Оглавление
Введение 1
Структура книги 3
Использованные обозначения 6
ЧАСТЬ I. ЗАДАЧИ И СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ
СОВРЕМЕННЫХ МСС 9
Глава 1. Способы построения МСС 11
Традиционные мультисервисные сети 11
Цифровые сети ISDN с интеграцией услуг 12
Типы услуг сети ISDN 12
Принципы построения и компоненты сетей ISDN 14
Магистраль подключения абонентов ISDN 14
Взаимодействие абонентов с сетью ISDN 16
Технология Frame Relay 19
Особенности построения сетей Frame Relay 19
Структура кадра Frame Relay 21
Параметры качества обслуживания Frame Relay 23
Спецификация LMI 23
Технология ATM и ее использование в мультисервисных сетях 24
Компоненты сетей ATM 25
Формат ячейки ATM 27
Интеграция трафика в сети ATM 28
Современные принципы создания МСС 30
Гибридные сети широкополосного доступа 31
Передача данных по сетям HFC 31
Спецификации DOCSIS 33
Универсальный шлюз DOCSIS 37
Сети беспроводного доступа 39
Спецификации IEEE 802.11 (Wi-Fi) 39
Спецификации IEEE 802.16 WiMAX 41
Интеграция разнородного трафика в сетях WiMAX 42
Мультисервисные ЛВС на основе Ethernet-технологий 44
Применение волоконно-оптических линий связи в сетях доступа 45
Пассивные оптические сети — PON 46
Спецификация EPON 48
Глава 2. Голосовые приложения мультисервисных сетей 52
Способы преобразования голосового сигнала 52
Принципы построения кодирующих устройств 53
Особенности голосового сигнала 53
Компенсация шума квантования 55
Типы и характеристики кодирующих систем 57
Голосовые кодеки PCM (G.711 и G.726) 57
Голосовые кодеки CELP (G.723.1, G.728 и G.729) 58
Передача голоса по пакетным сетям 61
Преимущества пакетной телефонии 61
Особенности пакетного преобразования голоса 62
Требования голосовых приложений к параметрам МСС 64
Архитектура и компоненты систем VoIP 64
Системы традиционной и пакетной телефонии 64
Традиционные и гибридные телефонные системы 65
Распределенные системы пакетной телефонии 68
Иерархические системы пакетной телефонии 70
Компоненты систем пакетной телефонии 72
Универсальные и абонентские шлюзы VoIP 72
Аппаратные и программные IP-телефоны 73
Приложения пакетной телефонии 74
Универсальные карточные системы 74
Центры обработки вызовов 77
Глава 3. Коммерческие и технологические видеоприложения
мультисервисных сетей 79
Способы формирования и кодирования видеосигнала 79
Системы аналогового телевидения 80
Принципы формирования телевизионного изображения 80
Системы цветного телевидения 81
Форматы видеоизображения 83
Типы и характеристики кодирующих систем 85
Кодирование видеопотоков с использованием рекомендации H.261 86
Особенности кодирования согласно рекомендации H.263 89
Применение MPEG-1 для кодирования мультимедийных объектов 91
Основные принципы кодирования MPEG-2 92
Спецификация MPEG-4 96
Оценки эффективности и качества сжатия видеоизображений 102
Идентификация и защита цифровых продуктов MPEG 103
Спецификация MPEG-7 104
Спецификация MPEG-21 105
Видеоприложения современных мультисервисных сетей 107
Коммерческие видеоприложения 107
Форматы цифрового телевизионного вещания 108
Интерактивные видеосервисы VOD 110
Способы доставки цифрового телевизионного сигнала 111
Системы IPTV 113
Некоммерческие видеоприложения 115
Системы видеонаблюдения 116
Системы проведения видеоконференций 117
Глава 4. Организация обмена в мультисервисных сетях 119
Распределенные системы управления 120
Принципы организации и компоненты сетей H.323 120
Терминальные устройства H.323 122
Основные функции шлюза H.323 123
Задачи привратника в сети H.323 124
Управляющие сообщения H.323 125
Управление доступом H.225 (RAS) 126
Управление вызовом H.225 (Q.931) 130
Управление логическими каналами H.245 132
Протокол SIP 134
Компоненты SIP 135
Сообщения SIP 136
Организация информационного обмена SIP 140
Иерархические и гибридные системы управления 141
Системы управления MEGACO/MGCP 141
Протокол MEGACO 142
Протокол MGCP 143
Перспективные системы управления мультисервисным обменом 145
Недостатки систем управления второго поколения 145
Направления дальнейшего развития 146
Глава 5. Особенности построения современных МСС 147
Общие принципы построения мультисервисных сетей 148
Надежность и безопасность информационного обмена 149
Устойчивость к отказам компонентов МСС 149
Взаимная изоляция компонентов мультимедийного трафика 153
Передача в едином канале разнородного трафика 153
Требования современных приложений к параметрам МСС 154
Реализация видеоприложений в мультисервисной ЛВС 155
Требования голосовых приложений к параметрам МСС 156
Особенности построения мультисервисных ЛВС 158
Реализация потокового обмена в пакетных МСС 159
Передача потоков данных в сетях с коммутацией пакетов 159
Принципы построения протокола RTP 160
Назначение протокола RTCP 164
Формат сообщений протокола RTP 165
Типы сообщений протокола RTCP 168
Режим многоадресного обмена 169
Реализация специальных требований потоковых приложений 170
Протокол STCP управления передачей потоков 170
Передача факсимильных сообщений по сети IP 172
ЧАСТЬ II. ТЕХНОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ
МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ ЛВС 175
Глава 6. Управление потоками данных в ЛВС 177
Принципы информационного обмена в ЛВС 178
Уровни взаимодействия 178
Термины и определения 179
Протоколы современных ЛВС 181
Протокол канального уровня Ethernet 182
Протокол сетевого уровня IP 186
Транспортный протокол UDP 189
Транспортный протокол TCP 190
Структура информационных потоков ЛВС 194
Принципы построения и компоненты сегментированных ЛВС 196
Типы сегментов ЛВС 197
Физический сегмент ЛВС 198
Канальный сегмент ЛВС 199
Сетевой сегмент ЛВС 199
Основные функции коммутатора Ethernet 200
Формирование таблицы фильтрации 200
Обработка принимаемых кадров 200
Способы построения коммутаторов 202
Основные и вспомогательные функции маршрутизатора 204
Построение маршрута передачи пакетов 205
Взаимодействие абонентов различных VLAN 206
Вспомогательные функции маршрутизаторов 206
Задачи и способы многоуровневой коммутации 207
Методы аппаратной реализации функций маршрутизатора 208
Базовые принципы многоуровневой коммутации 210
Глава 7. Обеспечение безопасного подключения абонентов 211
Виртуальные сети 212
Принципы построения виртуальных сетей 212
Преимущества использования VLAN в МСС 215
Повышение производительности ЛВС 215
Создание виртуальных рабочих групп 216
Снижение затрат на эксплуатацию 217
Распределенные виртуальные сети 217
Технология маркирования ISL 219
Технология IEEE 802.1Q 220
Типы портов VLAN 222
Туннели IEEE 802.1Q 223
Управление виртуальными сетями 224
Протокол GARP 226
Динамические VLAN. Протокол GVRP 227
Протокол VTP Cisco Systems 229
Управление доступом абонентов к ресурсам МСС 232
Протокол PPP 234
Служебные протоколы PPP 235
Использование протокола PPP для управления абонентом 239
Протокол PPPoE 241
Основные принципы PPPoE 241
Особенности применения PPPoE в мультисервисных сетях 243
Протоколы L2TP и PPTP 247
Протокол PPTP 247
Протокол L2TP 250
Применение туннельных протоколов в мультисервисных сетях 252
Протокол IEEE 802.1X 253
Основные компоненты IEEE 802.1X 254
Сообщения протокола IEEE 802.1X 255
Особенности применения протокола IEEE 802.1X 256
Управление доступом групп абонентов 256
Асимметричные VLAN 257
Списки управления доступом 261
Функция Port Security 263
Глава 8. Повышение надежности магистралей
мультисервисных ЛВС 266
Алгоритм Spanning Tree 267
Возникновение "шторма" в ЛВС с кольцевой топологией 267
Применение альтернативных маршрутов в сети прозрачных мостов 269
Основные принципы алгоритма Spanning Tree 270
Назначение корневого моста 272
Определение корневого и назначенных портов 275
Практическая реализация алгоритма Spanning Tree 278
Формирование сообщений Spanning Tree 279
Построение активной топологии 282
Состояния и режимы портов Spanning Tree 285
Изменение активной топологии Spanning Tree 288
Быстрый алгоритм Spanning Tree IEEE 802.1W 291
Основные принципы RSTP 292
Формирование сообщений RSTP 292
Значения параметров протокола RSTP 293
Построение активной топологии RSTP 295
Состояния портов моста RSTP 296
Режимы портов моста RSTP 297
Согласование активной топологии 297
Изменение активной топологии RSTP 299
Многоплановые протоколы Spanning Tree 300
Многоплановые протоколы STP Cisco Systems 301
Протокол PVST 302
Протокол PVST+ 302
Протокол MSTP (IEEE 802.1Q) 303
Основные понятия и определения MSTP 303
Принципы реализации MSTP 306
Структура сообщений протокола MSTP 308
Примеры использования Spanning Tree при построении мультисервисных ЛВС 312
Глава 9. Выравнивание загрузки резервированных узлов
мультисервисных ЛВС 314
Динамическое резервирование компонентов ЛВС 315
Протокол динамического резервирования HSRP 316
Особенности резервирования маршрутизаторов ЛВС 316
Принципы реализации протокола HSRP 317
Основные параметры протокола HSRP 319
Формат и типы сообщений HSRP 322
Особенности применения протокола HSRP 323
Протокол VRRP 324
Компоненты протокола VRRP 324
Структура сообщений VRRP 325
Особенности применения протокола VRRP 327
Использование протокола динамического резервирования 327
Протоколы распределения нагрузки между компонентами ЛВС 330
Протокол GLBP 331
Назначение протокола GLBP 332
Организация взаимодействия компонентов GLBP 333
Способы выравнивания нагрузки 334
Особенности применения протокола GLBP в мультисервисных ЛВС 335
Протокол CARP 335
Основные особенности протокола CARP 336
Область применения протокола CARP 337
Альтернативные способы распределения нагрузки 337
Серверные кластеры 338
Стеки многоуровневых коммутаторов 339
Глава 10. Увеличение пропускной способности каналов ЛВС 340
Применение агрегированных каналов в мультисервисных ЛВС 341
Агрегирование магистральных каналов коммутаторов 342
Принципы построения агрегированных интерфейсов 342
Ускорение процедуры распределения кадров 343
Особенности агрегирования каналов IEEE 802.3 344
Управление агрегированным каналом 345
Создание и удаление агрегированного канала на коммутаторе 345
Добавление дополнительного интерфейса к агрегированному каналу 346
Удаление интерфейса из агрегированного канала 346
Распределение трафика в объединенном канале 347
Использование признаков канального уровня 347
Использование признаков сетевого уровня 348
Комбинирование признаков 349
Протокол LACP IEEE 802.3AD 350
Принципы реализации протокола LACP 351
Компоненты протокола LACP 351
Структура блока данных LACP 353
Принципы взаимодействия партнеров LACP 357
Рекомендации по созданию и использованию объединенных каналов
мультисервисных ЛВС 359
Применение протокола STP в ЛВС с агрегированными каналами 360
Передача группового трафика по агрегированным каналам 361
Примеры построения агрегированных каналов 362
Глава 11. Организация группового вещания
в мультисервисных ЛВС 364
Особенности режима группового обмена 365
Групповые адреса TCP/IP 367
Локальные групповые адреса 368
Глобальные Multicast-адреса TCP/IP 368
Принципы организации группового обмена 370
Особенности формирования группового адреса 370
Определение состава группы 370
Организация доставки группового трафика 371
Групповое взаимодействие на канальном уровне 372
Протокол IGMP 372
Формат сообщения IGMP 373
Дополнительные функции протокола IGMP 377
Практическая реализация протокола IGMP в современных сетях 377
Прослушивание сообщений IGMP коммутаторами ЛВС 378
Групповое взаимодействие на сетевом уровне 380
Способы доставки группового трафика 381
Доставка группового трафика в режиме DENSE 381
Доставка группового трафика в режиме SPARSE 382
Применение процедуры RPF 382
Протокол групповой маршрутизации PIM 383
Использование протокола PIM в режиме DENSE 383
Применение протокола PIM в режиме SPARSE 384
Глава 12. Управление трафиком приложений мультисервисных ЛВС 387
Элементы систем управления трафиком 388
Планирование трафика приложений 389
Модели управления клиентским трафиком 390
Объединенное управление трафиком (IntServ) 392
Протокол RSVP 392
Механизмы управления трафиком протокола RSVP 392
Формы и методы резервирования ресурсов 394
Сообщения протокола RSVP 397
Формат сообщений протокола RSVP 399
Распределенное управление трафиком (DiffServ) 401
Способы разделения трафика приложений 402
Классификация по признакам канального уровня 403
Классификация по признакам сетевого уровня 403
Основные принципы маркирования трафика мультисервисных ЛВС 406
Реализация классификации в ЛВС 409
Методы и способы нормирования трафика приложений 410
Алгоритм Leaky Bucket 410
Административное ограничение клиентского трафика 411
Регулирование параметров клиентского трафика 413
Управление нормированием абонентского трафика 416
Рекомендации по управлению трафиком приложений 417
Управление трафиком в чрезвычайных ситуациях 417
Предотвращение перегрузок на порту коммутатора 418
Предотвращение широковещательных штормов 419
ЧАСТЬ III. СТРУКТУРА И КОМПОНЕНТЫ
МУЛЬТИСЕРВИСНЫХ ЛВС 421
Глава 13. Способы и схемы построения мультисервисных ЛВС 423
Типы и разновидности топологий ЛВС 424
Шинная топология ЛВС 424
Принципы построения ЛВС шинной топологии 425
Особенности ЛВС с разделяемой средой передачи данных 426
Иерархические структуры ЛВС 426
Задачи, решаемые на уровне доступа 427
Функции, выполняемые на уровне распределения 430
Назначение активного оборудования ядра ЛВС 432
Применение иерархических технологий при построении
мультисервисных ЛВС 433
Кольцевые топологии ЛВС 434
Технологии Token Ring/IEEE 802.5 435
Технология FDDI 439
Магистральные технологии второго поколения 444
Использование гибридных технологий для построения мультисервисных ЛВС 450
Глава 14. Построение магистральных соединений
мультисервисных ЛВС 452
Технологии Gigabit Ethernet 453
Спецификации 1000Base X 454
Особенности организации информационного обмена 1000Base X 454
Контроль паритета передаваемого кода 457
Оптические варианты PMD 1000Base X 459
Протокол физического уровня 1000Base CX 462
Спецификация 1000Base T 463
Принципы организации информационного обмена 1000Base T 463
Особенности практической реализации 1000Base T 465
Технологии построения магистралей 10Gigabit Ethernet 468
Параллельные магистрали 10GBase-X 469
Организация информационного обмена 10GBase-X 469
Оптические WDM-магистрали 10GBase-LX4 471
Параллельная магистраль 10GBase-CX4 473
Последовательные магистрали 10Gigabit Ethernet 473
Организация информационного обмена 10GBase-R 474
Специфика построения магистральных соединений 10GBase-W 475
Характеристики последовательных магистралей 10Gigabit Ethernet 476
Применение модульных трансиверов в магистралях ЛВС 477
Глава 15. Организация подключения абонентов к оборудованию
мультисервисных ЛВС 480
Контроль и согласование параметров линии 481
Процедура проверки целостности линии 481
Автоматическое согласование параметров обмена 482
Основные принципы автоматического согласования параметров 483
Сообщения Auto-Negotiation 486
Особенности организации процесса согласования 488
Критерии выбора технологии 492
Управление потоком данных в сегменте Ethernet 492
Формат кадра управления потоком 493
Режимы использования процедуры управления потоком 494
Электропитание абонентов мультисервисных ЛВС 495
Протокол PoE 496
Особенности электропитания абонентов мультисервисных ЛВС 496
Основные принципы PoE 497
Реализация протокола PoE 498
Протокол PoEP 501
Обеспечение совместимости с PoE 501
Планируемые характеристики PoEP 502
Особенности организации электропитания абонентов мультисервисных ЛВС 503
Особенности конфигурации активного оборудования PoE 503
Глава 16. Программные компоненты мультисервисных ЛВС 505
Технологическое программное обеспечение 505
Контроль состояния и управление компонентами мультисервисных ЛВС 506
Протокол SNMP 507
Принципы построения системы управления сетью SNMP 508
Идентификация объектов MIB 509
Описание управляемых объектов MIB 511
Взаимодействие компонентов SNMP 514
Мониторинг состояния сети 516
Анализ и документирование трафика мультисервисной ЛВС 520
Технология NetFlow 521
Особенности применения NetFlow 522
Принципы и программное обеспечение тарификации абонентов 525
Функциональное программное обеспечение 527
Клиентские приложения VoIP 528
Назначение и состав программного call-центра 528
Виртуальная телефонная станция 529
Программный IP-телефон 531
Вспомогательные программы систем пакетной телефонии 532
Серверные и клиентские видеоприложения 535
Протокол анонсирования потоков — протокол SAP 536
Формирователь мультимедийных потоков VLC 538
Программный мультимедийный плеер VLC 539
Рекомендации по использованию программных компонентов 540
Перечень сокращений 541
Предметный указатель 564
IV
Оглавление
XI
Оглавление