Задание для лабораторных

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра Сетевых информационных технологий и сервисов

Учебно-методическое пособие для поведения практических занятий по дисциплине «Мультимедийные технологии и протоколы» для бакалавров по направлению подготовки 11.03.02

Москва, 2020 1

1.Общие положения

1.1.Цели и задачи освоения дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Мультимедийные технологии и протоколы» является формирование знаний, умений и навыков, позволяющих студентам проводить анализ сетей различных технологий, использующих современные протоколы, производить оценку возможностей, ограничений и областей применений данных инфокоммуникационных сетей. В результате изучения настоящей дисциплины студенты должны получить знания, имеющие не только самостоятельное значение, но и обеспечивающие написание выпускной квалификационной работы.

Задачи освоения дисциплины:

1.Изучение основ сетевых технологий;

2.Изучение конкретных мультимедийных протоколов;

3.Применение базовых протоколов основного поставщика сетевого оборудования;

4.Изучение технологии поддержания новых услуг в современных сетях связи;

5.Повышение производительности инфокоммуникационных сетей для удовлетворения потребностей клиентов.

Врезультате изучения настоящей дисциплины студенты должны получить знания, имеющие не только самостоятельное значение, но и обеспечивающие на-

писание выпускной квалификационной работы.

Для изучения дисциплины предусмотрены следующие виды учебных занятий: лекции, практические занятия, лабораторные работы, самостоятельная работа студентов.

По курсу выполняется комплекс лабораторно-практических работ, сдается

зачёт.

2

При изучении дисциплины «Мультимедийные технологии и протоколы»

обязательными являются следующие виды самостоятельной работы:

•разбор теоретического материала по учебным пособиям и конспектам лекций;

•самостоятельное изучение теоретических вопросов;

•подготовка к практическим и лабораторным занятиям и их выполнение;

•подготовка к зачёту.

2.Контрольное задание и методические указания к нему

2.1.Общие положения

Современные ИС отличаются большим разнообразием форматов и аппаратных устройств для ввода, обработки, представления и хранения информации. На данном этапе развития инфокоммуникационных технологий взаимодействие с информацией перестало быть пассивным – достижения в области компьютерных и коммуникационных технологий сделало этот процесс интерактивным.

Использование данных самого разного формата стало неотъемлемой составляющей деятельности любого предприятия. Телефонная связь,

видеообщение, электронная почта, передача данных через сеть Интернет применяются при взаимодействии организации с внешними контрагентами, в

процессе функционирования бизнес-процессов, в рамках выработки управленческих решений руководством предприятия. Все это ведет к разрастанию разнородной сетевой инфраструктуры и увеличению затрат на ее содержание.

Мультимедиа – это совокупность информационно-коммуникационных технологий, одновременно использующих несколько информационных сред:

графику, текст, видео, фотографию, анимацию, звуковые эффекты,

высококачественное звуковое сопровождение.

3

Внедрение и применение мультимедийных технологий основано на комплексном представлении данных любого типа. Мультимедийные технологии составляют специальные протоколы, а также различные аппаратные и программные средства. Основными характерными особенностями мультимедийных технологий являются:

•объединение многокомпонентной информационной среды (текста, звука,

графики, фото, видео) в однородном цифровом представлении;

•обеспечение надежного (отсутствие искажений при копировании) и

долговечного хранения больших объемов информации;

•простота обработки информации.

Выходом из сложившейся ситуации является создание мультисервисной сети. Мультисервисная сеть – это универсальная многоцелевая среда,

предназначенная для передачи речи, изображения и данных с использованием технологии коммутации пакетов (IP). В результате единая инфраструктура служит для передачи информации самого разного формата. С технической точки зрения мультисервисная сеть представляет собой совокупность сетевого оборудования, позволяющего наиболее эффективно организовать взаимодействие оконечных устройств корпоративной сети между собой.

Подобный подход позволяет значительно сократить количество каналов связи и,

как следствие, снизить расходы на создание и поддержку сетевой инфраструктуры. Тот факт, что вместо нескольких различных инфраструктур нужно управлять одной, обуславливает существенное снижение затрат на обслуживание и уменьшение штата обслуживающего персонала.

Мультисервисная сеть предприятия охватывает от нескольких десятков пользователей в сети малого предприятия или удаленного офиса компании до нескольких сотен тысяч абонентов в сети крупной корпорации.

4

Выбор оптимального варианта построения мультисервисной сети во многом определяется территориальной спецификой, связанной с необходимостью объединить удаленные филиалы. Использование проверенных на практике архитектурных решений обеспечивает высокую надежность и масштабируемость информационной системы. Кроме того, технологии управления качеством обслуживания, генетически присущие мультисервисным сетям, необходимы не только для передачи голосового и видеотрафика, но и для обеспечения бесперебойной работы чувствительных к временным задержкам бизнес-приложений.

Инвестиции в сетевую инфраструктуру позволяют оптимизировать процесс управления предприятием и снизить риски, связанные с работой критически важных для бизнеса информационных систем и приложений.

Телефонная связь была и остается критически важной частью инфраструктуры любого предприятия. Развитие корпоративных систем телефонной связи в настоящее время происходит на основе технологий IР-

телефонии. Такие возможности как организация аудио- и видео-конференций,

унифицированный обмен сообщениями, интерактивные голосовые меню,

информационные сервисы на телефонах и многие другие функции превращают сеть связи в мощный инструмент повышения производительности труда на предприятии. Аудио- и видео-конференции между филиалами и региональными центрами могут проводиться при минимальных затратах. Это является существенным преимуществом: одновременным привлечением нескольких специалистов можно решить сложную проблему в сжатые сроки. Кроме того,

каждому сотруднику организации предоставляется внутренний абонентский номер, который может быть использован на любом телефонном аппарате,

подключенном к корпоративной сети. Это означает, что персонал может выполнять свои обязанности за любым рабочим местом в филиале без опасения пропустить важный вызов. Другие сотрудники, например, головного офиса,

посетившие данный филиал, могут «подключиться» к телефонной системе точно

5

так же, как если бы они сидели за своими постоянными рабочими местами.

Использование современной системы IP-телефонии позволяет задействовать огромный функционал, позволяющий оптимизировать бизнес-процессы на предприятии, идеально подходит для доведения неотложной или важной информации до сотрудников, и поэтому является прекрасным средством для внутрикорпоративных коммуникаций.

2.2.Структура мультисервисных сетей

2.2.1. Локальные и распределенные мультисервисные сети

Структурно мультисервисные сети могут быть локальными и распределенными.

Локальные мультисервисные сети расположены в одном или нескольких зданиях и объединены между собой с использованием собственных выделенных каналов большой пропускной способности (от 100 Мб/с). Основная задача,

которая ставится при построении локальных мультисервисных сетей – это создание телекоммуникационной инфраструктуры компании, обеспечивающей решение поставленных бизнес-задач с наибольшей эффективностью. Для достижения наилучших показателей функционирования локальных мультисервисных сетей необходимо учитывать следующие характеристики:

•производительность;

•надежность;

•доступность;

•отказоустойчивость;

•масштабируемость;

•гибкость;

•эффективность.

Распределенными мультисервисными сетями называют корпоративные сети, имеющие территориально удаленные подразделения, связь с которыми осуществляется с использованием инфраструктуры операторов связи. Они

6

включают в себя локальные сети подразделений организации. Распределенная мультисервисная сеть обеспечивает надежную передачу разнообразной информации между территориально распределенными узлами сети с использованием единой информационной инфраструктуры.

2.2.2. Многоуровневый подход к построению мультисервисных сетей

При построении мультисервисных сетей огромную роль играет правильный выбор архитектуры и топологии сети, который должен предусматривать многоуровневый подход. Он заключается в представлении архитектуры создаваемой сети в виде иерархических уровней, каждый из которых решает определенные для этого уровня задачи (рис. 1). Это позволяет:

•осуществить разделение выполняемых функций по уровням;

•безболезненно для сети добавлять различные уровни, расширяющие функциональные возможности и решаемые сетью задачи;

•минимизировать ресурсные затраты для поиска и устранения неисправностей в сети.

Многоуровневая архитектура локальных мультисервисных сетей предусматривает организацию четырех уровней иерархии.

Уровень доступа образуется коммутаторами, работающими на втором уровне согласно модели взаимодействия открытых систем (OSI). Коммутаторы этого уровня предоставляют пользователям порты 10/100 Base-ТХ, образуют виртуальные сети (VLAN) в пределах этих коммутаторов, и могут быть представлены как модульными устройствами, так и устройствами,

объединяемыми в стек. Подключение коммутаторов уровня доступа к уровню распределения может быть выполнено как каналами Gigabit Ethernet или каналами Fast Ethernet, объединенными между собой технологией агрегации каналов.

7

Уровень распределения образуется коммутаторами второго или третьего согласно модели взаимодействия открытых систем (OSI). Коммутаторы уровня распределения связывают коммутаторы уровня доступа с центральными коммутаторами сети, а именно с коммутаторами уровня ядра. Подключение коммутаторов уровня распределения к уровню ядра может быть выполнено как каналами Gigabit Ethernet, так и каналами Fast Ethernet, объединенными между собой технологией агрегации каналов.

Уровень ядра образуется высокопроизводительными коммутаторами третьего уровня или маршрутизаторами. Коммутаторы уровня ядра агрегируют трафик с коммутаторов уровня распределения, отвечают за быструю обработку больших объемов трафика. На устройствах уровня ядра осуществляется присоединение мультисевисной сети предприятия к внешним сетям.

Уровень серверов (серверная ферма) также образуется коммутаторами третьего уровня согласно модели взаимодействия открытых систем (OSI).

Коммутаторы уровня серверов обеспечивают непосредственное подключение серверов рабочих групп к сети. Подключение серверов к коммутаторам уровня серверов может быть выполнено как каналами Fast Ethernet, так и каналами

Gigabit Ethernet. Подключение же коммутаторов уровня серверов к уровню ядра может быть выполнено как каналами Gigabit Ethernet, так и каналами Fast

Ethernet, объединенными между собой технологией агрегации каналов.

Объединение различных уровней иерархии на одном физическом устройстве, например, уровня распределения с уровнем ядра, вполне допустимо.

В случае построения небольших локальных сетей оно является экономически выгодным. Но в процессе развития сети переход к классическому многоуровневому дизайну неизбежен, поскольку лишь при таком подходе возможно более рациональное использование функциональных возможностей оборудования в узлах сети, что позволит минимизировать стоимость владения.

8

Рисунок 1 – Многоуровневая архитектура мультисервисной сети.

2.2.3.Обеспечение надежности и отказоустойчивости мультисервисных сетей

Для обеспечения надежности и отказоустойчивости мультисервисных сетей используются различные методы, как в самой топологии сети, так и при выборе телекоммуникационного оборудования. Как правило, при построении подобных сетей для связи между различными уровнями в топологии сети предусматривают резервные подключения между телекоммуникационным оборудованием, причем для передачи трафика используются оба канала – основной и резервный. Кроме того, в топологии сети предусматривают установку дублирующих устройств уровня ядра, которые обеспечивают работу

9

сети в случае отказа одного из устройств. Для повышения надежности работы телекоммуникационного оборудования, а значит и надежности сети в целом,

используют модульные устройства, позволяющие устанавливать дублирующие блоки питания или модули управления. Большинство приложений, которые используются для решения поставленных бизнес-задач компании, в основном ориентированы на клиент-серверную модель, обеспечивающую наибольшую эффективность выполнения бизнес-процессов. Поэтому высокая доступность

(High Availability) серверов, обеспечивающих работу этих приложений, является абсолютно необходимой для нормального функционирования бизнеса и в свою очередь полностью зависит от высокой доступности локальной сети в целом.

Для реализации высокой доступности сетевых сервисов в мультисервисных сетях, как правило, используются специальные технологии повышения надежности, позволяющие построить отказоустойчивую локальную вычислительную сеть, в которой основные и резервные устройства и соединения задействованы одновременно и осуществляют балансировку нагрузки на устройствах в сети. Например, при построении сети на оборудовании компании

Cisco Systems используются следующие технологии:

•Cisco Hot Standby Router Protocol (HSRP), HSRP Track, Cisco IOS predestination load balancing over equal cost OSPF paths – функции автоматического переключения с основного маршрутизатора на резервный в случае отказа и функции балансировки нагрузки для протокола OSPF;

•Cisco IOS Fast convergence for OSPF – функции программного обеспечения

Cisco IOS для уменьшения времени сходимости динамического протокола маршрутизации OSPF;

•per-VLAN Spanning Tree, 802.1 Q VLAN Trunking – возможность работы отдельного алгоритма Spanning Tree в каждой виртуальной сети для управления путями передачи трафика с точностью до отдельной подсети и обеспечения простого механизма отказоустойчивости на канальном

уровне.

10