Проектирование ЛВС

При выборе конкретного  кабеля для данной сети следует учитывать

требуемый тип  кабеля и приложения, которые будут  функционировать в создаваемой сети. Требования существующих приложений можно свести в пять классов:

• Класс А. Передача голоса и низкоскоростная передача данных в диапазоне частот до 100 кГц;
• Класс В. Передача данных в диапазоне до 1 МГц;
• Класс С. Передача данных с высокой скоростью - до 16МГц;
• Класс D. Передача данных со сверхвысокой скоростью - до 100 МГц;
• Оптический. Оптический кабель используется, как правило, для передачи данных с высокой скоростью; можно считать, что ширина полосы пропускания практически не ограничена.

Анализ работы локальных сетей показывает, что  большая доля возникающих сбоев и отказов приходится на кабельные системы. В связи с этим вопросам прокладки кабеля, выбора типа кабеля, тестирования, управления кабельной системой и т. д. следует уделять чрезвычайно большое внимание.

Витая пара. В таком кабеле используется несколько пар изолированных проводов, обвитых вокруг друг от друга. Взаимная обвивка обеспечивает защиту от собственных и внешних наводок. Кабель с витой парой бывает двух типов: неэкранированными и экранированными. Стандарт проводки в офисах определил пять категорий кабелей на экранированной витой паре:

• Кабель UTP 1 не поддерживает передачу цифровых данных.
• Кабель UTP 2 устарел; он поддерживает скорость передачи до 4 Мбит/с.
• Кабель UPT 3 способен поддерживать передачи до 10Мбит/с и отвечает лишь минимальным требованиям к среде передачи. Эта категория соответствует классу С.
• Кабель UPT 4 не намного опережает кабель категории 3 по скорости передачи. Он способен передавать данные со скоростью 16Мбит/с.
• Кабель UPT 5, который соответствует классу D. Он способен работать со скоростью 100 Мбит/с.

Кабель UPT 6, для такого кабеля характерна работа с частотами до 250 МГц. Создан для поддержки работы высокоскоростных протоколов на отрезках большей длины, чем при использовании кабеля пятой категории.

> Кабель UPT 7, такой кабель может работать с частотой до 600 МГц. Создан для тех же целее, что и кабель шестой категории. Обладает значительно более высокой стоимостью.

К достоинствам кабеля на витой паре относят его дешевизну  и простоту установки. Его недостатками являются: взаимное наложение сигналов между смежными проводами, чувствительность к внешним электромагнитным полям, возможность несанкционированного перехвата информации, большая степень затухания сигнала по пути, чем у кабелей других типов.

Коаксиальный  кабель. Самым первым нашел свое применение в сетях коаксиальный кабель. Такой кабель способен передавать данные со скорость 10 Мбит/с на расстояние до 500 м. Основными типами коаксиальных кабелей для локальных вычислительных сетей являются «толстый» Ethernet и «тонкий» Ethernet.

Кабель «тонкого» Ethernet маркируется, как RG-58 и наиболее широко распространен. Толщина этого кабеля равна 6 миллиметрам. При реализации сети на тонком кабеле можно сделать максимум 5 сегментов по 185 м, то есть максимальная длина может составить 925 м. Уменьшая длину сегмента можно подключить больше компьютеров, но при этом общее число компьютеров не должно превышать 150.

«Толстый» Ethernet использует более толстый и дорогой кабель. Такие кабели маркируются как RJ-8 или RJ-11. Толщина кабеля составляет около 12 миллиметров. Минимальное расстояние между точками подключения не должно быть меньше 2,5 м. «Толстый» Ethernet обеспечивает надежную передачу данных на расстояние до 500 м. К его недостаткам можно отнести сложность установки (что связано с его толщиной и жесткостью) и большую стоимость.

Оптоволоконный  кабель состоит из свободно уложенных или

определенным  образом скрученных волоконных светодиодов  и защитного покрытия. Передача данных производится при помощи лазерного или светодиодного передатчика, который генерирует световые импульсы, проходящие через светодиоды. Перед тем, как попасть в светодиод, сигнал от передатчика (излучателя) проходит через оптическое согласующее устройство и через оптический разъемный соединитель (коннектор). На принимающем конце сигнал воспринимается фотодиодом, который преобразует его в электрический ток. Оптоволоконный кабель обладает рядом преимуществ. К ним можно отнести:

• Малое затухание и независимость затухания от частоты передаваемого сигнала;
• Высокую степень защиты от внешних электромагнитных полей;
• Исключение несанкционированного доступа к данным;

> Малую стоимость и постоянную тенденцию к ее снижению. Основной недостаток проявляется при установке сети на таком кабеле.

Требуется дорогое  оборудование и высокая квалификация персонала. Схема подключения устройств - используется топология «пассивная звезда». Компьютеры подключаются к концентратору при помощи двух оптоволоконных кабелей (один отвечает за прием, другой - за передачу). Между адаптером и сетевым кабелем возможно включение трансивера. Максимальная длина кабеля (412 м) определяется временными параметрами.

Применение оптоволоконного  кабеля позволяет значительно увеличить  длину сегмента и повысить степень защиты сети.

Для локальной  сети данного проекта выбираем витую  пару. Выбор связан с тем, что, во-первых, используется топология «звезда», и применять в данном случае коаксиальные кабели не возможно. Во-вторых, стоимость установки будет намного ниже, чем при использовании оптоволоконного кабеля. При этом скорости передачи информации 10-1000 Мбит/с вполне достаточно для обслуживания запросов пользовательских машин и для работы серверных приложений. Оптоволоконные соединения в локальной

вычислительной сети будут экономически неоправданны. Необходимо также отметить, что использование витой пары шестой категории является на сегодняшний день стандартом в проектах эффективной автоматизации работы офисов.

При выборе топологии  сети необходимо найти компромисс между  стоимостью сетевого оборудования и  его производительностью, учесть возможный рост сети, необходимость подключения к сети мини-компьютеров типа VAX или рабочих станций SUN.

Если к сети предъявляются  серьезные требования по производительности и надежности, рекомендуется использовать шинную топологию и метод доступа Ethernet. Кроме того, следует принять во внимание тот факт, что существует огромное количество фирм, выпускающих адаптеры Ethernet. Это способствует снижению стоимости таких адаптеров.

Адаптеры Arcnet стоят дешевле, чем адаптеры Ethernet, но они работают со скоростью 2,44 Мбита в секунду, что недостаточно для многих приложений.

Поэтому остановим свой выбор на адаптерах Ethernet.

Адаптеров Token-Ring стоят дороже, чем Ethernet, и не имеют большого преимущества по производительности перед последними. Они больше подходят для сетей, расположенных в пределах одной-двух комнат.

Для сетей с количеством  пользователей порядка двух-трех десятков вполне достаточно пропускной способности Ethernet. На производительность сети большое влияние оказывает мощность файл-сервера, а не пропускная способность сети. В частности, производительность сети сильно зависит от производительности дисковой подсистемы файл-сервера.

Еще одним аргументом в пользу сети Ethernet может являться возможность подключения к сети мини-компьютеров VAX или рабочих станций, таких, как SUN.

Протоколы.

Разрабатываемая корпоративная сеть - это сложная  система, состоящая из большого числа компьютеров, маршрутизаторов, коммутаторов,

системного  прикладного программного обеспечения  и т. д.

Примером резкого изменения  подхода к обработке корпоративной информации стал рост популярности глобальной сети Internet.

Основой сети Internet является набор протоколов, называемый стеком протоколов TCP/IP.

Протокол (protocol) - набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления связи. Сети могут строиться с использованием различных протоколов. Бывают протоколы маршрутизируемые и немаршрутизируемые.

Немаршрутизируемые  протоколы позволяют строить  большие, легко расширяемые сети, а также обеспечить включение локальных сетей в глобальные сети.

В настоящее  время в корпоративных сетях  используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Самыми распространенными являются:

OSI. Протоколы стека OSI отличает большая сложность и неоднозначность спецификаций. Из-за своей сложности данные протоколы требуют больших затрат вычислительной мощности центрального процессора.

IPX/SPX. Этот стек является оригинальным стеком протоколов фирмы Novell, разработанной для сетевой операционной системы NetWare. Особенности данного стека обусловлены ориентацией ОС NetWare (до версии 4.0) на работу в локальных сетях небольших размеров, состоящих из ПК со скромными ресурсами. В настоящее время стек IPX/SPX реализован не только в NetWare, но и в других популярных сетевых ОС, например в UNIX, Solaris, Windows NT.

NetBIOS/SMB. Данный протокол появился в 1984 году как сетевое расширение стандартных функций базовой системы ввода/вывода (BIOS) IBM PC для сетевой программы PC Network фирмы IBM. В дальнейшем этот протокол был заменен так называемым протоколом расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI.

На основе протокола SMB реализуется файловая служба, а также службы печати и передачи сообщений между приложениями.

NetBEUI - простой быстрый протокол для небольших локальных сетей. Немаршрутизируемый.

TCP/IP - в последнее время стал стандартом для локальных и глобальных сетей. Протокол, который был создан для сети Internet, обеспечивает подключение локальных сетей к «всемирной паутине», позволяет использовать множество сетевых служб.

Разрабатываемая локальная вычислительная сеть должна базироваться на маршрутизируемом протоколе для наиболее эффективной работы сети и её конфигурировании. В качестве такого протокола выбираем протокол TCP/IP. Стек протоколов TCP/IP включает большое количество протоколов прикладного уровня. Они выполняют различные функции, в том числе: управление сетью, передачу файлов, оказание распределенных услуг при использовании файлов, передачу электронной почты и т. п.

Стек TCP/IP - это тот сетевой и протокольный базис, на котором построен Internet. В стеке протоколов TCP/IP схема идентификации абонентов в сети аналогична физической адресации. Каждому устройству в сети присваивается уникальный 32-битный адрес, который называется IP-адресом. Он имеет вполне определенную структуру. В адрес входит идентификатор сети, к которому подсоединено устройство, и идентификатор самого устройства, уникальный в данной сети.

Выбор коммуникационного  оборудования.

Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости.

Повторитель.

Простейшее  из коммуникационных устройств - повторитель (repeater) -используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторитель передает сигналы, приходящие от одного сегмента сети, в другие сегменты. Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, часто называют концентратором.

Концентраторы.

Концентратор имеет  и другое название - хаб. Для подключения  к сети удаленных групп могут быть использованы концентраторы с дополнительным волоконно-оптическим портом. Существуют три разновидности реализации такого порта: вставляемый в гнездо расширения slide-in-микротрансивер, вставляемый в гнездо разъема AUI навесной микронсивер и постоянный оптический порт. Оптические концентраторы применяются в качестве центрального устройства распределенной сети с большим количеством отдельных удаленных рабочих станций и небольших рабочих групп. Чаще всего концентраторы и репитеры представляют собой автономные блоки с отдельным питанием.

Для технологии Fast Ethernet определены два класса концентраторов:

• Концентраторы первого класса преобразуют приходящие из сегментов сигналы в цифровую форму. И только после этого передают их во все другие сегменты. Это позволяет подключать к таким концентраторам сегменты, выполненные в по разным спецификациям.
• Концентраторы второго класса производят простое повторение сигнала без преобразования. К такому концентратору можно подключить сегменты только одного типа. Мосты.

Мостом называется устройство, которое служит для связи  между локальными сетями. Мост передает кадры из одной сети в другую. Мосты по своим функциональным возможностям являются более продвинутыми

устройствами, чем концентраторы. Мосты не повторяют шумы сети, ошибки или испорченные кадры. Для каждой соединяемой сети мост является узлом (абонентом сети). Узлом сети может  быть компьютер, специальная рабочая станция или другое устройство. При этом мост принимает кадр, запоминает его в свой буфер памяти, анализирует адрес назначения кадра. Если кадр принадлежит сети, из которой он получен, мост не должен на этот кадр реагировать. Если кадр нужно переслать в другую сеть, он туда и отправляется.