Проектирование и построение сети, обеспечивающей документооборот Администрации Калининградского морского порта

Англоязычное название для территориальных сетей – WAN (Wide Area Network);

локальные (ЛВС) – представляют собой набор соединенных в сеть компьютеров, расположенных в пределах небольшого физического региона, например одного или нескольких зданий. Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network)

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина). Это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) – корпоративных сетей в рамках Internet.

1.1.2.2 По топологии.

Сетевая топология – это геометрическая форма сети. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной и смешанной топологий.

 Шинная (bus) – локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь, и данные передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью);

кольцевая (ring) – узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;

звездная (star) – имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов;

смешанная (mixed) – это тип сетевой топологии которая содержит в себе некоторые черты основных сетевых топологий(шина, звезда, кольцо).

а) Шина                                    б) Кольцо                       в) Звезда     

Рис.1.1 Виды топологий

1.1.2.3 По способу управления.

В зависимости от способа управления различают сети:

Клиент/сервер – в них выделяется один или несколько узлов (их название – серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений.

Одноранговые – в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером – объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

Наконец появилась сетецентрическая концепция, в соответствии с которой пользователь имеет лишь дешевое оборудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получения информации. То есть пользователю не нужно приобретать программное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами или сетевыми компьютерами.

1.1.2.4 По методу доступа.

Типичная среда передачи данных в ЛВС – отрезок (сегмент) кабеля. К нему через аппаратуру окончания канала данных подключаются узлы – компьютеры и возможно общее периферийное оборудование. Поскольку среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены у узлов появляются асинхронно, то возникает проблема разделения общей среды между многими узлами, другими словами, проблема обеспечения доступа к сети.

Доступом к сети называют взаимодействие станции (узла сети) со средой передачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управление доступом к среде – это установление последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных.

Различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Англоязычное название метода – Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA/CD).  Протокол CSMA/CD воплотил в себе идеи вышеперечисленных алгоритмов и добавил важный элемент – разрешение коллизий. Поскольку коллизия разрушает все передаваемые в момент ее возникновения кадры, то и нет смысла станциям продолжать дальнейшую передачу своих кадров, коль скоро они (станции) обнаружили коллизии. В противном случае, значительной была бы потеря времени при передаче длинных кадров. Поэтому для своевременного обнаружения коллизии станция прослушивает среду на всем протяжении собственной передачи.

1.1.3 Требования к ЛВС.

Основополагающие требования к ЛВС, ориентированным на передачу данных, сформулированы в 1981г. Комитетом IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers).

Приводимый ниже перечень требований к ЛВС основан на анализе упомянутых источников. Не все из перечисленных ниже требований являются общими для всех типов ЛВС. Степень выполнимости некоторых из них существенно зависит от назначения, способов использования ЛВС и ряда других факторов.

Общие требования:

• выполнение разнообразных функций по передаче данных;
• возможность подключения большого набора стандартных и специальных устройств;
• возможность подключения как современных и перспективных, так и ранее разработанных устройств с различными программными средствами, архитектурой, принципами работы;
• доставка пакетов адресату с высокой достоверностью при обеспечении виртуальных соединений и датаграммной службы;
• простота монтажа, модификации и расширения сети, возможность подключения новых устройств и отключения прежних без нарушения работы сети длительностью более 1 с;
• информирование всех устройств сети об изменении ее состава;
• независимость стоимости подключения устройства к сети от стоимости самих устройств; в среднем стоимость интерфейса должна составлять 10…20% стоимости подключаемого устройства;
• возможность поддержки не менее 200 устройств с помощью одной ЛВС и охвата  территории диаметром не менее 2 км;
• соответствие по возможности существующим стандартам.

Требования к взаимодействию устройств в сети:

• возможность для каждого устройства связываться и взаимодействовать с любым  другим устройством;
• обеспечение равноправного доступа к физической среде для всех коллективно использующих ее устройств;
• возможность адресации пакетов одному устройству, группе устройств, всем подключенным устройствам;
• обеспечение возможности некоторым пользователям назначать и менять собственный адрес.

        Информационные требования:

• обеспечение «прозрачного» режима обслуживания, возможность приема, передачи  и обработки любых сочетаний бит, слов и символов;
• отсутствие существенного снижения пропускной способности сети при достижении ее полной загрузки и даже перегрузки в избежание длительной блокировки сети;
• небольшая по величине, постоянная и детерминируемая (т. е. предварительно рассчитанная) максимальная задержка передачи пакета через ЛВС.

 

 

Требования к надежности и верности:

• отказ или отключение питания подключенного устройства вызывают только  переходную ошибку;
• сеть не должна находиться в состоянии неработоспособности более 0,02% от полного времени работы (это составляет около 20 мин простоя в год для учрежденческой системы и около 2 ч для непрерывно функционирующей системы);
• средства обнаружения ошибок выявляют все пакеты, содержащие до четырех искаженных бит. Если же верность передачи достаточно высока, сеть сама не исправляет обнаруженные ошибки; функции анализа, принятия решения и исправления ошибок выполняются подключенными устройствами;
• пакет с необнаруженной ошибкой может появляться не чаще одного раза в год;
• частота обнаруживаемых ошибок 10;
• сеть обнаруживает и индицирует все случаи совпадения сетевых адресов у двух подключенных устройств (в стандарте IEEE это требование не обязательно).

1.1.4 Технологии ЛВС.

В настоящее время существует три основных типа организации локальной сети:

• кабельная локальная сеть

- wire local-area network – локальная сеть, каналы, которой созданы на основе кабелей;

• оптическая локальная сеть

- oрtical networks – локальная сеть, передающая световые сигналы;

• беспроводная локальная сеть

- wireless local-area network – локальная сеть, передача сигналов в которой осуществляется через эфир.

1.2 Общие сведения по СКС.

1.2.1 Определение структурированной кабельной системы.

Структурированной кабельной системой (СКС) называется кабельная система:

• имеющая стандартизованную структуру и топологию,
• использующая стандартизованные элементы (кабели, разъемы, коммутационные устройства и т.п.),
• обеспечивающая стандартизованные параметры (скорость передачи данных, затухание и проч.),
• управляемая (администрируемая) стандартизованным образом.

Отметим, что термин «стандартизованный» не означает здесь «одинаковый», а определяет лишь, что все различные СКС строятся по одинаковым принципам и правилам и в соответствии с национальными и международными стандартами в области информационных технологий.

1.2.2 Топология СКС

    Структурированная кабельная  система (СКС) представляет собой  иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. СКС состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, коммутационных шнуров, кабельных разъемов, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все перечисленные элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определенным правилам.

        Структурированная кабельная система является универсальным и гибким решением задачи создания коммуникационной инфраструктуры здания или группы зданий.

1.2.3 Хронология развития стандартов СКС.

До 1984 года здания проектировались практически без учета тех телекоммуникационных сервисов, которые должны были впоследствии функционировать в них. Появлявшиеся приложения передачи данных требовали применения специфических типов кабельных продуктов. Система IBM S/3X работала на твинаксиальных кабелях 100 Ом, a Ethernet – на коаксиальных 50 Ом. В то время как местные телефонные компании имели возможность монтировать свои кабельные системы для приложений передачи речи на стадии строительства здания, специалисты по установке систем передачи данных получали доступ на объект уже после того, как он был заселен. Инфраструктура подвергалась переделкам, зачастую за счет больших дополнительных затрат, и к неудовольствию конечного пользователя. В этот период речевые кабельные системы имели минимальную структуру. Типичная система в коммерческом здании строилась на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP) с рабочими характеристиками, пригодными только для передачи речи, и имела конфигурацию «звезда». Количество пар, приходящих в ключевые точки варьировалось от 1 до 25.

Максимальные расстояния передачи сигналов и количество кроссовых коммутационных узлов определялись поставщиком сервиса или изготовителем активного оборудования.

Ранние типы кабельных систем, применявшихся для передачи данных в 60-е годы, основывались, как правило, на передаче несбалансированного сигнала по кабелю «витая пара» между хост-компьютерами и терминалами. Такой тип кабельной системы годился только для низкоскоростных коммуникаций, и, по мере того, как скорости передачи росли, ограничения, связанные с технологией передачи несбалансированного сигнала по кабелям «витая пара», стали слишком очевидными.

В середине 70-х годов компания IBM начала производство мэйнфреймов, которые использовали коаксиальный кабель с сопротивлением 93 Ом. Создание несколькими годами позже устройства BALUN – BALanced/Unbalanced позволило использовать активное оборудование с коаксиальными интерфейсами в кабельных системах на основе витой пары.

Адаптер типа BALUN осуществляет конвертацию несбалансированного сигнала, передаваемого по коаксиальной среде, в сбалансированный сигнал, который может распространяться по кабелям «витая пара».

После возникновения технологии Ethernet в начале 80-х годов, коаксиальный кабель с сопротивлением 50 Ом начал заполнять коммерческие здания. По мере расширения популярности Ethernet, ведущие производители, такие как Cabletron и Bay Networks (бывшая Synoptics), начали предлагать сетевые интерфейсные карты с модульными разъемами вместо коаксиальных коннекторов.

Эта высокоскоростная технология (10BASE-T) требовала применения первоклассного кабеля «витая пара», оптимизированного для передачи данных, который позднее был классифицирован как UTP категории 3.

В середине 80-х годов компания IBM разработала технологию Token Ring, определив в качестве передающей среды двухпарный экранированный кабель «витая пара» (ЭВП) 150 Ом (Shielded Twisted Pair, STP). Однако, по мере расширения применения витой пары в сетевых приложениях передачи данных, как альтернатива STP была введена в употребление UTP в качестве передающей среды для приложений Token Ring 4 и 16 Мбит/с.

В течение этого периода пользователи были поставлены перед выбором нескольких типов передающих сред, которые включали в себя UTP, STP, коаксиал, твинаксиал, двойной коаксиал и оптическое волокно. Коннекторы, использовавшиеся с вышеперечисленными кабелями – модульные разъемы, универсальные коннекторы передачи данных (UDC), BNC, твинакс, DB9, DB15, DB25 и разнообразные оптические коннекторы. При приобретении конечным пользователем оборудования у нового производителя или при установке новой системы старая система обычно полностью была обречена на замену. Вместо извлечения ненужных теперь кабелей из телекоммуникационных трасс, они часто оставлялись на своем месте и новая кабельная система прокладывалась поверх старой. Зачастую старые кабельные трассы становились настолько захламленными, что приходилось создавать новые.