WAN (Wide Area Network):

In questo Serie di formazione in rete , abbiamo imparato tutto Modello TCP / IP nel nostro precedente tutorial.

Questo tutorial spiegherà tutto sulla WAN in dettaglio insieme agli esempi.

Wide Area Network (WAN) è una rete di telecomunicazioni che si sviluppa su una vasta area geografica con uno scopo primario di rete di computer. Una rete WAN collega diverse reti LAN di piccole aree locali e MAN.

Per costruire la rete WAN, è necessaria una combinazione di vari dispositivi di rete come bridge, switch e router.

La rete WAN più conosciuta è Internet. La rete WAN copre città, stati, paesi e persino continenti. La WAN può essere una rete pubblica o una rete privata.

Cosa imparerai:

• Panoramica della progettazione della rete WAN
  • Preoccupazioni per il design
• Tecnologie di rete WAN
  • # 1) Commutazione del circuito
  • # 2) Commutazione di pacchetti
• Topologie di rete WAN
  • Componenti del modello di progettazione di base
• Esempi live di reti WAN
  • Progettazione WAN per la connettività di più uffici
  • Conclusione
  • Lettura consigliata

Panoramica della progettazione della rete WAN

Poiché la rete è distribuita su lunghe distanze, sono necessari mezzi di trasmissione affidabili e veloci con un'elevata larghezza di banda, quindi il cavo in fibra ottica viene utilizzato principalmente per la connettività WAN. La tecnologia di commutazione utilizzata nella WAN include la commutazione di circuito e di pacchetto a seconda dell'architettura di rete.

Le reti WAN sono progettate in modo tale che la sede centrale dell'impresa sarà collegata alle filiali e al data center centralizzato con connettività Internet a tutti gli utenti finali, se rilevanti.

In questo tutorial, esploreremo gli aspetti di progettazione delle reti WAN con il significato dei collegamenti STM nella tecnologia WAN.

Preoccupazioni per il design

• La rete dovrebbe essere progettata in modo tale che l'architettura complessiva progettata dovrebbe essere conveniente e nel rispetto del budget.
• I collegamenti utilizzati per la connettività dovrebbero essere affidabili e protetti. Fornendo la protezione, se un collegamento si guasta, la rete sarà ancora attiva utilizzando il collegamento di protezione.
• La velocità di trasmissione complessiva della rete dovrebbe risultare migliore e il ritardo dei pacchetti dovrebbe essere il minimo possibile.
• La rete dovrebbe essere progettata in modo tale che ci dovrebbero essere interferenze minime, jitter e perdita di pacchetti.
• L'obiettivo di base di una rete ben progettata è fornire i dati all'host di destinazione dall'host di origine utilizzando il percorso più breve.
• I componenti forniti nella rete dovrebbero essere ben utilizzati e gestiti correttamente.
• È necessario utilizzare un potente sistema firewall per fornire una trasmissione affidabile e sicura.
• La topologia di rete, le modalità di trasmissione, la politica di instradamento e gli altri parametri di rete dovrebbero essere scelti in base al tipo e alle necessità del sistema da implementare.

Tecnologie di rete WAN

Ci sono due tecnologie utilizzate nella progettazione della rete WAN.

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Di seguito le classificazioni:

1. Commutazione del circuito: L'esempio di commutazione del circuito include DWDM, SDH o TDM.
2. Commutazione di pacchetto: Il tipo di commutazione include ATM, frame relay, commutazione di etichette multiprotocollo (MPLS) e IPV4 o IPV6.

# 1) Commutazione del circuito

È il metodo per utilizzare un sistema di rete di comunicazione in cui viene stabilito un canale di comunicazione dedicato tra i due nodi comunicanti durante il processo di comunicazione. Il canale o il circuito è stato dotato di una larghezza di banda dedicata durante tutto il processo di comunicazione.

SDH e DWDM le tecnologie utilizzano la commutazione di circuito per la comunicazione.

Considera ilEsempiodi un'impresa di test del software , con il centro di ricerca e sviluppo a Bangalore mentre la sede centrale è a Mumbai e le filiali rispettivamente a Chennai, Hyderabad e Pune.

Ora la necessità dell'impresa è quella di collegare tutti gli uffici tra loro insieme alla sede centrale a Mumbai. Il data center dovrà inoltre essere collegato direttamente alla sede centrale.

Poiché tutti i test e lo sviluppo vengono eseguiti presso l'ufficio di Bangalore, il collegamento deve essere protetto e deve essere affidabile e sicuro. La dimensione dei dati scambiati tra questi collegamenti sarà di dimensioni molto grandi e potrebbe essere una quantità molto grande di dati che fluirà contemporaneamente tra questi collegamenti WAN.

Pertanto, tenendo a mente tutti questi punti, si consigliano collegamenti STM doppi a larghezza di banda e capacità elevata per la connettività tra tutte le città e il centro di ricerca e sviluppo dell'azienda.

Naturalmente, la fibra ottica viene utilizzata come mezzo di trasmissione e utilizziamo collegamenti STM per la connettività su fibra.

Modulo di trasporto sincrono (STM):

21 E1 (flusso a 2 Mbps contenente 30 canali voce / dati) vengono combinati per formare un VC (Virtual Container). 3 numeri di VC vengono combinati per formare un modulo STM-1 contenente 63 E1.

I collegamenti STM hanno larghezze di banda diverse. Quello di base è STM-1 ed è il primo livello della gerarchia digitale sincrona. Offre una larghezza di banda di 155 Mbps. Se aggiungiamo quattro STM-1 insieme, diventa STM-4 che offre una larghezza di banda di 622 Mbps.

Inoltre, 4 numeri di STM-4 vengono combinati per formare STM-16 che occupa circa 2,5 Gbps di larghezza di banda e quindi 4 numeri di STM-16 vengono combinati per formare STM-64 che occupa circa 10 Gbps di larghezza di banda.

Questi sistemi SDH sono molto eleganti nel design e occupano anche meno di un decimo dello spazio occupato dai sistemi PDH. Inoltre, il fabbisogno energetico è notevolmente inferiore qui.

Se hai bisogno di una larghezza di banda ancora maggiore di questa, dobbiamo utilizzare i sistemi DWDM che si presentano sotto forma di configurazioni 4/8/16 o 32 lambda. Ogni lambda è in grado di trasportare qualsiasi quantità di larghezza di banda a partire da PDH o STM-1 a STM-64 a seconda della complessità e del costo che siamo in grado di sostenere secondo le nostre necessità.

Il Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) è una tecnica di multiplexing che combina un numero di flussi di dati di diverse dimensioni, ad esempio segnali portanti ottici di diverse lunghezze d'onda (colore o lambda) della luce laser, su una singola fibra ottica.

DWDM consente la comunicazione bidirezionale e la moltiplicazione della capacità del segnale.

Il frame STM-1 viene trasmesso esattamente in 125 µs , pertanto, ci sono 8.000 frame al secondo su un sistema a 155,52 Mbps. Il frame STM-1 è costituito da overhead e puntatori più un carico utile di informazioni.

Le caratteristiche principali del telaio sono le seguenti:

Le informazioni sul carico utile da inoltrare hanno un frame VC-4.

La sezione sopra la testa è l'intestazione del frame che è ulteriormente suddivisa in:

1. RSOH (sezione rigeneratore sopra la testa): Questa sezione conduce l'allineamento del frame, il rimescolamento e la regolazione della linea di trasmissione che include principalmente la rigenerazione dei segnali deboli ed esamina i problemi di errore.
2. MSOH (sezione multiplexer sopra la testa): Questa sezione gestisce la trasmissione tra i punti in cui AUG ( Esempio: AU-4) è montato e smontato. Supervisiona la sincronizzazione della sezione multiplex, la comunicazione dello stato e l'esame degli errori.
3. Puntatore AU-4 (unità amministrativa): Il carico utile (VC-4) non è in una situazione di fase adattata rispetto al telaio (inquadratura dinamica) e il puntatore fornisce la situazione del carico utile rispetto al telaio. Possiamo equalizzare la differenza di fase e la velocità tra VC e carico utile con una modifica del puntatore.
4. AU-4 PTR (puntatore): Punta al primo byte del frame VC-4 (byte VC-4 POH J1).

Il frame STM viene trasmesso in modo seriale continuo: byte per byte e riga per riga.

Un flusso di segnale PDH di 140 Mbps è mappabile direttamente al frame VC-4.

I parametri principali del telaio sono i seguenti:

Tempo di frame: 125 µs

Il frame è composto da 9 righe e 270 byte per riga.

9 x 270 x 8 x 8000 = 155520000 bit al secondo

| | + + frame / sec (tempo di frame: 125 µs)

| | |

| | + un byte = 8 bit

| ci sono + 270 byte in una riga

+ numero di righe nel frame

Il frame è composto da 2430 byte (ottetti).

Il carico utile è costituito da 2349 byte (ottetti).

L'overhead è costituito da 81 byte (ottetti).

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Le caratteristiche di cui sopra della gerarchia SDH per la trasmissione lo rendono più adatto per i mezzi di trasmissione per alta velocità e larghezza di banda elevata per una comunicazione a lunga distanza affidabile e sincrona.

# 2) Commutazione di pacchetti

La commutazione di pacchetto è una sorta di processo di commutazione in cui i dati vengono inviati in una rete sotto forma di pacchetti.

Il grosso pezzo di dati viene prima suddiviso in piccoli dati di lunghezza variabile chiamati pacchetti. Quindi questi vengono inviati tramite i mezzi di trasmissione. Alla fine della destinazione, questi vengono riassemblati e consegnati all'ospite destinato.

Non è richiesta alcuna preimpostazione del collegamento in questo metodo. La trasmissione dei dati è veloce e la latenza di trasmissione è minima. La commutazione di pacchetto distribuisce l'archivio e inoltra la procedura per l'instradamento dei pacchetti. Ciascuno dei pacchetti ha sia un indirizzo di origine che un indirizzo di destinazione attraverso il quale può raggiungere la destinazione seguendo vari percorsi.

Se c'è congestione a qualsiasi livello di hop, il pacchetto seguirà un percorso diverso per raggiungere la destinazione. Se il ricevitore scarta i pacchetti di dati, possono essere ritrasmessi di nuovo.

La commutazione di pacchetto è di due tipi, ad es. Commutazione orientata alla connessione e senza connessione .

(io) Commutazione senza connessione : In streaming video, giochi online, TV online, Internet ecc., La commutazione di pacchetto senza connessione viene utilizzata come se alcuni dei pacchetti venissero persi durante la trasmissione, non influisce molto sui dati complessivi.

(ii) Switching orientato alla connessione : In Fattura e trasmissione dati, viene utilizzata la commutazione di pacchetto orientata alla connessione.

IPV4 e IPV6 sono alcuni tipi comuni di metodi di commutazione di pacchetto.

Topologie di rete WAN

Esistono diversi tipi di topologie di rete utilizzate nei sistemi di rete. Tuttavia, quelli più comunemente utilizzati per scopi WAN sono le topologie a doppio anello e mesh.

Poiché i sistemi WAN sono fisicamente situati a centinaia di chilometri di distanza, è molto importante che funzionino principalmente con la metodologia del collegamento di protezione al fine di evitare qualsiasi interruzione grave in caso di guasto del supporto o del dispositivo.

Quindi viene implementata la topologia a doppio anello, in cui ogni dispositivo di rete host è connesso tramite un altro provisioning connesso per ultimo al primo in entrambe le direzioni. Pertanto, in caso di taglio della fibra o guasto del dispositivo, il flusso di dati viene eseguito attraverso il collegamento di protezione mantenendo attiva la rete.

È conveniente e il cambio è molto veloce. Viene utilizzato principalmente nei sistemi di rete di telecomunicazione.

In una topologia mesh, ogni nodo è connesso tra loro con una topologia punto a punto. Viene utilizzato per volumi di traffico più elevati, come in Software MNC. Con la topologia mesh, è semplice coprire grandi aree e anche l'identificazione e il ripristino dei guasti sono facili. Offre un approccio più flessibile alle riconfigurazioni.

Componenti del modello di progettazione di base

I componenti del modello di progettazione di base nella rete WAN includono:

• La prima cosa è generare la topologia di rete secondo lo scenario dato dell'architettura della rete. Abbiamo discusso le topologie adatte per la rete WAN nel segmento sopra. Quindi prova a sceglierne uno in quanto giocherà un ruolo importante in una buona soluzione di design.
• Dopo aver selezionato la topologia, instradare il traffico verso la destinazione secondo l'algoritmo di instradamento più adatto.
• Il prossimo compito è determinare il traffico in uscita e in entrata in ogni nodo della rete. Vari tipi di formule matematiche vengono utilizzati per determinare il traffico. Dopo la stima del traffico, determinare la capacità di ciascun collegamento e assegnare la capacità a ciascun nodo e collegamento di conseguenza.
• Ora al livello successivo, dobbiamo identificare i tipi di ritardo nella rete e controllare i punti di ritardo. Inoltre, adottare misure e utilizzare tale metodologia, in cui possiamo ridurre al minimo il ritardo il più possibile. Il minimo è il ritardo, quindi la migliore sarà la soluzione di rete. I ritardi più comuni includono ritardi di instradamento e accodamento.
• Verificare l'affidabilità del modello di rete applicando vari test e caricando l'intera capacità della rete. Se la rete funziona bene, allora è un buon approccio altrimenti cambia l'approccio.
• Dopo aver eseguito tutti i test appropriati e aver completato tutti i tipi di attività di progettazione della rete, calcolare finalmente il costo del modello di rete. L'utilizzo ottimale degli elementi di rete è molto cruciale. Per aggiungere, il costo dovrebbe essere nel budget suggerito dal cliente.

Esempi live di reti WAN

Di seguito sono elencati alcuni esempi LIVE di reti WAN.

Esempio 1:

Sistema di prenotazione delle ferrovie indiane: Il sistema di prenotazione della ferrovia indiana, gestito dall'IRCTC, è un esempio di rete WAN. La rete in fibra ottica di fornitori di contenuti multimediali come RAILTEL, BSNL e TATA viene utilizzata con collegamenti STM-4 e STM-16 ad alta velocità e larghezza di banda per la connettività.

Poiché il collegamento STM fornisce una trasmissione sicura, sincrona e rapida per centinaia di chilometri, viene implementato nel sistema di prenotazione e collega l'intero paese su un'unica rete.

Esempio 2:

Rete UP-SWAN: La rete di area statale del governo UP è un esempio di progettazione della rete WAN che collega tutti i distretti e le città dello stato a tre distretti del nodo centrale - Lucknow, Gorakhpur e Varanasi rispettivamente e collega ogni nodo centrale tra loro con il collegamento STM-16 che funziona nella topologia a doppio anello.

Poiché i nodi principali sono collegati direttamente tra loro, qualsiasi dato, voce o video può essere scambiato tra loro facilmente in tempo reale. Inoltre, i collegamenti funzionano nel percorso principale e di protezione. Quindi, se la fibra si interrompe tra uno qualsiasi di essi, la rete sarà attiva e i dati con il flusso dal collegamento di supporto.

Tutti gli altri quartieri e città che sono anche collegati con collegamenti STM e DS3 a bassa capacità ai rispettivi nodi centrali in base alla regione di appartenenza. UP-SWAN è una rete live ed è gestita dalle tecnologie HCL e dal National Informatics Centre (NIC).

Esempio 3:

Rete MNC software: Le persone che lavorano nel campo del software e della tecnologia dell'informazione utilizzano anche la rete WAN per la connettività tra le sedi centrali e gli uffici regionali per condividere i dati e inserire i dati sul server centralizzato come strumento di test del software o qualsiasi altro strumento che può essere accessibile agli host finali secondo i diritti concessi dagli amministratori IT.

L'organizzazione può connettersi tramite router e switch e utilizzare la commutazione di pacchetto invece della commutazione di circuito come tecnologia di trasmissione.

Poiché scambiano solo dati, immagini o video tra la sorgente e la destinazione e non la voce, non è necessario spendere soldi per i collegamenti STM. Possono utilizzare le tecnologie IPV4 o IPV6, l'ultima e famosa tra i software per la connettività.

Progettazione WAN per la connettività di più uffici

Il diagramma sopra mostra il progetto WAN per la connettività della sede centrale, ovvero l'ubicazione principale di un ufficio con i suoi uffici finali regionali e remoti. La sede dell'ufficio regionale può essere una grande città e, a sua volta, possono essere collegati vari distretti. Considerando che l'ufficio del sito remoto è un particolare sito o ufficio.

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Se il numero di posizioni del sito remoto da collegare è solo poche centinaia, non è necessario utilizzare il router per questo, ma se il conteggio del sito è in migliaia, allora abbiamo sicuramente bisogno di un router con collegamenti WAN ad alta velocità.

Progettazione WAN dell'estremità remota: Il processo di progettazione per l'estremità remota è semplice. Abbiamo solo bisogno di un router e uno switch all'estremità remota.

Lo switch è collegato al dispositivo finale come un PC o un server. Per la connettività tra Router e Switch, utilizziamo un collegamento Ethernet ad alta velocità noto come Gigabit Ethernet che fornisce la velocità di 1 gigabit.

Utilizziamo un semplice collegamento DS3 per la connettività tra il PC e lo switch poiché non vi è alcun onere del routing dei dati su questi due dispositivi. Funzionano solo sul livello 1 e sul livello 2. Il collegamento DS3 fornisce la velocità di 45 Mbps. Non è necessario il collegamento di protezione a questo livello.

Progettazione WAN regionale: La connettività tra il Router 1 situato in un sito remoto e il Router 2 situato presso l'ufficio regionale è realizzata con alta velocità e larghezza di banda elevata STM-4 dual-link fornisce una larghezza di banda di 601,3 Mbps.

Il doppio collegamento implica che due collegamenti STM-4 siano stabiliti tra di loro per fornire ridondanza. Se un collegamento non riesce a causa di alcuni motivi, l'altro si assumerà il carico e la connettività rimarrà attiva.

Anche in questo caso viene utilizzato un collegamento Gigabit Ethernet per collegare il router allo switch. A questo livello, per la connettività vengono utilizzati due switch che funzionano in modalità master e slave e forniscono ridondanza alla rete. Questi due sono collegati tra loro tramite un cavo patch sulla porta Ethernet, che fornisce un collegamento ad alta velocità.

Il router è connesso con entrambi gli interruttori. La progettazione viene eseguita tenendo presente che se a causa di traffico intenso o qualsiasi altro guasto se uno switch smette di funzionare, il flusso di dati rimarrà continuato tramite un altro switch. I dispositivi finali sono collegati con uno Switch con un collegamento DS3.

Posizione principale WAN Design: Nella posizione principale, vengono distribuiti doppio router e scenario di connettività dual-link. Poiché la posizione principale dell'azienda trasporta un traffico enorme, vengono utilizzati due collegamenti STM-16.

Si prega di notare qui che il collegamento STM è basato su fibra multimediale in leasing e dovremmo prendere in affitto i supporti per la connettività dello stesso collegamento con due diversi fornitori di media sempre. Allo stesso modo, prendi un supporto da RAILTEL o un altro da TATA, e così facendo renderemo la nostra rete più riluttante ed efficiente.

Anche in questo caso viene utilizzato il design a doppio interruttore ed entrambi i router sono collegati con entrambi gli interruttori sul collegamento Ethernet. I server e i PC sono collegati tramite uno switch rispettivamente sui collegamenti Ethernet e DS3.

Flusso di traffico: L'utente finale dall'estremità remota desidera inviare alcune informazioni sotto forma di dati al sito dell'ufficio principale. Qui, lo switch all'estremità remota indirizzerà i dati al router per la trasmissione verso l'ufficio centrale.

Il router 1 instraderà i dati attraverso il collegamento STM al router 3, bypassando il router intermedio 2. Ora i dati vengono consegnati all'host di destinazione con l'aiuto di uno Switch mentre esegue l'ARP e fornisce l'indirizzo MAC di destinazione del ricevitore.

Il caso di errore di collegamento: Come mostrato nella figura sopra, se un collegamento tra Router 1 e Router 2 fallisce, il traffico fluirà attraverso il collegamento di protezione.

Allo stesso modo, nella posizione principale, se lo Switch 3 non è in grado di fornire i dati a un ricevitore o se è occupato, i dati vengono instradati attraverso lo Switch 4 poiché entrambi sono collegati tra loro. Pertanto, il guasto del collegamento o del dispositivo a qualsiasi estremità non influirà sulle prestazioni complessive della rete.

Conclusione

Abbiamo appreso i concetti di progettazione di base delle reti WAN insieme all'importanza dei collegamenti SDH nella progettazione WAN. Qui vengono anche spiegati esempi dal vivo di sistemi che utilizzano la tecnologia WAN per i sistemi di rete.

Essendo un tester di software è importante comprendere l'importanza dei collegamenti STM ad alta velocità e larghezza di banda elevata nel campo del software e della tecnologia dell'informazione. Il sistema di comunicazione è diventato più affidabile, veloce ed economico utilizzando i sistemi WAN.

Abbiamo anche analizzato la struttura di progettazione WAN per la connettività di più uffici nella rete attraverso un semplice esempio.

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