Узел доступа с применением VLAN и ограничения полосы пропускания (Shaping)

Введение. Постановка задачи.

  Методика, о которой пойдет речь далее, может применяться как в небольших частных сетях, подключенных к каналу в интернет, так и в сложных IP сетях, объединяющих несколько каналов доступа и множество групп пользователей, имеющих несвязанные информационные системы.

  Одна из первых проблем, с которой сталкивается администратор системы обеспечения доступа потребителей в интернет, это необходимость изоляции аппаратуры клиентов друг от друга с одновременным предоставлением доступа к единому каналу доступа в интернет всем потребителям. При этом, как правило, все клиенты работают в рамках единой структурированной кабельной системы (СКС). Сетевая аппаратура каждого потребителя услуг интернет не должна испытывать влияния аппаратуры других потребителей на сетевом уровне.

  В случае если потребителей не более 3-х, то поставленная задача, решается элементарно путем установки нескольких сетевых адаптеров в PC маршрутизатор на базе *NIX совместимой ОС и настройкой корректной таблицы маршрутизации. Однако зачастую независимых потребителей услуг интернет больше трех и в этих условиях вариантов решения задачи становится несколько. Самый первый вариант, приходящий в голову специалисту не сталкивавшегося с подобной проблемой, это установить столько сетевых адаптеров в маршрутизатор, сколько клиентов он планирует обслуживать. Идея утопична в силу известных ограничений на количество PCI устройств, установленных в маршрутизаторе. Расчет стоимости маршрутизируемого порта при каскадном соединении PC маршрутизаторов делает невыгодным саму идею использования сравнительно дешевого PC устройства для нужд маршрутизации. Можно предположить, что второй вариант, принимаемый во внимание, при изучении задачи будет использование аппаратного маршрутизатора 3-го уровня подобного, например, PASSPORT 1200 (Nortel Networks) или похожего по функциональности. Однако стоимость маршрутизируемого порта устройств подобного класса также вряд ли сможет порадовать. Оптимальным решением поставленной задачи будет применение сравнительно недорогого коммутатора второго уровня, который бы поддерживал протокол 802.1Q, другими словами работу с VLAN (полное описание протокола 802.1Q можно найти в документе, расположенном по адресу http://standards.ieee.org/reading/ieee/std/lanman/802.1Q-1998.pdf). В паре с коммутатором потребуется использовать Linux маршрутизатор, на котором также будет необходима поддержка работы с VLAN интерфейсами.

Структура системы. Выбор аппаратуры.

  Предполагается, что клиент (потребитель) будет подключен посредством кабеля "витая пара" в выделенный порт коммутатора. На стороне клиента кабель может подключаться как в маршрутизатор клиента, рабочую станцию так и в хаб или коммутатор. Поддержки VLAN на стороне клиента не требуется. В качестве основного коммутатора для тестирования подобной конфигурации мы выбрали устройство Lantech VIPSwitch HUB 2400. Как оказалось в последствии, выбор был не совсем удачным, но об этом позже. Устройств, которые достойно поддерживают работу с VLAN достаточно много, однако каждый производитель интерпретирует стандарт по своему, и в связи с этим реальная функциональность у разных устройств может существенно отличаться от того, что декларировано стандартом. Безусловно одна из лучших реализаций 802.1Q в коммутаторах от CISCO - Catalyst 2950-12 или 24 портовые коммутаторы, уже сегодня их можно приобрести по цене чуть ниже чем 1000 у.е. На сегодняшний день также существует линейка устройств Huawei (вся информация об этой торговой марке доступна через российский web сайт компании www.huawei.ru). Маршрутизаторы и коммутаторы Huawei по функциональности и математическому обеспечению практически идентичны устройствам CISCO, однако в 1.5 - 2 раза дешевле в связи с тем, что на российском рынке марка практически неизвестна. На наш взгляд это продукция будет пользоваться серьезным спросом ближайшее время, учитывая агрессивность цен и амбиции компании на российском рынке. Также имеет смысл обратить внимание на продукцию Allied Telesyn, мы не тестировали этот брэнд, однако по декларированным характеристикам устройство AT-8124XL также подходит для решения нашей задачи. На рис.1 изображена структурная схема системы доступа одного из наших клиентов, применяющих разделение клиентов посредством VLAN.

Рис.1

Рис.2