В основе сетей долгое время были технологии, работающие по принципу выделенных каналов. Одной из ключевых среди них была SDH, или синхронная цифровая иерархия. Ее архитектура основана на строгой синхронности работы всех элементов и жестком закреплении полосы пропускания за конкретным соединением. Благодаря этому обеспечивалась высокая предсказуемость параметров сети, поэтому SDH активно использовали для критически важных сервисов.
Эволюция инфраструктуры привела к доминированию пакетных сетей, прежде всего Ethernet. Этот стандарт, построенный на принципах гибкого статистического уплотнения, стал фундаментом для современных облачных платформ. Однако требования бизнеса к надежности и гарантиям производительности для ключевых приложений остались прежними. Поэтому в актуальных облачных решениях принципы отказоустойчивости и управляемости трафиком, унаследованные от технологий вроде SDH, реализуются поверх базовой Ethernet-среды с помощью специализированных протоколов и сервисов.
В этом тексте мы подробно расскажем о технологии SDH, и как ее принципы используются в современных сетях.
В этом тексте:
Что такое SDH и Ethernet
SDH (Синхронная цифровая иерархия) — это стандарт для построения магистральных сетей связи, разработанный еще в конце 1980-х годов и получивший широкое распространение в 1990-е. Технология основана на следующих принципах:
- Синхронная передача. Все элементы сети работают от единого тактового генератора
- Коммутация каналов. Под каждое соединение выделяется фиксированная, неизменная часть общей пропускной способности
- Жесткая структура. Данные организуются в стандартизированные контейнеры с четкой иерархией скоростей
Главные преимущества использования SDH заключаются в абсолютной предсказуемости полосы пропускания, задержек, а также во встроенных механизмов резервирования для мгновенного восстановления связи.
Ethernet — это универсальный стандарт для построения проводных сетей, который доминирует в локальных и глобальных сетях. Его работа базируется на иных принципах:
- Пакетная коммутация. Данные разбиваются на отдельные пакеты (кадры), которые маршрутизируются независимо
- Статистическое уплотнение. Пропускная способность канала динамически распределяется между всеми устройствами, которым нужно передать данные в данный момент
- Простота и массовость. Стандартизация и широкое распространение сделали оборудование доступным.
Сеть на базе Ethernet отличается высокой гибкостью, масштабируемостью и экономической эффективностью, максимально используя физический канал. За счет оптимального использования ресурсов канал не простаивает, а распределяется под изменяющиеся потребности трафика. Это, вместе с низкой стоимостью развертывания и простотой масштабирования, делает Ethernet фундаментом интернета и облачных платформ, а также максимально подходящим инструментом под большинство IT-задач.
При этом, технологии SDH и Ethernet не всегда существуют раздельно. На практике часто используется схема Ethernet over SDH (EoS). Она позволяет инкапсулировать трафик Ethernet внутрь структурированных контейнеров SDH. Это дает возможность передавать пакетные данные по надежным, предсказуемым магистралям SDH, что особенно востребовано операторами связи для использования существующей инфраструктуры.
| SDH | Ethernet | |
|---|---|---|
| Основной принцип | Коммутация каналов, синхронная передача | Пакетная коммутация, асинхронная передача |
| Распределение полосы | Фиксированное, гарантированное выделение | Динамическое, статистическое |
| Ключевое преимущество | Предсказуемость, высокая доступность | Гибкость, масштабируемость, эффективное использование ресурсов |
| Экономическая модель | Высокая стоимость гарантий и избыточности | Низкая стоимость за счет доступности оборудования |
| Типичное применение | Магистрали операторов связи, критичные сервисы | Локальные сети, интернет, дата-центры |
Маршрутизация сетей с SD-WAN
Когда бизнес растет, классическая сеть часто перестает справляться. Технология SD-WAN позволяет объединить каналы связи в единый пул и управлять трафиком на основе умных правил. Как это работает, рассказываем в нашей статье.
Как устроены SDH и Ethernet
Мы уже упомянули, что SDH представляет собой жестко структурированную синхронную иерархию с аппаратным резервированием, а Ethernet — гибкую распределенную систему коммутации пакетов, где управление и резервирование реализуются программными протоколами. Давайте разберем подробнее, по каким принципам работает каждая из технологий.
Структура SDH
Базовый блок. Основной единицей является синхронный транспортный модуль STM-1 со скоростью 155,52 Мбит/с. Потребительские данные размещаются в виртуальных контейнерах, которые встраиваются в его структуру.
Масштабирование. Для повышения пропускной способности потоки мультиплексируются: 4 потока STM-1 образуют STM-4 (622 Мбит/с), 4 потока STM-4 — STM-16 (2,5 Гбит/с) и далее.
Синхронизация. Все элементы сети (мультиплексоры) синхронизируются от единого первичного эталонного генератора. Это обеспечивает абсолютную временную согласованность работы.
Топология и резервирование. Сеть строится по топологии кольца, где данные передаются по двум оптическим волокнам в противоположных направлениях. В случае обрыва связности автоматическое переключение на резервный путь происходит в течение 50 миллисекунд.
Принципы работы Ethernet
Единица передачи. Данные передаются кадрами — структурированными пакетами, содержащими MAC-адреса отправителя и получателя, полезные данные и контрольную сумму.
Управление доступом к среде. В классическом варианте используется алгоритм CSMA/CD: устройство перед отправкой проверяет отсутствие сигнала в среде, а при одновременной передаче (коллизии) повторяет попытку после паузы. В современных сетях с коммутаторами и полным дуплексом этот механизм неактуален.
Коммутация. Коммутатор, получив кадр, анализирует MAC-адрес назначения и пересылает его только на тот порт, к которому подключено целевое устройство, что изолирует трафик и повышает общую производительность.
Обеспечение надежности. Ethernet на физическом уровне не имеет встроенного механизма быстрого резервирования, как SDH. Надежность достигается на логическом уровне с помощью протоколов.
Таким образом, SDH представляет собой централизованно синхронизированную, жестко структурированную иерархию с аппаратным резервированием, а Ethernet — гибкую распределенную сеть с пакетной коммутацией, где управление и отказоустойчивость реализуются протоколами более высокого уровня.
Гибкое управление нагрузками
Когда единое решение создает неоптимальные компромиссы, уместно объединить локальные и облачные ресурсы в одну инфраструктуру. ИТ-ГРАД поможет спроектировать и внедрить гибридное облако, которое решит ваши бизнес-задачи.
EoS: соединение двух технологий
Многие бизнес-приложения, такие как ERP-системы, IP-телефония или платежные сервисы, требуют от сети строгих гарантий. Эти гарантии фиксируются в SLA и включают стабильную полосу пропускания, минимальные и предсказуемые задержки, а также время восстановления при сбое, измеряемое в миллисекундах. Гибкая среда стандартного Ethernet, работающая по принципу «максимальных усилий», не может обеспечить такие гарантии на уровне магистральной сети из-за отсутствия встроенных механизмов резервирования и управления качеством обслуживания.
Для решения этой задачи была разработана технология инкапсуляции Ethernet over SDH (EoS). Ее основная идея заключается в использовании магистрали SDH в качестве транспортного туннеля для передачи пакетного трафика Ethernet. EoS решает проблему гарантий, предоставляя пакетным данным все преимущества синхронной сети.
Принцип работы и применение EoS
- Инкапсуляция. На границе сети пакеты Ethernet помещаются в стандартные виртуальные контейнеры SDH
- Транспортировка. Упакованный таким образом Ethernet-трафик передается по магистральной сети SDH. Под контейнеры выделяется фиксированная часть общей пропускной способности, что исключает конкуренцию с другим трафиком и обеспечивает стабильную скорость. Сквозная синхронизация сети гарантирует минимальные и постоянные задержки передачи. А встроенные механизмы защиты обеспечивают быстрое переключение на запасной путь при любой аварии в магистрали.
- Доставка. На принимающей стороне происходит обратный процесс — из контейнеров SDH извлекаются Ethernet-кадры, которые далее передаются в локальную сеть.
В современных условиях EoS часто применяется как промежуточное или нишевое решение, позволяющее оптимально использовать существующие инвестиции в инфраструктуру и решать специфические задачи по обеспечению качества обслуживания.
Интеграция унаследованной инфраструктуры. Операторы связи используют существующие и уже оплаченные сети SDH для оказания новых Ethernet-услуг, например выделенной линии или организации защищенных каналов между филиалами.
Повышение надежности магистрали. EoS позволяет направить критически важный для бизнеса трафик через предсказуемую среду SDH, в то время как остальной, менее требовательный трафик идет по обычным IP-магистралям.
Построение гибридных сетей. Компания получает стандартный Ethernet-интерфейс с высоким уровнем сервиса, который обеспечивается на транспортном уровне технологиями SDH.
В результате Ethernet over SDH позволяет удовлетворить жесткие требования бизнес-приложений к SLA, используя для транспортировки проверенную, детерминированную инфраструктуру, поверх которой работает привычная и гибкая пакетная сеть.
Заключение
Эволюция сетевых технологий в облачной инфраструктуре демонстрирует не простое вытеснение одного стандарта другим, а их практическую интеграцию. Архитектура SDH с ее синхронными, гарантированными каналами сформировала стандарты надежности, которые востребованы бизнес-сервисами до сих пор. Современный Ethernet, в свою очередь, обеспечил необходимую для облаков гибкость, масштабируемость и экономическую эффективность. На практике эти принципы сосуществуют вместе: гарантии качества обслуживания и отказоустойчивости, изначально присущие SDH, теперь реализуются в рамках технологий нового поколения, таких как Carrier Ethernet, MPLS и SD-WAN, поверх базовой пакетной инфраструктуры.
Выбор оптимальной конфигурации для конкретной задачи — будь то развертывание высоконагруженной транзакционной системы, создание отказоустойчивого канала связи между офисами или миграция критичных сервисов в облако — требует экспертной оценки. Правильное сочетание технологических решений позволяет достичь баланса между производительностью, надежностью и стоимостью владения. Если вы планируете развернуть гибридную инфраструктуру, которая объединит предсказуемость выделенных каналов с гибкостью облачных сервисов, обратитесь к специалистам ИТ-ГРАД для консультации и построения индивидуального решения.
Частые вопросы
1.Какая технология актуальна на сегодня — SDH или Ethernet?
В современной облачной инфраструктуре Ethernet безусловно доминирующая и более эффективная технология. Его гибкость, масштабируемость и экономичность идеально подходят для динамичных облачных сервисов. Но принципы надежности и гарантий качества обслуживания (SLA), изначально разработанные для SDH, сегодня реализуются в рамках самого Ethernet с помощью таких технологий, как Carrier Ethernet, MPLS или SD-WAN. Таким образом, облако использует преимущества обеих технологий: гибкую пакетную среду Ethernet и инженерные подходы к обеспечению предсказуемости, унаследованные от SDH.
2. Зачем знать про SDH, если все уже работает на Ethernet?
Понимание SDH важно для глубокого понимания основ сетевой надёжности и требований бизнес-приложений. Многие ключевые принципы были отработаны именно в эпоху SDH. Эти принципы легли в основу современных сервисных соглашений (SLA) для облачных и сетевых услуг. Знание истории помогает правильно формулировать требования к инфраструктуре и понимать, какими технологическими средствами провайдер обеспечивает заявленные в договоре параметры доступности и производительности.
3. Как совмещают SDH и Ethernet в современной инфраструктуре
Провайдеры используют несколько моделей совмещения:
- Транспортная магистраль. Существующая инфраструктура SDH может выступать в качестве высоконадежной транспортной сети для передачи трафика Ethernet между дата-центрами.
- Наследование принципов. Современное сетевое оборудование в ядре сети (например, маршрутизаторы) использует протоколы, которые заимствуют принципы SDH: MPLS Traffic Engineering для гарантированной полосы, механизмы быстрого переключения (FRR) для быстрого восстановления, синхронизацию времени (SyncE, PTP) для критичных сервисов.
- Гибридные решения. Для подключения клиента может использоваться физический канал SDH/PDH, который на границе сети провайдера преобразуется в Ethernet, предоставляя клиенту привычный интерфейс, но с повышенным уровнем SLA благодаря надежному транспортному участку.