Verbinden Sie sich. Mit Erfolg

Traditionale Datenübertragungswege werden noch viele Jahre lang zuverlässig funktionieren, allerdings werden sie nur in dicht besiedelten Gebieten wirtschaftlich rentabel. In anderen Bedingungen sind andere Lösungen erforderlich, die eine zuverlässige Hochgeschwindigkeitsverbindung zu einem angemessenen Preis bieten können.
In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie Kommunikationsprobleme dort lösen können, wo traditionelle Kanäle teuer oder nicht verfügbar sind. Welche Klassen von Lösungen existieren, wie sie sich unterscheiden und wie Sie das für Ihre spezifische Aufgabe geeignete auswählen.

Es gibt mehrere Klassen von Technologien, die darauf abzielen, Kommunikationsprobleme dort zu lösen, wo traditionelle Kommunikationskanäle fehlen oder wirtschaftlich unrentabel sind. Lastverteilungssysteme, Aggregatoren und Summatoren scheinen ähnliche Funktionen zu erfüllen, unterscheiden sich jedoch grundlegend in der Qualität ihrer Lösungen. Lassen Sie uns das näher betrachten.

Lastverteilersysteme

Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann nur ein Kanal betrieben werden. Dies gewährleistet die Zuverlässigkeit durch Redundanz, bringt jedoch keinen Geschwindigkeitszuwachs. Dabei prüfen die meisten Lastverteiler nicht, welcher Kanal schneller ist, und wechseln einfach zu dem, der funktioniert. 80 % der auf dem Markt verfügbaren Lösungen, die mehrere SIM-Karten nutzen, sind solche Lastverteiler – bei Ausfall der Verbindung über einen Kanal wird automatisch auf den anderen Kanal umgeschaltet.

Es gibt eine spezielle Übergangsklasse zwischen Lastverteiler und Aggregator. Die Geschwindigkeit bei mehreren Verbindungen, beispielsweise von mehreren Benutzern gleichzeitig, wird höher sein als bei einem einzelnen. Dieser Ansatz erfordert bei richtiger Umsetzung nicht einmal eine Infrastruktur zur Terminierung des Verkehrs und wird häufig in der Klasse günstiger Router eingesetzt. Die Lösung kann insgesamt hohe Geschwindigkeiten bieten, aber jeder einzelne Benutzer erhält nur die Geschwindigkeit, die über einen einzelnen Kanal verfügbar ist. Das Herunterladen von Torrents auf einem solchen Gerät ist sehr komfortabel möglich.

Das zu lösende Problem

Erhöhung der Zuverlässigkeit. Redundanz der Datenkanäle.

Schlüsselmerkmal

1. Wechselgeschwindigkeit von einem nicht funktionierenden Kanal auf einen funktionierenden Kanal. Je schneller das Gerät erkennt, dass ein Kanal nicht funktioniert und auf einen anderen umschalten muss, desto besser.
2. Priorisierte Nutzung des schnellsten Kanals.

Vorteile

1. Gerätekosten. Die günstigste Lösung auf dem Markt.
2. Benötigt keine Zwischeninfrastruktur zur Terminierung des Verkehrs.
3. Erfordert kein qualifiziertes Personal für Nutzung und Wartung.

Nachteile

1. Keine Qualitätsprüfung des Kanals. Das Gerät kann auf einen Kanal mit mäßiger Verbindung umschalten, während der benachbarte Kanal viel schneller ist.

Zielanwendung.

Dienste, die keine hohe Übertragungsgeschwindigkeit erfordern und bereit für kurze Ausfallzeiten sind.

Aggregator.

Dieser Begriff stammt aus dem Englischen und wird im Kontext von Datenübertragungssystemen schon seit langem verwendet. Er wird in Lösungen eingesetzt, die physische Kabel- und Glasfaserübertragungskanäle zusammenführen.

Diese Systeme sind deutlich ausgefeilter als Lastenausgleicher – sie nutzen gleichzeitig mehrere Datenübertragungswege. Über jeden Kanal wird eine Verbindung zu einem Zwischenserver hergestellt, auf dem der Datenverkehr zusammengeführt und an den Zielservice weitergeleitet wird. Daher bricht die Datenübertragung nicht ab, selbst wenn mehrere Kanäle ausfallen. Es gibt also kein Konzept des Wechsels von einem Kanal zu einem anderen. Es ist auch anzumerken, dass bei drahtlosen Datenübertragungskanälen, entgegen der allgemeinen Meinung, die meisten solchen Lösungen die Geschwindigkeit nicht erhöhen oder nur geringfügig erhöhen. Zum Beispiel sollten 4 Kanäle mit 10 Mbit/s insgesamt 40 Mbit ergeben, jedoch liefern die Aggregatoren im L3-Tunnel nur etwa 12-18. Das sind die maximalen Geschwindigkeitssteigerungen unter idealen Bedingungen. Dies geschieht aufgrund der großen unregelmäßigen Entropie in den Kanälen. Es ist eine nicht triviale Aufgabe, Kanäle mit unterschiedlicher Bandbreite und vor allem unterschiedlichen Latenzen zusammenzuführen.

Das ist zweifellos besser als zehn, aber deutlich weniger als die erwarteten vierzig. Unredliche Hersteller versuchen, diesen Nachteil zu verbergen, indem sie eine Kombination aus Proxy-Server und Quellenadressenwechsel verwenden. In diesem Fall steigt die Geschwindigkeit um ein Vielfaches, jedoch funktioniert dies nur, wenn die Verbindung vom Gerät initiiert wird. Wenn die Verbindung aus der Außenwelt initiiert wird, funktioniert dieser Trick nicht mehr. Wenn Sie zwei Netzwerke verbinden möchten, wie beispielsweise einen Verkaufsstandort mit der Zentrale oder einen Zug mit dem zentralen Netzwerk, wird der Aggregator nicht in der Lage sein, die Aufgabe zu bewältigen, da die Geschwindigkeit am Gerät zehnmal niedriger sein wird als vom Gerät. Darüber hinaus garantieren solche Manipulationen im Zusammenhang mit den Netzwerken von Telekommunikationsanbietern Fragen vonseiten der Regulierungsbehörden bezüglich der Systeme zur operativen Ermittlung (SORM).

Lösungen zur Aggregation von drahtlosen Datenübertragungskanälen sind relativ einfach und erfordern keine Investitionen in anspruchsvolle Forschungsarbeiten. Fast alle basieren nur auf weit verbreiteten Open-Source-Lösungen. Hersteller ziehen es vor, eine einfache Web-Oberfläche zu erstellen und dies als innovative Entwicklung auszugeben. Dieser Ansatz ist in Russland sehr verbreitet.

Das zu lösende Problem
Erhöhung der Zuverlässigkeit. Geringfügige Steigerung der Geschwindigkeit.

Schlüsselmerkmal
Nutzung der aggregierten Kanäle. Durchschnittliche maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit.

Nachteile

1. Gerätepreis. Mehrfach teurer als gewöhnliche Load-Balancer.
2. Vorhandensein monatlicher Zahlungen, da eine Zwischeninfrastruktur zur Terminierung des Datenverkehrs erforderlich ist.
3. Für den Betrieb wird speziell geschultes technisches Personal benötigt.
4. Geringe Auslastung der Datenübertragungskanäle im L3-Tunnel.
5. Einsatz von Proxys-Server führt zu asymmetrischen Netzwerken und Adressierung.

Vorteile

1. Löst das Problem der Redundanz von Datenübertragungskanälen sehr gut.
2. Erzielt hohe Datenübertragungsraten bei Verwendung eines Proxys, wenn die Verbindung vom Gerät initiiert wird.

Zielanwendung.
Dienste, die eine stabile Verbindung benötigen und keinen L3-Tunnel erfordern. Private Haushalte, einfache Topologien, die kein symmetrisches Netz benötigen. Nicht geeignet für industrielle Objekte und Netzwerkbetreiber.

Summatoren

Im Kontext von Datenübertragungskanälen tauchte dieser Begriff erst vor einigen Jahren in Russland auf. Diese Lösungen ähneln Aggregatoren sehr, unterscheiden sich jedoch radikal, da sie alle Vorteile bewahren und alle ihre Nachteile nicht haben.

Detailliertere Diagramme und Funktionsweise

Wenn Verschlüsselung vom Gerät zum Terminierungsserver benötigt wird – diese Option, ebenso wie On-the-Fly-Kompression, ist bei ausgereiften Technologien auf dem Markt vorhanden.

Für L3-Tunnel beträgt die Auslastung von Datenübertragungskanälen bei Summatoren etwa 90 %. Zum Beispiel wird ein Aggregator 40 Mbit/s liefern, während ein Summator sicher 70 Mbit/s bereitstellt. Daher wird er auch Summator genannt. Dies ist eine sehr komplexe Aufgabe, die ernsthafte, wissenschaftlich fundierte Forschungen erfordert.
Eine erfolgreiche Geschwindigkeitssteigerung im L3-Tunnel ermöglicht eine gleichmäßige Netzwerk-Topologie ohne "Besonderheiten".

Im Gegensatz zu Aggregatoren haben Summatoren keine Einschränkungen hinsichtlich des Anwendungsbereichs. Sie können in allen Arten von Datenübertragungsdiensten und in jeder Netzwerktopologie eingesetzt werden. Das durch den Summator erzeugte Netzwerk ist vollständig standardisiert und wird, anders als bei Aggregatoren, keine Fragen von Aufsichtsbehörden und versteckte Fallstricke in der Nutzung aufwerfen.

Das zu lösende Problem
Erhöhung der Zuverlässigkeit. Mehrfache Steigerung der Geschwindigkeit.

Schlüsselmerkmal
Nutzung der aggregierten Kanäle. Durchschnittliche maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit.

Nachteile

1. Vorhandensein monatlicher Zahlungen, da eine Zwischeninfrastruktur zur Terminierung des Datenverkehrs erforderlich ist.
2. Der Preis ist mit dem eines Aggregators vergleichbar.

Vorteile

1. Hocheffiziente Lösung zur Sicherung von Datenübertragungskanälen.
2. Mehrfache Steigerung der Geschwindigkeit und Bandbreite von Kanälen im L3-Tunnel.

Zielanwendung.
Kommerzielle, industrielle und staatliche Dienste, die hohe Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit bei der Datenübertragung erfordern. Es gibt keine Einschränkungen hinsichtlich der Verwendung.

Integrierte Lösung

Technologien zur Steigerung der Zuverlässigkeit und Kapazität müssen neben ihrer Hauptfunktion einfach zu verwalten und skalierbar sein. Sie sollten umfassende Lösungen für die Probleme der Endbenutzer bieten und die Aufgaben nicht fragmentarisch angehen, indem sie einen Großteil der infrastrukturellen und betrieblichen Aufgaben dem Kunden überlassen.

Was ist erforderlich, damit eine Lösung umfassend ist?

1. Einheitliches Netzwerkmanagementsystem
Es ermöglicht die zentrale Verwaltung aller Netzwerkgeräte - die Firmware und Konfiguration zu aktualisieren, Warnmeldungen und Störungen anzuzeigen sowie die Netzwerkbelastung auszubalancieren. Transparente Verwaltung aller Funktionen jedes einzelnen Geräts und in bestimmten Fällen die Anzeige des Standorts des Geräts und seiner Schlüsselmerkmale auf einer interaktiven Karte.
Ein qualitativ hochwertiges Netzwerkmanagementsystem spart Ingenieurpersonal, verringert die Problemlösungszeit und übernimmt alle Aufgaben, die normalerweise das 'Gehirn' übernimmt.

2. Zuverlässigkeit
Die Technologie beinhaltet die Verwendung eines Traffic-Terminierungsservers, der immer zwischen dem Gerät und dem Zielservice steht. Dies kann zu einem Single Point of Failure werden. Sollte die Lösung nicht automatisch in der Lage sein, den Traffic zwischen Geräten und Terminierungsservern umzuleiten und einen automatischen Failover zu gewährleisten, wird ihr Einsatz für kommerzielle Anwendungen nicht empfohlen.

Das ist äußerst wichtig. Ohne ein automatisches Backup-System wird selbst das schnellste Netzwerk früher oder später zu einem Netzwerk aus "Steinen".

3. Qualitatives Monitoring
Die überwältigende Mehrheit der Lösungen kann keine wichtigen Leistungskennzahlen der Geräte registrieren, wenn diese offline sind. Das bedeutet, dass der Systemoperator bei Problemen im Netzwerk keine retrospektive Analyse des Geräts durchführen und herausfinden kann, was genau das Problem war.
In kritischen Infrastrukturen müssen Geräte die maximale Anzahl von Metriken über Kommunikationskanäle für den Fall einer "Fehleranalyse" registrieren, in der Lage sein, diese zu speichern und ohne Belastung der Kanäle an das zentrale System zu übertragen. Kein Open-Source-Monitoringsystem kann gleichzeitig den Datenverkehr reduzieren und retrospektive Metriken liefern.

4. Sicherheit
Das Netzwerk muss maximal vor böswilligen Angriffen geschützt sein und gleichzeitig vollständig vom Kunden kontrolliert werden können.

5. 24/7 Unterstützung vom Hersteller
Es ist sehr schwierig, mit einem Hersteller zu kommunizieren, wenn er sich in einer anderen Zeitzone befindet und eine andere Sprache spricht oder sich einfach für einen König hält. Es ist sehr wichtig, dass die Reaktion des Herstellers auf ein Kundenproblem minimal ist und die Lösung tatsächlich das Problem löst.

Was wählen

1. Wenn die Funktionalität eines einzelnen Kanals ausreicht und man einfach auf Nummer sicher gehen möchte – wählen Sie einen Lastenausgleich. Einfach, kostengünstig, effektiv. Es ist ein Vorteil, wenn der Hersteller folgende Modi integriert hat:
-Das Konzept der Haupt- und der Backup-Verbindung. Der Backup-Kanal wird nur aktiviert, wenn der Hauptkanal nicht verfügbar ist. Der Hauptkanal wird aktiviert, sobald er verfügbar ist.
-Ein Mechanismus zur Qualitätskontrolle des Kanals ohne Erzeugung von Dienstverkehr.
-Eine signifikante Verbesserung der Gesamtspeed durch sessionspezifische Lastverteilung auf verfügbare Kanäle ist von großem Vorteil. Dies wird einen beträchtlichen Gesamtschub an Geschwindigkeit bringen, jedoch nicht innerhalb einer bestimmten Sitzung.
Diese Mechanismen funktionieren effektiv nur gemeinsam.

2. Wenn Ihnen die Geschwindigkeit eines einzelnen Kanals fehlt oder Sie die maximale Geschwindigkeit benötigen - wählen Sie die Summatoren. Aggregatoren kosten zwar gleich viel, bieten jedoch weniger Funktionen.

Quelle: habr.com