what is wide area network
WAN (Wide Area Network) 네트워크 설계에 대해 알아야 할 모든 것 :
이것에 네트워킹 교육 시리즈 , 우리는 TCP / IP 모델 이전 튜토리얼에서.
이 튜토리얼에서는 예제와 함께 WAN에 대한 모든 것을 자세히 설명합니다.
WAN (Wide Area Network)은 컴퓨터 네트워킹의 주요 목적으로 넓은 지리적 영역에 분산 된 통신 네트워크입니다. WAN 네트워크는 서로 다른 소규모 LAN 및 대도시 MAN 네트워크를 연결합니다.
WAN 네트워크를 구성하려면 브리지, 스위치 및 라우터와 같은 다양한 네트워크 장치의 조합이 필요합니다.
가장 잘 알려진 WAN 네트워크는 인터넷입니다. WAN 네트워크는 도시, 주, 국가 및 대륙까지 포함합니다. WAN은 공용 네트워크 또는 개인 네트워크 일 수 있습니다.
학습 내용 :
WAN 네트워크 설계 개요
네트워크가 먼 거리에 분산되어 있기 때문에 높은 대역폭의 안정적이고 빠른 전송 매체가 필요하므로 WAN 연결에는 대부분 광섬유 케이블이 사용됩니다. WAN에서 사용되는 스위칭 기술에는 네트워크 아키텍처에 따라 회로 및 패킷 스위칭이 모두 포함됩니다.
WAN 네트워크는 모든 최종 사용자가 관련성이있는 경우 기업의 본사가 지사 및 중앙 집중식 데이터 센터와 인터넷 연결을 통해 연결되는 방식으로 설계되었습니다.
이 자습서에서는 WAN 기술에서 STM 링크의 중요성과 함께 WAN 네트워크의 설계 측면을 살펴 봅니다.
디자인 문제
- 네트워크는 전체 아키텍처가 비용 효율적이고 예산 범위 내에서 설계 될 수 있도록 설계되어야합니다.
- 연결에 사용되는 링크는 안정적이고 보호되어야합니다. 보호를 프로비저닝하면 하나의 링크에 장애가 발생하더라도 보호 링크를 사용하여 네트워크가 계속 활성화됩니다.
- 전체 네트워크 처리량은 최상으로 나오고 패킷 지연은 가능한 한 최소화해야합니다.
- 네트워크는 최소한의 간섭, 지터 및 패킷 손실이있는 방식으로 설계되어야합니다.
- 잘 설계된 네트워크의 기본 목표는 최단 경로를 사용하여 원본 호스트에서 대상 호스트로 데이터를 전달하는 것입니다.
- 네트워크에 장착 된 구성 요소는 적절하게 활용되고 관리되어야합니다.
- 안정적이고 안전한 전송을 제공하려면 강력한 방화벽 시스템을 사용해야합니다.
- 네트워크 토폴로지, 전송 모드, 라우팅 정책 및 기타 네트워크 매개 변수는 구현할 시스템의 유형과 필요성에 따라 선택해야합니다.
WAN 네트워킹 기술
WAN 네트워크 설계에는 두 가지 기술이 사용됩니다.
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다음은 분류입니다.
- 회로 스위칭 : 회로 스위칭의 예에는 DWDM, SDH 또는 TDM이 포함됩니다.
- 패킷 스위칭: 스위칭 유형에는 ATM, 프레임 릴레이, MPLS (Multi-Protocol Label Switching) 및 IPV4 또는 IPV6이 포함됩니다.
# 1) 회로 스위칭
이는 통신 프로세스 전반에 걸쳐 두 개의 통신 노드간에 전용 통신 채널이 설정되는 통신 네트워킹 시스템을 채택하는 방법입니다. 채널 또는 회로에는 통신 프로세스 전반에 걸쳐 전용 대역폭이 제공되었습니다.
SDH 및 DWDM 기술은 통신을 위해 회로 스위칭을 사용합니다.
고려하다예소프트웨어 테스팅 기업의 , 방갈로르에 R & D 센터를두고 본사는 뭄바이에, 첸나이, 하이데라바드, 푸네에 지사를두고 있습니다.
이제 기업의 필요는 뭄바이의 본사와 함께 모든 사무실을 서로 연결하는 것입니다. 데이터 센터도 본사에 직접 연결됩니다.
모든 테스트 및 개발이 방갈로르 사무소에서 이루어 지므로 링크가 보호되어야하며 신뢰할 수 있고 안전해야합니다. 이러한 링크간에 교환되는 데이터의 크기는 매우 크고 이러한 WAN 링크간에 한 번에 매우 많은 양의 데이터가 흐를 수 있습니다.
따라서 이러한 모든 사항을 염두에두고 기업의 모든 도시와 R & D 센터 간의 연결을 위해 고 대역폭 및 고용량 이중 STM 링크를 제안합니다.
물론 광섬유는 전송 매체로 사용되며 광섬유를 통한 연결을 위해 STM 링크를 사용합니다.
동기식 전송 모듈 (STM) :
21 개의 E1 (30 개의 음성 / 데이터 채널을 포함하는 2Mbps 스트림)이 결합되어 VC (Virtual Container)를 형성합니다. 3 개의 VC가 결합되어 63 개의 E1을 포함하는 STM-1 모듈을 형성합니다.
STM 링크의 대역폭이 다릅니다. 기본은 STM-1이며 동기식 디지털 계층 구조의 첫 번째 수준입니다. 155Mbps의 대역폭을 제공합니다. 4 개의 STM-1을 더하면 622Mbps의 대역폭을 제공하는 STM-4가됩니다.
또한 4 개의 STM-4가 결합되어 약 2.5Gbps의 대역폭을 차지하는 STM-16을 형성 한 다음 4 개의 STM-16이 결합되어 약 10Gbps의 대역폭을 차지하는 STM-64를 형성합니다.
이러한 SDH 시스템은 디자인이 매우 매끄럽고 PDH 시스템이 차지하는 공간의 10 분의 1도 안되는 공간을 차지합니다. 또한 전력 요구 사항은 여기에서 상당히 적습니다.
이보다 더 많은 대역폭이 필요하면 4/8/16 또는 32 람다 구성의 형태로 제공되는 DWDM 시스템을 사용해야합니다. 각 람다는 필요에 따라 감당할 수있는 복잡성과 비용에 따라 PDH 또는 STM-1부터 STM-64까지 대역폭을 얼마든지 전달할 수 있습니다.
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)은 다양한 크기의 데이터 스트림, 즉 다양한 파장 (색상 또는 람다)의 레이저 광의 광 캐리어 신호를 단일 광섬유로 결합하는 다중화 기술입니다.
DWDM은 양방향 통신과 신호 용량의 증가를 가능하게합니다.
| SDH 수준 | 페이로드 대역폭 (Mbps) | 회선 속도 (Mbps) |
|---|---|---|
| STM-1 | 150,336 | 155.52 |
| STM-4 | 601,344 | 622.08 |
| STM-16 | 2405,376 | 2488.32 |
| STM-64 | 9621,504 | 9953.28 |
STM-1 프레임은 정확히 125 개로 전송됩니다. µs 따라서 155.52Mbps 시스템에서 초당 8,000 프레임이 있습니다. STM-1 프레임은 오버 헤드 및 포인터와 정보 페이로드로 구성됩니다.
프레임의 주요 기능은 다음과 같습니다.
전달할 페이로드 정보에는 VC-4 프레임이 있습니다.
Section Over Head는 프레임의 헤더로 다음과 같이 분할됩니다.
- RSOH (재생기 섹션 오버 헤드) : 이 섹션에서는 주로 약한 신호의 재생을 포함하는 전송 라인의 프레임 정렬, 스크램블링 및 조정을 수행하고 오류 문제를 조사합니다.
- MSOH (멀티플렉서 섹션 오버 헤드) : 이 섹션은 AUG ( 예: AU-4)는 조립 및 분해됩니다. 다중 섹션 동기화, 상태 통신 및 오류 검사를 감독합니다.
- AU-4 (관리 단위) 포인터 : 페이로드 (VC-4)는 프레임 (동적 프레이밍)과 비교할 때 적합 위상 상황에 있지 않으며 포인터는 프레임과 비교 한 페이로드의 상황을 제공합니다. 포인터를 변경하여 VC와 페이로드 간의 위상 및 속도 차이를 동일하게 만들 수 있습니다.
- AU-4 PTR (포인터) : VC-4 프레임의 첫 번째 바이트 (VC-4 POH J1 바이트)를 가리 킵니다.
STM 프레임은 연속적인 직렬 방식으로 전송됩니다. 바이트 단위 및 행 단위.
140Mbps의 PDH 신호 스트림은 VC-4 프레임에 직접 매핑 할 수 있습니다.
프레임의 주요 매개 변수는 다음과 같습니다.
프레임 시간 : 125µs
프레임은 9 행과 270 바이트 행으로 구성됩니다.
9 x 270 x 8 x 8000 = 초당 155520 000 비트
| | + + 프레임 / 초 (프레임 시간 : 125µs)
| | |
| | + 1 바이트 = 8 비트
| 한 행에 + 270 바이트가 있습니다.
+ 프레임의 행 수
프레임은 2430 바이트 (옥텟)로 구성됩니다.
페이로드는 2349 바이트 (옥텟)로 구성됩니다.
오버 헤드는 81 바이트 (옥텟)로 구성됩니다.
전송을위한 SDH 계층 구조의 위 기능은 신뢰할 수있는 동기식 장거리 통신을위한 고속 및 고 대역폭 전송 매체에 가장 적합합니다.
# 2) 패킷 교환
패킷 스위칭은 데이터가 패킷 형태로 네트워크에서 전송되는 일종의 스위칭 프로세스입니다.
큰 데이터 청크는 먼저 패킷이라는 작은 가변 길이 데이터로 나뉩니다. 그런 다음 전송 매체를 통해 전송됩니다. 대상 끝에서 이들은 재 조립되어 대상 호스트로 전달됩니다.
이 방법에서는 링크를 미리 설정할 필요가 없습니다. 데이터 전송이 빠르고 전송 대기 시간이 최소화됩니다. 패킷 교환은 저장소를 배포하고 패킷 라우팅 절차를 전달합니다. 각 패킷에는 다양한 경로를 따라 목적지에 도달 할 수있는 소스 및 목적지 주소가 모두 있습니다.
홉 수준에서 정체가있는 경우 패킷은 다른 경로를 따라 목적지에 도달합니다. 수신자가 데이터 패킷을 버리면 다시 전송할 수 있습니다.
패킷 교환은 두 가지 유형이 있습니다. 연결 지향 및 연결없는 스위칭 .
(나는) 비 연결형 스위칭 : 동영상 스트리밍, 온라인 게임, 온라인 TV, 인터넷 등에서 전송 중 일부 패킷이 손실되는 것처럼 비 연결형 패킷 스위칭을 사용하여 전체 데이터에 큰 영향을주지 않습니다.
(ii) 연결 지향 스위칭 : 인보이스 및 데이터 전송, 연결 지향 패킷 스위칭을 사용합니다.
IPV4 및 IPV6은 몇 가지 일반적인 유형의 패킷 전환 방법입니다.
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WAN 네트워크 토폴로지
네트워킹 시스템에서 사용되는 여러 유형의 네트워크 토폴로지가 있습니다. 그러나 WAN 용도로 가장 일반적으로 사용되는 것은 이중 링 및 메시 토폴로지입니다.
WAN 시스템은 물리적으로 수백 킬로미터 떨어져 있기 때문에 미디어가 고장 나거나 장치 오류가 발생하는 경우 큰 중단을 방지하기 위해 보호 링크 방법론을 기본으로 사용하는 것이 매우 중요합니다.
따라서 모든 호스트 네트워크 장치가 양방향으로 첫 번째 장치와 마지막으로 연결된 다른 프로비저닝을 통해 연결되는 이중 링 토폴로지가 배포됩니다. 따라서 광케이블이 끊어 지거나 장치에 장애가 발생하는 경우 네트워크를 활성 상태로 유지하여 보호 링크를 통해 데이터 흐름이 수행됩니다.
비용 효율적이고 전환이 매우 빠릅니다. 주로 통신 네트워킹 시스템에 사용됩니다.
메시 토폴로지에서 모든 노드는 점대 점 토폴로지로 서로 연결됩니다. Software MNC와 같이 더 많은 트래픽 볼륨에 사용됩니다. 메시 토폴로지를 사용하면 넓은 영역을 쉽게 커버 할 수 있으며 오류 식별 및 복원도 쉽습니다. 재구성에 대한보다 유연한 접근 방식을 제공합니다.
기본 설계 모델 구성 요소
WAN 네트워크의 기본 설계 모델 구성 요소는 다음과 같습니다.
- 첫 번째는 네트워크 아키텍처의 주어진 시나리오에 따라 네트워크 토폴로지를 생성하는 것입니다. 위의 세그먼트에서 WAN 네트워크에 적합한 토폴로지에 대해 논의했습니다. 따라서 좋은 디자인 솔루션에서 중요한 역할을 할 것이므로 그중 하나를 선택하십시오.
- 토폴로지를 선택한 후 가장 적합한 라우팅 알고리즘에 따라 트래픽을 대상으로 라우팅합니다.
- 다음 작업은 네트워크의 각 노드에서 나가는 트래픽과 들어오는 트래픽을 확인하는 것입니다. 교통량을 결정하기 위해 다양한 유형의 수학 공식이 사용됩니다. 트래픽을 추정 한 후 각 링크의 용량을 결정하고 그에 따라 각 노드 및 링크에 용량을 할당합니다.
- 이제 다음 단계에서 네트워크의 지연 유형을 식별하고 지연 지점을 확인해야합니다. 또한 가능한 한 지연을 최소화 할 수있는 조치를 취하고 그러한 방법론을 사용하십시오. 최소한의 지연은 네트워크 솔루션이 될 것입니다. 가장 일반적인 지연에는 라우팅 및 대기열 지연이 포함됩니다.
- 다양한 테스트를 적용하고 네트워크 전체 용량에로드하여 네트워크 모델의 신뢰성을 확인합니다. 네트워크가 잘 작동하면 접근 방식을 변경하는 것이 좋습니다.
- 모든 적절한 테스트를 수행하고 모든 종류의 네트워크 설계 활동을 완료 한 후 마침내 네트워크 모델의 비용을 계산합니다. 네트워크 요소의 최적 활용은 매우 중요합니다. 추가하려면 비용이 고객이 제안한 예산에 있어야합니다.
WAN 네트워크의 라이브 예
다음은 WAN 네트워크의 몇 가지 라이브 예입니다.
예 1 :
인도 철도 예약 시스템 : IRCTC가 관리하는 인도 철도의 예약 시스템은 WAN 네트워크의 한 예입니다. RAILTEL, BSNL 및 TATA와 같은 미디어 제공 업체의 광섬유 네트워크는 연결을 위해 고속 및 대역폭 STM-4, STM-16 링크와 함께 사용됩니다.
STM 링크는 수백 킬로미터에 걸쳐 안전하고 동 기적이며 신속한 전송을 제공하므로 예약 시스템에 배치되고 하나의 네트워크에서 전국을 연결합니다.
예 2 :
UP-SWAN 네트워크 : UP 정부의 주 광역 네트워크는주의 모든 지구와 마을을 각각 Lucknow, Gorakhpur 및 Varanasi의 3 개 핵심 노드 지구에 연결하고 각 핵심 노드를 STM-16 링크를 통해 서로 연결하는 WAN 네트워크 설계의 예입니다. 이중 링 토폴로지에서 작동합니다.
코어 노드가 서로 직접 연결되어 있기 때문에 모든 데이터, 음성 또는 비디오를 실시간으로 쉽게 교환 할 수 있습니다. 또한 링크는 기본 및 보호 경로에서 작동합니다. 따라서 광섬유가 그중 하나 사이를 절단하면 네트워크가 살아 있고 지원 링크에 의한 흐름과 함께 데이터가 유지됩니다.
저용량 STM 및 DS3로 연결된 다른 모든 지구와 마을은 소속 지역에 따라 각각의 코어 노드에 연결됩니다. UP-SWAN은 라이브 네트워크이며 HCL 기술 및 국가 정보학 센터 (NIC)에서 유지 관리합니다.
예 3 :
소프트웨어 MNC 네트워크 : 소프트웨어 및 정보 기술 분야에서 일하는 사람들은 또한 본사와 지역 사무소 간의 연결을 위해 WAN 네트워크를 사용하여 데이터를 공유하고 소프트웨어 테스트 도구 또는 최종 호스트가 액세스 할 수있는 기타 도구와 같은 중앙 집중식 서버에 데이터를 저장합니다. IT 관리자가 부여한 권한에 따라.
조직은 라우터와 스위치를 통해 자체적으로 연결하고 전송 기술로 회로 스위칭 대신 패킷 스위칭을 사용할 수 있습니다.
소스와 대상간에 데이터, 이미지 또는 비디오 만 교환하고 음성은 교환하지 않으므로 STM 링크에 돈을 쓸 필요가 없습니다. 그들은 연결을위한 소프트웨어 분야에서 가장 최신이고 유명한 IPV4 또는 IPV6 기술을 사용할 수 있습니다.
여러 사무실 연결을위한 WAN 설계
위의 다이어그램은 본사 사무실의 연결을위한 WAN 설계, 즉 지역 및 원격 최종 사무실이있는 사무실의 핵심 위치를 보여줍니다. 지역 사무소 위치는 대도시 일 수 있으며 차례로 다양한 지구와 연결될 수 있습니다. 원격 사이트 사무실은 특정 위치 사이트 또는 사무실입니다.
연결할 원격 사이트 위치 수가 수백 개에 불과하면 라우터를 사용할 필요가 없지만 사이트 수가 수천 개이면 고속 WAN 링크가있는 라우터가 반드시 필요합니다.
원격 종단 WAN 설계 : 리모트 엔드의 설계 프로세스는 간단합니다. 원격 끝에 라우터와 스위치 하나만 있으면됩니다.
스위치는 PC 또는 서버와 같은 최종 장치와 연결됩니다. 라우터와 스위치 간의 연결을 위해 1 기가비트의 속도를 제공하는 기가비트 이더넷으로 알려진 고속 이더넷 링크를 사용합니다.
이 두 장치에서 데이터 라우팅에 대한 부담이 없기 때문에 PC와 스위치 간의 연결을 위해 간단한 DS3 링크를 사용합니다. 레이어 1과 레이어 2에서만 작동합니다. DS3 링크는 45Mbps의 속도를 제공합니다. 이 수준에서는 보호 링크가 필요하지 않습니다.
지역 WAN 설계 : 원격 사이트에있는 라우터 1과 지역 사무소에있는 라우터 2 사이의 연결은 고속 및 고 대역폭 STM-4 듀얼 링크로 601.3Mbps 대역폭을 제공합니다.
이중 링크는 이중화를 제공하기 위해 두 개의 STM-4 링크가 설정되어 있음을 의미합니다. 어떤 이유로 든 링크가 실패하면 다른 하나가 부하를 대신하고 연결은 계속 유지됩니다.
다시 기가비트 이더넷 링크를 사용하여 라우터를 스위치에 연결합니다. 이 수준에서는 마스터 및 슬레이브 모드에서 작동하고 네트워크에 중복성을 제공하는 두 개의 스위치가 연결에 사용됩니다.이 두 스위치는 고속 링크를 제공하는 이더넷 포트의 패치 코드를 통해 서로 연결됩니다.
라우터는 두 스위치 모두에 연결됩니다. 트래픽이 많거나 다른 장애로 인해 한 스위치가 작동을 중지하면 데이터 흐름이 다른 스위치를 통해 계속 유지된다는 점을 염두에 두어 설계가 수행됩니다. 최종 장치는 DS3 링크가있는 스위치와 연결됩니다.
핵심 위치 WAN 설계 : 핵심 위치에서 이중 라우터 및 이중 링크 연결 시나리오가 배포됩니다. 기업의 핵심 위치가 엄청난 트래픽을 전달하기 때문에 두 개의 STM-16 링크가 사용됩니다.
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여기에서 STM 링크는 임대 된 미디어 파이버를 기반으로하며 항상 서로 다른 두 미디어 공급자와 동일한 링크의 연결을 위해 미디어를 임대해야합니다. 마찬가지로 RAILTEL에서 하나의 미디어를 가져 오거나 TATA에서 다른 미디어를 가져 오면 네트워크를 더 꺼리고 효율적으로 만들 수 있습니다.
다시 이중 스위치 설계가 사용되며 두 라우터 모두 이더넷 링크의 두 스위치에 연결됩니다. 서버와 PC는 각각 이더넷 및 DS3 링크의 스위치를 통해 연결됩니다.
교통 흐름: 원격 끝의 최종 사용자는 데이터 형식의 일부 정보를 핵심 사무실 사이트로 보내려고합니다. 여기에서 원격 끝의 스위치는 데이터를 라우터로 전달하여 핵심 사무실로 전송합니다.
라우터 1은 중간 라우터 2를 우회하여 STM 링크를 통해 라우터 3으로 데이터를 라우팅합니다. 이제 데이터가 ARP를 수행하고 수신자의 대상 MAC 주소를 제공 할 때 스위치의 도움을 받아 대상 호스트로 전달됩니다.
링크 실패의 경우 : 위의 그림과 같이 라우터 1과 라우터 2 사이의 링크 하나가 실패하면 트래픽이 보호 링크를 통해 흐릅니다.
같은 방식으로 코어 위치에서 스위치 3이 데이터를 수신기에 전달할 수 없거나 사용 중이면 둘 다 서로 연결되어 있으므로 데이터가 스위치 4를 통해 라우팅됩니다. 따라서 링크 또는 장치 장애는 네트워크의 전체 성능에 영향을 미치지 않습니다.
결론
우리는 WAN 설계에서 SDH 링크의 중요성과 함께 WAN 네트워크의 기본 설계 개념에 대해 배웠습니다. 네트워킹 시스템에 WAN 기술을 사용하는 시스템의 실제 예도 여기에 설명되어 있습니다.
소프트웨어 테스터로서 소프트웨어 및 정보 기술 분야에서 고속 및 고 대역폭 STM 링크의 중요성을 이해하는 것이 중요합니다. 통신 시스템은 WAN 시스템을 사용하여 더욱 안정적이고 빠르며 비용 효율적이되었습니다.
또한 간단한 예제를 통해 네트워크의 다중 사무실 연결을위한 WAN 설계 구조를 분석했습니다.
추천 도서
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