Состав и характеристика ЛВС

В последние несколько  лет наметилось движение к отказу от использования в локальных  сетях разделяемых сред передачи данных и переходу к обязательному  использованию между станциями  активных коммутаторов, к которым конечные узлы присоединяются индивидуальными линиями связи [3, С.133]. В чистом виде такой подход предлагается в технологии ATM (Asynchronous Transfer Mode), а смешанный подход, сочетающий разделяемые и индивидуальные среды передачи данных, используется в технологиях, носящих традиционные названия с приставкой switching (коммутирующий): switching Ethernet, switching Token Ring, switching FDDI.

Но, несмотря на появление  новых технологий, классические протоколы  локальных сетей Ethernet и Token Ring по прогнозам специалистов будут повсеместно использоваться еще, по крайней мере, лет 5 - 10, в связи с чем, знание их деталей необходимо для успешного применения современной коммуникационной аппаратуры.

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — Волоконно-оптический интерфейс по распределенным данным — стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200 километров [29, С.217]. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей.

В качестве среды передачи данных в FDDI рекомендуется использовать волоконно-оптический кабель, однако можно  использовать и медный кабель, в  таком случае используется сокращение CDDI (Copper Distributed Data Interface). В качестве топологии используется схема двойного кольца, при этом данные в кольцах циркулируют в разных направлениях. Одно кольцо считается основным, по нему передаётся информация в обычном состоянии; второе — вспомогательным, по нему данные передаются в случае обрыва на первом кольце. Для контроля за состоянием кольца используется сетевой маркер, как и в технологии Token Ring. [10, С.45]

Поскольку такое дублирование повышает надёжность системы, данный стандарт с успехом применяется в магистральных  каналах связи.

Стандарт был разработан в середине 80-х годов Национальным Американским Институтом Стандартов (ANSI) и получил номер ANSI X3T9.5.

Fast Ethernet (IEEE802.3u, 100BASE-X) —  набор стандартов передачи данных  в компьютерных сетях, со скоростью  до 100 Мбит/с, в отличие от обычного Ethernet (10 Мбит/с)

Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet [20, С.93].

Основными достоинствами  технологии Fast Ethernet являются:

• увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;
• сохранение метода случайного доступа Ethernet;
• сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и оптоволоконного кабеля.

Варианты реализации технологии Ethernet бывают следующие (Приложение Б):

100BASE-T — любой из 100-мегабитных стандартов Fast Ethernet для витой пары:

100BASE-TX — с использованием двух  пар проводников кабеля 5 категории  или экранированной витой паре STP Type 1;

100BASE-T4 — по четырёхпарному кабелю Cat3 (и выше) в полудуплексном режиме; более не используется;

100BASE-T2 — по двум парам кабеля Cat3; более не используется.

Длина сегмента кабеля 100BASE-T ограничена 100 метрами (328 футов). В типичной конфигурации, 100BASE-TX использует для передачи данных по одной паре скрученных (витых) проводов в каждом направлении, обеспечивая до 100 Мбит/с пропускной способности в каждом направлении (дуплекс).

100BASE-FX — вариант Fast Ethernet с использованием  волоконно-оптического кабеля. В  данном стандарте используется  длинноволновая часть спектра (1300 нм) передаваемая по двум жилам, одна для приёма (RX) и одна для передачи (TX). Длина сегмента сети может достигать 400 метров (1 310 футов) в полудуплексном режиме (с гарантией обнаружения коллизий) и двух километров (6 600 футов) в полнодуплексном при использовании многомодового волокна. Работа на больших расстояниях возможна при использовании одномодового волокна. 100BASE-FX не совместим с 10BASE-FL, 10 Мбит/с вариантом по волокну.

100BASE-SX — дешёвая альтернатива 100BASE-FX с использованием многомодового волокна, так как использует более дешёвую коротковолновую оптику. 100BASE-SX может работать на расстояниях до 300 метров (980 футов). 100BASE-SX использует ту же самую длину волны как и 10BASE-FL. В отличие от 100BASE-FX, это позволяет 100BASE-SX быть обратно-совместимым с 10BASE-FL. Благодаря использованию более коротких волн (850 нм) и небольшой дистанции, на которой он может работать, 100BASE-SX использует менее дорогие оптические компоненты (светодиоды (LED) вместо лазеров). Все это делает данный стандарт привлекательным для тех, кто модернизирует сеть 10BASE-FL и тех, кому не нужна работа на больших расстояниях.

100BASE-BX — вариант Fast Ethernet по одножильному волокну, используется одномодовое волокно, наряду со специальным мультиплексором, который разбивает сигнал на передающие и принимающие волны.

100BASE-LX — 100 Мбит/с вариант Ethernet с помощью оптического кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме по паре одномодовых оптических волокон.

100BASE-LX WDM — 100 Мбит/с вариант Ethernet с помощью волоконно-оптического кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме по одному одномодовому оптическому волокну на длине волны 1310 нм и 1550 нм. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны), либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой — на 1550 нм.

Технология АТМ [17, с 287] обладает многими привлекательными свойствами - масштабируемой скоростью передачи данных, доходящей до 10 Гб/с; отличной поддержкой мультимедийного трафика и возможностью работы как в локальных, так и в глобальных сетях. [18, С.142].

ATM (Asynchronous Transfer Mode) — асинхронный способ передачи данных – сетевая высокопроизводительная технология коммутации и мультиплексирования, основанная на передаче данных в виде ячеек (cell) фиксированного размера (53 байта), из которых 5 байтов используется под заголовок. В отличие от синхронного способа передачи данных (STM — Synchronous Transfer Mode), ATM лучше приспособлен для предоставления услуг передачи данных с сильно различающимся или изменяющимся битрейтом.

Сеть строится на основе АТМ коммутатора и АТМ маршрутизатора. Технология реализуется как в локальных, так и в глобальных сетях. Допускается совместная передача различных видов информации, включая видео, голос.

Ячейки данных, используемые в ATM, меньше в сравнении с элементами данных, которые используются в других технологиях. Небольшой, постоянный размер ячейки, используемый в ATM, позволяет:

- передавать данные по одним и тем же физическим каналам, причём как при низких, так и при высоких скоростях;

- работать с постоянными и переменными потоками данных;

- интегрировать   любые   виды информации: тексты, речь, изображения,  видеофильмы;

- поддерживать соединения типа точка-точка, точка-множество, множество-множество.

Технология ATM предполагает межсетевое взаимодействие на трёх уровнях.

Для передачи данных от отправителя к получателю в сети ATM создаются виртуальные каналы VC (Virtual Circuit), которые бывают двух видов [4, С.243]:

- постоянный виртуальный канал, PVC (Permanent Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками и существует в течение длительного времени, даже в отсутствие данных для передачи;

- коммутируемый виртуальный канал, SVC (Switched Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками непосредственно перед передачей данных и разрывается после окончания сеанса связи.

Для маршрутизации в пакетах используют так называемые идентификаторы пакета. Они бывают двух видов:

- VPI (virtual path identificator) — идентификатор виртуального пути (номер канала)

- VCI (virtual connect identificator) — идентификатор виртуального соединения (номер соединения).

Результаты сравнения технологии FDDI с технологиями Fast Ethernet и Token Ring представлены в Приложении В.

Все станции в сети FDDI делятся  на несколько типов по следующим  признакам: конечные станции или  концентраторы; по варианту присоединения  к первичному и вторичному кольцам; по количеству MAC-узлов и, соответственно, MAC-адресов у одной станции.

Если станция присоединена только к первичному кольцу, то такой вариант  называется одиночным присоединением - Single Attachment, SA Если же станция присоединена и к первичному, и ко вторичному кольцам, то такой вариант называется двойным присоединением - Dual Attachment, DA.

Очевидно, что станция может  использовать свойства отказоустойчивости, обеспечиваемые наличием двух колец FDDI, только при ее двойном подключении. Как видно из рисунка 1 реакция станций на обрыв кабеля заключается в изменении внутренних путей передачи информации между отдельными компонентами станции [24, С.176]. Виртуальной сетью называется группа узлов сети [5, С.232], трафик которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети. Это означает, что передача кадров между разными виртуальными сегментами на основании адреса канального уровня невозможна,

Рисунок 1 - Реконфигурация станций с двойным подключением

при обрыве кабеля

 

независимо от типа адреса - уникального, группового или широковещательного. В то же время внутри виртуальной  сети кадры передаются по технологии коммутации, то есть только на тот порт, который связан с адресом назначения кадра [35, С.462].

При использовании технологии виртуальных  сетей в коммутаторах одновременно решаются две задачи:

- повышение производительности  в каждой из виртуальных сетей,  так как коммутатор передает  кадры в такой сети только  узлу назначения;

- изоляция сетей друг  от друга для управления правами  доступа пользователей и создания  защитных барьеров на пути  широковещательных штормов. 

Для связи виртуальных  сетей в интерсеть требуется привлечение сетевого уровня [14, С.58]. Он может быть реализован в отдельном маршрутизаторе, а может работать и в составе программного обеспечения коммутатора.

Существует несколько  способов построения виртуальных сетей:

- Группировка портов;

- Группировка МАС - адресов;

- Использование меток  в дополнительном поле кадра - частные протоколы и спецификации IEEE 802.1 Q/p;

-  Спецификация LANE для  АТМ-комутаторов;

-  Использование сетевого  уровня;

-  VLAN на основе группировки  портов.

Изучение и анализ научно-технической литературы предметной области выпускной квалификационной работы показали, что: необходимость удовлетворения растущих требований производственников к локальным вычислительным сетям способствует динамическому изменению назначения, состава,  структуры, методов организации сети. Это, в свою очередь, требует разработки  и внедрения новых и все более совершенных видов аппаратных средств сетей, а также развития в динамике технологии  и протоколов взаимодействия оборудования, используемого при создании компьютерных вычислительных сетей.

Далее, используя теоретические знания и выводы главы 1, рассмотрим вопросы практических исследований по совершенствованию действующих локальных сетей.

Автор выпускной квалификационной работы проходил производственную практику  на сервисном торговом предприятии  ООО «СКТ». Работая  дежурным  инженером по обслуживанию технических средств локальной сети, действующей с 2006 года на предприятии, изучил достоинства и недостатки действующего оборудования, получил возможность реализовать свои знания при разработке и внедрению полученного от предприятия «Технического задания на выполнение технической части проекта модернизации действующей на предприятии локальной вычислительной сети»  (Приложение А).

 

1.4 Тенденции перспективного развития  оборудования сети.

 

Наметившаяся в последние  годы устойчивая тенденция сближения локальных сетей с корпоративными и глобальными сетями  приводит к значительному взаимопроникновению их технологий (например, internet в локальную).  Это требует  почти полной замены аппаратных и программных средств ЛВС. В Приложение В, приведены основные различия между сетевыми устройствами.

Вместе с быстро развивающимися и востребованными во всех сферах человеческой деятельности сетевыми технологиями не стоит на месте разработка и  производство аппаратных и программных средств сетей.

Перспективное развитие аппаратных средств, кабелей, адаптеров, маршрутизаторов, коммутаторов, концентраторов и другого оборудования  сети идёт в направлении повышения  скорости передачи и обработки информации, обеспечения защиты от несанкционированного вмешательства в работу сети и оборудования.

Следует отметить, что  в настоящее время многие производители  сетевого оборудования  на этапе  проектирования и производства закладывают  в свое оборудование возможность  дальнейшего усовершенствования путем  обновления встроенного программного обеспечения (прошивки).          

За счет применения в  локальных сетях новейшей операционной системы Windows server 2008 достигается улучшенные  работы утилит управления, устойчивости соединений, управление «захоронением», расширенной фильтрацией и поиском данных, множественным выбором, проверкой записей, функций экспорта, хорошей отказоустойчивости  клиентов. Windows server 2008 предоставляет возможность защиты файлов и папок на томах NTFS благодаря зашифрованной файловой системы EFS.

 

2 Обследование и анализ ЛВС ООО «СКТ» с целью модернизации сети

 

2.1 Структура предприятия и действующей ЛВС

 

Обследование ЛВС сервисного торгового предприятия ООО «СКТ» выполнено в рамках «Технического задания на выполнение технической части проекта модернизации действующей на предприятии локальной вычислительной сети» (Приложение А), позволило сделать следующие выводы: