Progettazione di Reti WAN: la fase d'integrazione

In questo articolo evidenzierò come e sotto quali precise condizioni è importante effettuare un'implementazione di Rete Wide Area Network (WAN). Generalmente le applicazioni del tipo distribuite (un'applicazione costituita da due o più processi che vengono eseguiti in parallelo su macchine distinte connesse da una rete di comunicazione) necessitano costantemente diuna capacità di banda variabile; di conseguenza è necessario preventivare una richiesta d'incremento di banda. Difatti, con la diffusione dei servizi integratiin Internet sono sorte molte problematiche e questioni per molte architetture di Rete già esistenti. E' importante, quindi, che il rapporto costo/performancedebba essere aggiustato affinchè si supportino e si possano utilizzare applicazioni emergenti per un largo numero di utenti. Fino a poco tempo fa la trasmissione d'informazioni multimediali su Reti LAN e WAN erano logicamente separate da Servizi specifici (come la Voce). Ora con nuovi Servizi come Voice Over IP ed il video in Real Time, è necessaria una LAN o WAN di ampie ptrestazioni. Difatti leapplicazioni distribuite ed i servizi multimediali sono diventate rapidamente unaparte essenziale nel peso della produttività all'interno del mondo lavorativo. Le aziende stanno iniziando a considerare implementazioni di Reti del tipo Intranet LAN, dotate di ampia banda per le applicazioni multimediali come:

• video training, 
• video conferenza 
• Voice Over IP 

L’impatto di queste applicazioni sulle attuali infrastrutture di networking esistenti, può diventare una questione da considerare seriamente. Supponiamo che un’azienda faccia affidamento sulla propria Rete per la gestione del traffico d'informazioni aziendale e voglia integrare applicazioni di video training. La rete dev’essere in grado di fornire QoS garantito (Quality of Service). Questo QoS deve trasportare il traffico multimediale generico ma non permettere ad esso di interferire con il traffico tra i dipendenti in Azienda il quale ha primaria importanza (cioè critical).
Consecutivamente a ciò, il progettista di Rete ha bisogno di grande flessibilità nel risolvere problemi d'Internetworking evitando di creare ulteriori Reti o effettuare ulteriori cablaggi, il che produrrebbero ulteriori spese. In particolare un Cliente può chiedere: come ridurre i costi della mia Rete e migliorarne le prestazioni? E' compito del progettista analizzare anzitutto le Reti WAN esistenti, focalizzandosi su obiettivi primari per il Design delle WAN e la successiva implementazione:
Application availability: le Reti trasportano informazioni di applicazioni tra Hosts. Se le applicazioni non sono disponibili per gli utenti nella Rete allora la rete non svolge il suo compito alla perfezione.
Total cost of ownership : questa è una stima di Budget che viene solitamente viene espresso in milioni di Euro. S'introduce, anche il concetto di Information Systems (IS) department budgets. Molte aziende fanno affidamento su calcolatori elettronici per la gestione dei dati e le attività lavorative associandosi al costo relativo delle Risorse Operative che continuano ad aumentare. Una buona progettazione WAN può aiutare, quindi, a bilanciare questi obiettivi. Quando è propriamente implementata, una infrastruttura WAN, può ottimizzare la disponibilità dell’applicazione ed il costo effettivo delle risorse di Rete esistenti.
Inoltre, Il design di WAN generalmente ha la necessità di tener conto di tre differenti fattori:
Variabili di Ambiente:

• la locazione degli hosts, server, terminali ed altri nodi finali. 
• il traffico progettato per l’ambiente di Rete 
• Il costo progettato per fare il delivery dei defferenti livelli di servizio. 
• Variabili di Networking: 
• Topologia della Rete 
• Capacità della Linea: 
• Packet traffic 

In particolare, per il fattore del "traffico di Rete a pacchetto" bisogna osservare che è un’operazione critica e fondamentale per il successo della pianificazione di una WAN. Questo incide anche in termini di:

• Disponibilità delle risorse di Rete 
• Budget 

Perciò, un "incremento" della disponibilità delle risorse deve generalmente essere riflettuto su un aumento di costo.





Procedendo nel discorso, il Design finale della Rete deve comunque riflettersi sui requisiti degli Utenti che vogliono la disponibilità di diverse applicazioni e servizi nella loro Rete stessa. E' importante focalizzarsi quindi sul tempo di risposta, laportata e l’affidabilità.
Il tempo di risposta è il tempo fra l’inserimento di un comando, l’esecuzione sull’host vero e proprio e il delivery della risposta. Applicazioni in cui il tempo di risposta rapido è considerato critico, includono servizi interattivi ed online come ad esempio sistemi di messaggistica automatica e “point of sale”
La portata richiesta da applicazioni intensive, generalmente è composta da trasferimenti file, tuttavia la banda occupata da applicazioni che lavorano in maniera particolarmente intensa possono comportare un peso ed in particolare un tempo di risposta piuttosto lento. Effettivamente essa può essere schedulata. E’ inoltre possibile tener conto dei momenti in cui il tempo di risposta è basso a causa di traffico
L’affidabilità è un fattore assai importante, molte applicazioni hanno requisiti che eccedono le necessità classiche. Le organizzazioni che conducono tutte le attività lavorative online e tramite telefono richiedono circa il 100% di uptime: servizi finanziari, scambi di sicurezza, emergenza, polizia, operazioni militari, sono degli esempi. Queste situazioni richiedono un alto livello di affidabilità e ridondanza. Determinare il costo del downtimeè essenziale al fine di determinare l’affidabilità della stessa Rete.
Infine nella progettazione si parla di "necessità". Le necessità dell’utente possono essere assegnate in vari modi. Più persone utilizzeranno la rete, quanto più accurata sarà la valutazione sulle necessità. In generale è necessario tenere conto che:
La maggior parte degli utenti ha gli stessi requisiti in termini accesso a servizi multimediali di Messaggistica Istantanea ma possono avere differenti necessità per quanto riguarda la condivisioni di stampanti, e la gestione di print server nella propria area.
Lo studio di gruppi utenti nella Rete aziendale, portano a determinare una Baseline che poi sarà d’aiuto per l’implementazione della Rete stessa. E’necessario comprendere che certi gruppi d'utenza necessitano dell’accesso a Server Comuni. Altri, possono aver bisogno di accesso esterno ad una specifica risorsa. Alcune organizzazioni possono aver bisogno dell’IS support system per poter gestire, in certe situazioni, accordi con standard esterni.

Individuare una congestione di rete

Nel corso delle mie attività lavorative odierne, ho incontrato questo fenomeno in molti casi. Tra i più comuni segnali di congestione della rete si possono evidenziare i seguenti:

Maggiore ritardo sulla rete
Tutte le reti sono caratterizzate da una capacità di trasporto dei dati limitata. Quando il carico è leggero, il tempo medio che intercorre tra il tentativo di invio di un pacchetto di dati da parte di un computer e l’invio effettivo sulla LAN è abbastanza breve. Se molti utenti cercano di collegarsi e di comunicare, il
ritardo medio aumenta e fa sembrare la rete “più lenta”, perché, rispetto a condizioni di carico leggere, ci vuole più tempo per inviare la stessa quantità di dati. 
In casi estremi, in presenza di un pesante carico di rete, le appli-cazioni possono anche bloccarsi. Il computer può scollegarsi, le applicazioni o il sistema operativo cadere e il sistema richiedere un riavvio. Non va comunque dimenticato che il livello prestazionale delle applicazioni dipende anche da altri fattori (per
esempio la velocità dei computer e le prestazioni del disco).

Elevato utilizzo della rete
Quando si cerca di determinare un livello di utilizzo accettabile, si devono considerare molte variabili, compreso il numero di stazioni presenti sulla LAN, il comportamento del software o dell’applicazione e gli schemi di traffico sulla rete. In altre paro-le, ci si deve chiedere se il traffico principale si registra tra gli utenti e il server locale o se gli utenti escono dai propri segmenti di rete provocando la congestione. Per la maggior parte degli ambienti aziendali i seguenti livelli di utilizzo possono diventare un metodo empirico per determinare se una LAN Ethernet sta raggiungendo il proprio carico massimo:

• 20 percento della capacità totale, rilevata come media di una giornata lavorativa di otto ore;
• 30 percento, come media dell’ora peggiore della giornata;
• 50 percento, come media dei peggiori 15 minuti della giornata.

Utenti insoddisfatti
Le velocità di rete sono in parte soggettive: per misurare il livello di congestione della LAN, in ultima analisi, si può verificare semplicemente se gli utenti riescono a svolgere il proprio lavoro in modo efficiente. Se gli utenti non sono soddisfatti delle 
prestazioni della rete, il problema esiste, anche se le statistiche indicano che la rete funziona bene. Ovviamente l’insoddisfazione degli utenti è meno indicativa se il computer che utilizzano è obsoleto e influenza così la sensazione di scarse prestazioni rilevata dalle persone.

Quindi un buon design di rete dipende dal giusto bilanciamento tra client e server. Idealmente, i client dovrebbero trovarsi nella stessa rete dei server a cui accedono più di frequente. Ciò può essere semplicemente il risultato di un collegamento di client e server allo stesso dispositivo (hub), ma può essere anche ottenuto in modo ‘virtuale’, tramite il software di rete, in modo tale che gli utenti dell’area di un edificio possono trovarsi negli stes-si segmenti logici della rete di un server situato all’estremità opposta dello stesso edificio. Questo accorgimento permette di minimizzare il carico della dorsale di rete che trasporta il traffico tra i segmenti. Ecco un’ottima regola empirica. In un ambiente di rete medio/piccolo, progettato adeguatamente, l’80 percento del traffico su un determinato segmento deve essere di tipo locale (ad esempio, verso un server dello stesso gruppo di lavoro) e non più del 20 percento può, all’occorrenza, muoversi sulla dorsale, verso altri segmenti o “sottoreti”. La congestione della dorsale indica che gli schemi di traffico non rispondono alla regola dell’80-20. In tal caso, invece di aggiungere switch o di poten-ziare gli hub, può essere più semplice migliorare le prestazioni

della rete in uno dei seguenti modi:

• Spostare le risorse (per esempio applicazioni, programmi, file da un server all’altro) per mantenere il traffico locale all’interno di un gruppo di lavoro.
• Spostare gli utenti (‘virtualmente’, tramite specifiche software, se non è possibile fisicamente) in modo tale che i gruppi di lavoro riflettano meglio gli schemi di traffico effettivi.
• Aggiungere server per consentire agli utenti di accedervi local-mente senza attraversare la dorsale.

Dopo essersi assicurati un design di rete e una collocazione delle risorse migliori, il passo successivo riguarda la scelta della la tecnologia più adatta alle proprie esigenze. Quindi una domanda spontanea, soprattutto nell'attività di PreSales è: "Come aumentare le prestazioni di rete? La maggior parte delle LAN nascono come Ethernet condivise con tutti gli utenti su un unico segmento. Ovviamente, se aumenta il numero di utenti collegati alla rete e se inviano file sempre più grandi, il carico di traffico aumenta. Rispetto agli hub tradizionali da 10 Mbps, gli hub e gli switch Fast Ethernet (velocità: 100 Mbps) migliorano immediatamente e drasticamente le prestazioni. Aggiungere questi dispositivi alla rete è come aumentare il limite di velocità (nel caso di un hub Fast Ethernet) e, con uno switch, aggiungere anche corsie a un’autostrada. La prestazione di rete, però dipende anche da un'altra variabile, ossia dalle dimensioni del traffico e della sua tipologia:

Molti file piccoli
Per un traffico sostenuto di piccoli file (messaggi di posta elet-tronica frequenti o stampe di documenti word), la congestione è tra il client e il server. Per le installazioni esistenti la segmentazione della rete con uno switch Ethernet (10 Mbps su tutte leporte, eccettuate una o due porte più veloci) rappresenta la soluzione più conveniente. Ciò significa avere connessioni a 10 Mbps per porta con i computer e una connessione veloce da 100Mbps per l’accesso al server.

Pochi file grandi
Il traffico “congestionato” con il trasferimento di grandi file e l’uso di applicazioni ad alto consumo di larghezza di banda da parte di alcuni utenti richiede un approccio diverso. Un gruppo di tecnici che utilizza programmi CAD può essere un esempio di traffico sporadico con trasferimento di grandi file. In tal caso, una velocità di 10 Mbps richiede lunghi tempi di invio ed è quindi meglio optare per switch che offrano tutte le porte ad alta velocità (100 Mbps). Ovviamente le schede di rete dei computer connessi a tali porte dovranno anche esse essere a 100Mbps per sfruttare questa “autostrada” più ampia e veloce per il trasferimento dei dati.

Molti file grandi

Anche per un traffico sostenuto di grandi file, come nel caso dei backup di rete, gli switch Fast Ethernet costituiscono la soluzione migliore. Essi possono infatti aumentare la velocità delle transazioni, riducendo l’impatto sulla dorsale e minimizzando la congestione del traffico. Inoltre gli switch Fast Ethernet permettono di segmentare la LAN (dividerla in segmenti, “sottoreti” più piccole) e di assegnare a ogni segmento un collegamento di rete specifico. Questo è un indubbio vantaggio perchè consente flessibilità e adattabilità della rete, ermettendo di creare sottogruppi di utenti e di connetterli con velocità adeguate alle loro necessità. Alcuni switch possono anche avere una o più porte a 1000 Mbps (si parla in questo caso di Gigabit Ethernet, ed è facile immaginare che in futuro se ne parlerà sempre di più).Combinando switch e hub, è possibile a questo punto ipotizza-re una LAN con una connessione ultraveloce al server o alla dorsale aziendale (a 1000 Mbps), connessioni veloci a 100 Mbps per alcuni utenti molto esigenti in fatto di uso della rete e connessioni più lente a 10 Mbps verso hub cui si connettonopiccoli gruppi di lavoro con poche esigenze di networking.