Планирование сети. Выбор сетевых компонент (кабельных сетей, репитеров и др.)

С.89

Таблицы маршрутизации.

2.5 Сетевые архитектуры Ethernet 10/100 Мбит/сек., Tocken Ring, ArcNet.

Сетевая архитектура (network architecture) – это комбинация стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети.

Ethernet – самая популярная в настоящее время сетевая архитектура. Она использует узкополосную передачу со скоростью 10 Мбит/с, топологию «шина», а для регулирования трафика в основном сегменте кабеля – CSMA/CD.

Трафик – объем переданной информации за единицу времени.

Среда (кабель) Ethernet является пассивной, т.е. получает питание от компьютера. Следовательно, она прекратит работу из-за физического повреждения или неправильного подключения терминатора.

Сеть Ethernet имеет следующие характеристики:

Аппаратура Ethernet обычно состоит из кабеля, разъемов, Т-коннекторов, терминаторов и сетевых адаптеров. Кабель, очевидно, используется для передачи данных между рабочими станциями. Для подключения кабеля используются разъемы. Эти разъемы через Т-коннекторы подключаются к сетевым адаптерам - специальным платам, вставленным в слоты расширения материнской платы рабочей станции. Терминаторы подключаются к открытым концам сети.

Для Ethernet могут быть использованы кабели разных типов: тонкий коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель и неэкранированная витая пара. Для каждого типа кабеля используются свои разъемы и свой способ подключения к сетевому адаптеру.

В зависимости от кабеля меняются такие характеристики сети, как максимальная длина кабеля и максимальное количество рабочих станций, подключаемых к кабелю.

Стандарты IEEE на 10 Мбит/с

Здесь будут рассмотрены четыре топологии Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с:

10BaseT;

10Base2;

10Base5;

10BaseFL.

10BaseT

В 1990 году IEEE опубликовал спецификацию 802.3 для построения сети Ethernet на основе витой пары. 10BaseT (10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная, Т — витая пара) — сеть Ethernet, которая для соединения компьютеров обычно использует неэкранированную витую пару (UTP). Тем не менее и экранированная витая пара (STP) также может применяться в топологии 10BaseT без изменения каких-либо ее параметров.

Большинство сетей этого типа строятся в виде звезды, но по системе передачи сигналов представляют собой шину, как и другие конфигурации Ethernet. Обычно концентратор сети 10BaseT выступает как многопортовый (multiport) репитер и часто располагается в распределительной стойке здания. Каждый компьютер подключается к другому концу кабеля, соединенного с концентратором, и использует две пары проводов: одну — для приема, другую — для передачи.

Максимальная длина сегмента lOBaseT — 100 м. Минимальная длина кабеля — 2,5 м. ЛВС 10BaseT может обслуживать до 1024 компьютеров.

Рис. 2.5 – Для увеличения длины кабеля используется активный концентратор

10Base2

В соответствии со спецификацией IEEE 802.3 эта топология называется 10Base2 [10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная передача, 2 — передача на расстояние, примерно в два раза превышающее 100 м (фактическое расстояние 185 м)].

Сеть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный кабель, или тонкий Ethernet, с максимальной длиной сегмента 185 м. Минимальная длина кабеля 0,5 м. Кроме того, существует ограничение на максимальное количество компью­теров, которое может быть размещено на 185-метровом сегменте кабеля, — 30 штук.

Компоненты кабеля «тонкий Ethernet»:

BNC баррел-коннекторы;

BNC Т-коннекторы;

BNC-терминаторы.

Сети на тонком Ethernet обычно имеют топологию «шина». Стандарты IEEE для тонкого Ethernet не предусматривают использования кабеля трансивера между Т-коннектором и компьютером. Вместо этого Т-коннектор располагают непосредственно на плате сетевого адаптера.

BNC баррел-коннектор, соединяя сегменты кабеля, позволяет увеличить его об­щую длину. Например, Вам нужен кабель длиной 30 м, а у Вас есть сегменты тонкого кабеля по 20 и 5 м. Соедините двумя баррел-коннекторами эти сегменты, чтобы получить кабель нужной длины. Однако использование баррел-коннекторов желательно свести к минимуму, поскольку они ухудшают качество сигнала.

Сеть на тонком Ethernet — экономичный способ реализации сетей для небольших отделений и рабочих групп. Используемый в такого типа сетях кабель:

- относительно недорогой;

- прост в установке;

- легко конфигурируется.

По спецификации IEEE 802.3, сеть на тонком Ethernet может поддерживать до 30 узлов (компьютеров и репитеров) на один кабельный сегмент.

Правило 5-4-3

Сеть на тонком Ethernet может состоять максимум из пяти сегментов кабеля, соединенных четырьмя репитерами, но только к трем сегментам при этом могут быть подключены рабочие станции. Таким образом, два сегмента остаются зарезервированными для репитеров, их называют межрепитерными связями. Такая конфигурация известна как правило 5-4-3.

10Base5

В соответствии со спецификацией IEEE эта топология называется 10Base5 [10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная передача, 5 — сегменты по 500 м (5 раз по 100 м)]. Известно и другое ее название — стандартный Ethernet.

Сети на толстом коаксиальном кабеле (толстый Ethernet) обычно используют топологию «шина». Толстый Ethernet может поддерживать до 100 узлов (рабочих станций, репитеров и т.д.) на магистральный сегмент. Магистраль, или магистральный сегмент, — главный кабель, к которому присоединяются трансиверы с подключенными к ним рабочими станциями и репитерами. Сегмент толстого Ethernet может иметь длину 500 м при общей длине сети 2500 м (8200 футов).

Расстояния и допуски для толстого Ethernet больше, чем для тонкого Ethernet.

Компоненты кабельной системы:

- Трансиверы. Трансиверы, обеспечивая связь между компьютером и главным кабелем ЛВС, совмещены с «зубом вампира», соединенным с кабелем.

- Кабели трансиверов. Кабель трансивера (ответвляющийся кабель) соединяет трансивер с платой сетевого адаптера.

- DIX-коннектор, или AUI-коннектор. Этот коннектор расположен на кабеле трансивера.

- Коннекторы М-серии (в том числе баррел-коннекторы) и терминаторы N-серии.

Компоненты толстого Ethernet работают так же, как компоненты тонкого Ether­net. На рис. 2.6 показан кабель «толстый Ethernet» с подключенным трансивером и кабелем трансивера, на котором DIX-, или AUI-коннектор.

Рис. 2.6 - Толстый Ethernet с подключенным трансивером

Правило 5-4-3

Сеть на толстом Ethernet может состоять максимум из пяти магистральных сегмет соединенных репитерами (по спецификации IEEE 802.3), но только к трем сегмен при этом могут быть подключены компьютеры. При вычислении общей длины каб «толстый Ethernet» длина кабеля трансивера не учитывается, т.е. в расчет принимают только длину сегмента кабеля «толстый Ethernet».

Рис. 2.7 - Правило 5-4-3: 5 сегментов, 4 репитера, 3 сегмента для подключения компьютеров

Минимальное расстояние между соседними подключениями — 2,5 м (окол» футов). В это расстояние не входит длина кабеля трансивера. Толстый Ethernet б разработан для построения ЛВС в рамках большого отдела или всего здания.

10BascFL

l0BaseFL (10 — скорость передачи 10 Мбит/с, Base — узкополосная передача, FL — оптоволоконный кабель) представляет собой сеть Ethernet, в которой компьютеры и репитеры соединены оптоволоконным кабелем.

Основная причина популярности 10BaseFL — возможность прокладывать кабель между репитерами на большие расстояния (например, между зданиями). Максимальная длина сегмента 10ВaseFL — 2000 м.

Стандарты IEEE на 100 Мбит/с

Новые стандарты Ethernet позволяют преодолеть скорость передачи в 10 Мбит/с. Эти новые возможности разрабатываются для таких приложений, порождающих интенсивный трафик, как:

- CAD (системы автоматического проектирования);

- САМ (системы автоматического производства);

- видео;

- отображение и хранение документов.

Известны два стандарта Ethernet, которые могут удовлетворить возросшие тре­бования:

100BaseVG-AnyLAN Ethernet;

100BaseX Ethernet (Fast Ethernet).

И Fast Ethernet, и 100BaseVG-AnyLAN работают примерно в пять-десять раз быстрее, чем стандартный Ethernet. Кроме того, они совместимы с существующей кабельной системой 10BaseT. Это означает, что перейти от 10BaseT к этим стандартам достаточно просто и быстро.

100VG-AnyLAN

100VG (Voice Grade) AnyLAN — новая сетевая технология, которая сочетает в себе элементы Ethernet и Token Ring. Эта технология, разработанная фирмой Hewlett-Packard, в настоящее время совершенствуется стандартом IEEE 802.12. Спецификация 802.12 — стандарт передачи кадров Ethernet 802.3 и пакетов Token Ring 802.5. Эта технология имеет несколько названий:

- 100VG-AnyLAN;

- 100BaseVG;

- VG.

Версия сети Token Ring была представлена фирмой IBM в 1984 году как часть предложенного ею способа объединить в сеть весь ряд выпускаемых IBM компьютеров и компьютерных систем.

Сеть Token Ring является реализацией стандарта IEEE 802.5. От других сетей ее отличает не только кабельная система, но и использование доступа с передачей маркера.

Сеть Token Ring имеет следующие характеристики:

Топология типичной сети Token Ring – «кольцо». Однако в версии IBM это топология «звезда-кольцо»: компьютеры в сети соединяются с центральным концентратором, а маркер передается по логическому кольцу. Физическое кольцо реализуется в концентраторе. Пользователи – часть кольца, но соединяются они с ним через концентратор.

Среда ArcNet (Attached resource computer Network) была разработана в 1977 оду. Это простая, гибкая, недорогая сетевая архитектура для сетей масштаба рабочей группы.

ArcNet использует метод доступа с передачей маркера, топологию «звезда-шина» и работает на скорости 2,5 Мбит/с.

Поскольку ArcNet использует передачу маркера, компьютер сети ArcNet, чтобы начать передачу данных, должен получить маркер. Маркер переходит от одного компьютера к другому согласно назначенным им порядковым номерам, независимо от их физического местонахождения. Это значит, что маркер движется от компьютера 1 к компьютеру 2.

Стандартный пакет ArcNet содержит:

- адрес приемника;

- адрес источника;

- до 508 байтов данных.

Разработку сети нужно начинать с выяснения требований, которые к ней будут предъявляться. Ознакомившись с потребностями компании и чаяниями пользователей, можно приступать к разработке конфигурации сети, максимально соответствующей этим пожеланиям.

Оценка требований к сети

Сначала выясните, зачем вообще организации нужна сеть. От Вас может требоваться как установка сети «с нуля», так и объединение в сеть уже имеющихся компьютеров. Есть и третий вариант — сеть в организации уже есть, но ее хотят модернизировать или перейти на другую технологию. Каждой из этих ситуаций соответствует опреде­ленный набор пользовательских и административных требований.

Работники организации, в которой сеть либо уже есть, либо, по крайней мере, есть компьютеры, которые предстоит объединить в сеть, вероятно, хотя бы в общих чертах представляют себе, чего именно ждут. У сотрудников организации, в которой ни компьютеров, ни тем более сетей никогда не было, представление об этом, скорее всего, более туманное. Как правило, большая часть требований сводится к совместному использованию дисков и принтеров и подключению к Интернету. Этого уже достаточно для принятия основных решений. Общий доступ к дискам и принтерам — фундаментальная задача компьютер­ных сетей, решить которую можно с помощью практически любой компьютерной технологии. Кроме того, как Вы знаете, для доступа в Интернет на компьютерах должны работать протоколы TCP/IP, а для подключения к сети провайдера понадобится маршрутизатор.

У некоторых организаций требования могут оказаться более изошренными. Важно помнить, что, когда речь заходит о компьютерах, пользователи обычно хорошо представляют, что им нужно, но понятия не имеют о том, во что это выльется. Например, если организация занимается поддержкой БД со сложной структурой, ей понадо­бятся мощные серверы с быстрыми процессорами, большой объем оперативной памяти и вместительные жесткие диски. Другой компании предстоит работа с высококачественными изображениями и видеозаписями, для чего нужны сеть с широкой полосой пропускания и опять же объемная память. Если финансовая фирма собирается в реальном времени предоставлять своим пользователям сведения с фондовых рынков мира, ей понадобится как внутренняя сеть с широкой полосой пропускания, так и быстрый выход в Интернет. В общем, Вы должны определить, чего организация хочет и что она может себе позволить, и на основании этого найти оптимальное решение.

Разбираясь в сетевых потребностях организации, не ограничивай­тесь разговорами с начальством. Проведите некоторое время и «в траншеях», с людьми, которые будут непосредственно работать с се­тью. Вы почти наверняка узнаете о каких-то обстоятельствах, кото­рые повлияют на выбор оборудования, на расположение сетевых компонентов и на набор эргономических факторов, которые Вы пожелаете учесть. Например, владелец компании может решить, что для полного удовлетворения требований пользователей сети достаточно трех лазерных принтеров, но только пользователи посоветуют, где их лучше расположить, а также объяснят, какую массу времени сэкономит им принтер с возможностью печати на конвертах.

Разведка на местности

Следующий шаг в разработке плана сети — знакомство с местностью, на которой предполагается ее развернуть, и с условиями, в которых предстоит работать оборудованию. После этого Вы решите, какой тип сети удобнее, какую сетевую среду нужно использовать и как ее устанавливать. Вооружившись этой информацией, Вы сможете приступить к рассмотрению требований пользователей и подбору оборудования. В следующих разделах рассматривается несколько факторов, которые при этом надлежит принимать во внимание.

Расстояния между компонентами

Один из важнейших этапов оценки местности состоит в том, чтобы выяснить, как компьютеры и другие компоненты сети будут располагаться друг относительно друга. В сети 10BaseT или 100BaseTX Ethernet компьютеры могут находиться на расстоянии до 100 м от концентратора, что существенно превышает требования большинства офисных компьютерных сетей. И все-таки не забывайте, что в расчет надо брать не просто расстояние между компонентами, а истинную Длину кабеля, который нужно будет между ними проложить. Вам, скорее всего, придется тянуть его по стенам и потолку, огибая светильники, дверные проемы и т. д., поэтому полная длина кабеля может существенно превышать геометрическое расстояние между ком­пьютером и концентратором. Если компьютеры, которые предстоит соединить, находятся на значительном расстоянии друг от друга, Вы можете даже решить, что обычному кабелю следует предпочесть оптоволоконное соединение: оно действует на больших расстояниях и более надежно при использовании на открытом воздухе.

Учтите также препятствия, разделяющие компьютеры в будущей сети. От этого зависит, насколько сложной окажется работа по про­кладке кабеля. Например, если все компьютеры сети будут стоять в одной комнате, для их соединения достаточно просто протянуть ка­бель по периметру комнаты. А если компьютеры стоят в разных ком­натах или сеть должна быть оборудована с максимальной аккуратно­стью? Тогда не обойтись без внутренней проводки в стенах и потол­ках, когда кабели расходятся от центральной коммутационной пане­ли и подключены к стенным розеткам возле каждого компьютера. Для создания внутренней проводки необходимы дополнительное плани­рование, сложное оборудование и большой опыт.

В проекте любой сети обязательно прорабатывается расположение рабочих станций и других клиентских компонентов. В сложных сетях иногда приходится специально подбирать места для «невидимого» оборудования: концентраторов, серверов, маршрутизаторов и т. д. Во всех сетях, кроме совсем небольших, для этого оборудования жела­тельно подобрать закрытое помещение, чтобы защитить его от слу­чайной или преднамеренной порчи. Как часто дорогие серверы, ус­тановленные в общедоступном месте, превращаются в подставки для цветочных горшков, а то и просто исчезают! Если сеть велика, таких закрытых помещений может понадобиться несколько. Если условия позволяют, имеет смыл подумать об организации полномасштабного информационного центра, в котором стояло бы все это оборудование и которое стало бы средоточием всех сетевых коммуникаций.

Эргономика — это не только наука о проектировании причудливых клавиатур. При проектировании сети нужно обязательно стараться разместить оборудование так, чтобы оно никому не мешало. Вы на­верняка осчастливите пользователя, к компьютеру которого подклю­чен принтер, если переместите принтер с его рабочего стола в какое-нибудь более удобное место. Возможно, придется потратиться на вне­шний сервер печати, который позволит подключить принтер непосредственно к сетевому кабелю. Учитывая, скольким людям это об­легчит доступ к принтеру, затраты вполне позволительные.

Следует уделить внимание также выбору и размещению самих ра­бочих станций. Офисные компьютеры часто поставляются в компакт­ных корпусах, которые предполагается устанавливать прямо на сто­ле. Но лишнее место на столе занимать не стоит, поэтому не забы­вайте о том, что компьютер можно поставить и на пол.

Физические условия

Прорабатывая размещение сетевых компонентов, обязательно следи­те за тем, в каких физических условиях им предстоит работать. Обыч­но в офисных зданиях температура и влажность поддерживаются на постоянном уровне, поэтому такая предосторожность может пока­заться излишней. Однако и в этом случае есть несколько моментов, о которых стоит помнить. Выясните, например, всегда ли в здании под­держивается комфортабельная рабочая атмосфера. Иногда отопление или кондиционеры на ночь выключают. Компьютеры в сети часто включены круглосуточно, и теплой ночью в закрытом помещении они легко могут перегреться. Впрочем, холод также плохо сказывается на их работоспособности.

Даже если здание оборудовано кондиционерами, их может не ока­заться в том закрытом помещении, что Вы подыскали для сервера и другого оборудования. Если Вы собираетесь разместить множество компьютеров, маршрутизаторов и других устройств, активно выделя­ющих тепло, в общем информационном центре, Вам, вероятно, сто­ит организовать в нем независимое кондиционирование. Необходим, конечно, и стабильный надежный источник электропитания соответ­ствующей мощности. Поскольку в информационном центре будет сосредоточено -много оборудования, ему может понадобиться соб­ственная электросеть, оборудованная защитными фильтрами, источ­никами бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supply, UPS) и даже резервным генератором электроэнергии.

Конечно, далеко не все сети располагаются в удобных офисных зданиях. Не исключено, что Вам придется планировать установку сети в менее «цивилизованных» условиях — под открытым небом, на за­воде, в помещениях с повышенной или пониженной температурой, при сильной влажности, в загрязненном воздухе, в сильных электро­магнитных полях и пр. Что ж, компьютеры способны работать и здесь. На рынке Вы найдете и водонепроницаемые клавиатуры, и компью­теры со специальными фильтрами, не пропускающими пыль внутрь корпуса, а также соответствующие сетевые технологии, например, оптоволоконные кабели и устройства беспроводной связи.

Источники помех

Планируя внутреннюю проводку кабеля, отмечайте места, где он бу­дет проходить вблизи от источников помех. Кабели с медной осно­вой чрезвычайно чувствительны к электромагнитным полям, созда­ваемым флуоресцентными лампами, электродвигателями и другим электрическим оборудованием. На производительности сети могут сказываться даже такие внешне невинные приборы, как телевизоры, электронагреватели и т. д. Если Вы обновляете сеть, имейте в виду, что с подобными мелочами могут быть связаны ошибки в работе сети, с которыми пользователи сталкивались до Вашего прихода.

Чтобы сеть работала максимально надежно, всегда выбирайте для кабелей «маршруты», проходящие вдали от источников помех. Если это невозможно, Вам придется пользоваться медными кабелями с дополнительным экранированием или даже перейти на оптоволокон­ный кабель, на который электромагнитные помехи не действуют. Обязательно поинтересуйтесь, не нарушите ли Вы какие-нибудь по­жарные или строительные правила, прокладывая кабель. Чтобы про­тянуть его по вентиляции. Вам, вероятно, придется покупать кабель со специальным покрытием, которое разрешается там использовать.

Выбор оборудования

Выяснив потребности организации, Вы начинаете разрабатывать про­ект сети и составлять список оборудования, которое понадобится для ее развертывания. При создании сети «с нуля» Вам также придется заниматься и приобретением компьютеров. Выбирайте модели в со­ответствии с предполагаемыми задачами. Если компьютеры в орга­низации уже есть, проверьте, не устарели ли они, не нуждаются ли в дополнительной оперативной памяти и дисках. Нет смысла разраба­тывать сверхсовременную высокоскоростную сеть для соединения не­скольких 486-х компьютеров. В зависимости от потребностей пользо­вателей и бюджета, придется выбирать между созданием более скром­ной сети и покупкой новых компьютеров.

О проблеме аппаратной совместимости забывать нельзя никогда, но особенно остро она встает при работе с уже существующим обору­дованием, т. е. при модернизации старой сети или объединении в сеть Одиночных компьютеров. Большую часть оборудования Вы будете

приобретать, решив, какие протоколы будут использоваться в сети, особенно на канальном уровне.

Большинство продуктов Ethernet, даже от разных производителей, прекрасно работают вместе. Но не забывайте о том, что все приобрета­емое оборудование должно поддерживать один и тот же тип Ethernet. Допустим, Вы расширяете существующую сеть и хотите на новых ком­пьютерах использовать быстрый (Fast) Ethernet, а на старых пока ос­тавить обычный Ethernet. Можно купить для новых компьютеров 2-скоростные сетевые платы, а на старых оставить платы, работающие на скорости 10 Мбит/сек. В этом случае Вам также придется поку­пать и 2-скоростной сетевой концентратор, поддерживающий как обычный, так и быстрый Ethernet, поскольку концентратор для быс­трого Ethernet будет поддерживать только новые компьютеры со ско­ростью 100 Мбит/сек. Подключить концентратор 10 Мбит/сек к кон­центратору 100 Мбит/сек нельзя, поэтому старые и новые компьюте­ры обмениваться информацией не смогут.

Помимо крупных проблем с совместимостью, вроде той, что мы только что обсудили, имеются и менее значительные факторы, кото­рые также нужно учитывать. Например, при покупке сетевых плат нужно следить, чтобы они подключались к шине нужного типа и об­ладали разъемами для выбранного Вами типа сетевой среды. Убеди­тесь, что у сетевой платы есть драйвер для той ОС, что Вы собирае­тесь использовать. Выбрав категорию кабеля (например, 5), проверь­те, что к той же категории относится все соединительное оборудова­ние — разъемы, стенные розетки, коммутационные панели и кабели.

III. Организация глобальных вычислительных сетей.

Технология ГВС по сути является технологией удаленного доступа к сети. С технической точки зрения, компьютер, подключенный к Ин­тернету с помощью модема и телефонной линии, использует ГВС-соединение. И все же под глобальной вычислительной сетью чаще понимают соединение двух удаленных ЛВС. Например, компания с филиалами в нескольких городах может в каждом из них организо­вать ЛВС, а затем соединить их с помощью технологий ГВС.

Соединение ГВС в большинстве случаев относится к типу «точка-точка» и не связано с использованием общей сетевой среды. Прекрас­ным, хотя и не особенно быстродействующим примером ГВС может служить обычное телефонное соединение. В ГВС используются так­же технологии ISDN и DSL, описанные в занятии 1. Чтобы соеди­нить удаленные ГВС, нужно в каждой из них установить маршрути­затор, а затем с помощью ГВС соединить эти маршрутизаторы. Во многих ГВС-технологиях, обсуждаемых на этом занятии, на каналь­ном уровне используется протокол РРР. В следующих разделах рас­сказывается о самых распространенных в наши дни высокоскорост­ных технологиях ГВС.