2. Технологии локальных сетей

IEEE 802.3 определяет несколько различных стандартов физического уровня, в то время Ethernet определяет только один. Каждый из стандартов протокола физического уровня IEEE 802.3 имеет наименование, в котором отражены его важнейшие характеристики. Физические характеристики представлены в таблице 2.

Таблица 2

Физические характеристики стандартов Ethernet Версии 2 и IEEE 802.3

Ethernet соответствует стандарту 10Base5 IEEE 802.3. Оба этих протокола определяют шинную топологию сети с соединительным кабелем между конечной станцией и действующей сетевой средой. В случае Ethernet, этот кабель называется трансиверный кабель. Трансиверный кабель соединяется с приемопередающим устройством, подключенным к физической сетевой среде.

Формат кадров стандартов Ethernet и IEEE 802.3 показан на рисунке 2.

Рис. 2 Формат кадра сетей Ethernet

Как кадр Ethernet, так и кадр IEEE 802.3 начинаются с чередующейся последовательности нулей и единиц, называемой преамбулой. Преамбула извещает принимающую станцию о начале кадра.

Байт перед адресом назначения в обоих кадрах является разделителем начала кадра - start-of-frame (SOF) delimiter. Этот байт заканчивается двумя единицами и служит для синхронизации приема всеми станциями сети.

Следующими полями в кадрах Ethernet и IEEE 802.3 являются поля адресов назначения (destination) и источника (source), длиной по 6 байтов. Адреса прошиваются в аппаратной части интерфейсных карт. Первые три байта определяют изготовителя интерфейсной карты, в то время как следующие три байта определяются самим изготовителем. Адрес источника всегда является адресом отдельного устройства, а адрес назначения может быть адресом отдельного устройства, групповым адресом, либо широковещательным.

В кадре Ethernet 2-байтовое поле, следующее за адресом источника, является полем типа. Это поле определяет протокол верхнего уровня, принимающий данные для последующей обработки, после того как завершится работа Ethernet.

В кадре IEEE 802.3 2-байтовое поле, следующее за адресом источника, является полем длины, показывающее количество байт данных, которые будут следовать за этим полем и предшествовать полю контрольной последовательности - frame check sequence(FCS).

Следующее за полем типа/длины поле содержит данные, передаваемые в кадре. После того как процессы физического и канального уровней завершатся, эти данные будут переданы протоколу верхнего уровня. В случае Ethernet протокол верхнего уровня определяется значением поля тип. В случае IEEE 802.3 тип протокола верхнего уровня определяется данными, содержащимися в кадре. Длина поля данных заполняется байтами набивки до минимальной длины кадра - 64 байта.

После поля данных следует 4-байтовое поле проверочной последовательности - FCS, содержащее величину проверки избыточности цикла - cyclic redundancy check (CRC). Эту величина вычисляется устройством-источником, а затем заново высчитывается устройством-приемником для проверки целостности информации.

2.2 Беспроводные локальные сети

Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 - это стандарт организации беспроводных коммуникаций на ограниченной территории в режиме локальной сети, т.е. когда несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передач. 802.11 - первый промышленный стандарт для беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Networks), или WLAN. Стандарт был разработан Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 802.11 может быть сравнен со стандартом 802.3 для обычных проводных Ethernet сетей.

Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 определяет порядок организации беспроводных сетей на уровне управления доступом к среде (MAC-уровне) и физическом (PHY) уровне. В стандарте определен один вариант MAC (Medium Access Control) уровня и три типа физических каналов.

Подобно проводному Ethernet, IEEE 802.11 определяет протокол использования единой среды передачи, получивший название carrier sense multiple access collision avoidance (CSMA/CA). Вероятность коллизий беспроводных узлов минимизируется путем предварительной посылки короткого сообщения, называемого ready to send (RTS), оно информирует другие узлы о продолжительности предстоящей передачи и адресате. Это позволяет другим узлам задержать передачу на время, равное объявленной длительности сообщения. Приемная станция должна ответить на RTS посылкой clear to send (CTS). Это позволяет передающему узлу узнать, свободна ли среда и готов ли приемный узел к приему. После получения пакета данных приемный узел должен передать подтверждение (ACK) факта безошибочного приема. Если ACK не получено, попытка передачи пакета данных будет повторена.

В стандарте предусмотрено обеспечение безопасности данных, которое включает аутентификацию для проверки того, что узел, входящий в сеть, авторизован в ней, а также шифрование для защиты от подслушивания.

На физическом уровне стандарт предусматривает два типа радиоканалов и один инфракрасного диапазона.

В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура. Сеть может состоять из одной или нескольких ячеек (сот). Каждая сота управляется базовой станцией, называемой точкой доступа (Access Point, AP). Точка доступа и находящиеся в пределах радиуса ее действия рабочие станции образуют базовую зону обслуживания (Basic Service Set, BSS). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют между собой через распределительную систему (Distribution System, DS), представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных ЛС. Вся инфраструктура, включающая точки доступа и распределительную систему, образует расширенную зону обслуживания (Extended Service Set). Стандартом предусмотрен также односотовый вариант беспроводной сети, который может быть реализован и без точки доступа, при этом часть ее функций выполняется непосредственно рабочими станциями.

3. Разработка архитектуры информационной сети

3.1 Выбор топологии сети для проекта

Выбор используемой топологии зависит от задач, условий, возможностей сети. Влияние на итоговой выбор топологии также влияют следующие факторы:

· Проектируемая скорость передачи данных внутри сети;

· Среда передачи данных;

· Максимальная протяженность сети;

· Пропускная способность;

· Стоимость оборудования, поддерживающего выбранную топологию.

В техническом задании сформированы условия на построение сети со скоростью передачи данных между узлами до 100Мбит/с.

На сегодняшний день широко распространена и имеет хорошую поддержку среди сетевого оборудования топология Fast Ethernet. Данный стандарт предусматривает скорость передачи данных до 100 Мбит/сек и поддерживает два вида передающей среды - неэкранированная витая пара и волоконно-оптический кабель. Разновидности используемой среды для передачи данных представлены в таблице 3.

Таблица 3

Классификация протоколов по типам передающей среды

Для выбора необходимого типа сети рассмотрим основные требования каждого стандарта, которые основаны на стандарте IEEE 802.3u.

Технология 100Base-TX характеризуется следующими требованиями:

· Сетевая топология должна быть физической топологией типа «звезда» без ответвлений или зацикливаний;

· Должен использоваться кабель категории 5, либо 5е;

· Класс используемых повторителей определяет количество повторителей, которые можно каскадировать;

· Длина сегмента между узлами ограничена расстоянием в 100 метров;

· Диаметр сети не должен превышать 205 метров.

Технология 100Base-FX характеризуется следующими требованиями:

· Максимальное расстояние между двумя узлами сети может достигать двух километров при полнодуплексной связи;

· Расстояние между концентратором и конечным устройством не должно превышать 208 метров.

Технология 100Base-Т4 характеризуется следующими требованиями:

· Длина сегмента между узлами ограничена расстоянием в 100 метров;

· Должен использоваться кабель категории 3, 4 или 5.

Технология 100BASE-FX позволяет располагать рабочие станции на большом удалении от центрального узла, но при этом в качестве передающей среды используется дорогостоящий оптический кабель, что резко увеличивает итоговый бюджет проекта сети. Так как решающим фактором принятия решения о выборе технологии является минимальная стоимость проекта, то в основу конфигурации локальной сети положена технология 100Base-TX.

Стандарт 100BASE-TX определяет сегмент Ethernet на основе неэкранированных витых пар (UTP) категории 5 и выше с топологией звезда. Суммарное количество кабеля, необходимого для объединения такого же количества компьютеров, оказывается гораздо больше, чем в случае шины. С другой стороны, обрыв кабеля не приводит к отказу всей сети, диагностика неисправности сети становится значительно проще. В сегменте 100BASE-TX передача сигналов осуществляется по двум витым парам проводов, каждая из которых передает только в одну сторону (одна пара - передающая, другая - принимающая). Кабелем, содержащим такие двойные витые пары, каждый из абонентов сети присоединяется к сетевому коммутатору.

3.2 Выбор способа управления сетью

Требования к организации сети определяются характером решаемых задач на предприятии. Решение о выборе того или иного способа управления принимается на основании подсчета рабочего парка машин организации и выбора структуры предприятия (рисунок 3)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3 Выбор способа управления сетью

Каждый компьютер должен быть подключен к локальной сети. Сотрудник магазина, в зависимости от выполняемых обязанностей, должен иметь доступ только к определённому набору данных - принцип вертикальной структуры предприятия. Такой подход к организации локальной сети возможно организовать только с помощью выделенного сервера.

Сервер позволяет разграничить права и обязанности локальных пользователей, обеспечить безопасный доступ к данным. Еще одна важная функция сервера - это централизованное управления локальной сетью.

4. Проектирование проводной локальной сети (LAN)

Рассмотрев технические требования, переходим к проектированию участка локальной сети с использованием проводной технологии стандарта 802.3

Существует четыре основных правила корректной конфигурации Ethernet 802.3:

1. Количество узлов не должно превышать 1024.

2. Максимальная длина кабеля в сегменте определена соответствующей спецификацией.

3. Время двойного оборота сигнала между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала.

4. Сокращение межкадрового интервала при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала.

Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:

· ограничения на максимальные длины сегментов, которые соединяют устройства - источники кадров (соединение DTE - DTE);

· ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих устройства-источники кадров (DTE) с портом повторителя;

· ограничения на общий максимальный диаметр сети;

· ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.

Приведем расчет самого длинного сегмента сети для определения верности построения локальной сети с использованием технологии Fast Ethernet (рисунок 4). Подробный план помещения представлен в приложении.

Посчитаем итоговую длину сегмента кабеля: 27 + 5 + 25 + 55= 112м. С учетом 10% запаса на установку розеток, протяжку и монтаж кабеля получим итоговую длину самого длинного сегмента около 123 м, что является предельным значением для технологии 100BASE-TX.

Построим техническую модель разрабатываемой локальной сети. СКС устанавливается на 1-м этаже 2-х этажного цехового здания, включающего цокольный этаж, с размерами в плане 55x25 м.

Рис. 4 Расчет самого длинного сегмента локальной сети

Высота этажа составляет 4.5 м, общая толщина перекрытий равна 50 см. На 1-м этаже использована цеховая планировка, которая представляет собой торгово-выставочный зал 55х15м, а также несколько комнат с фактическими размерами 5х4м. На цокольном этаже использована однотипная коридорная планировка рабочих помещений, которые имеют одинаковые размеры 11.5x11м. Коридор шириной 2 метра проходит по всей длине продольной оси этажа. 2-й этаж представлен открытым помещением с размерами 55x10м.

В коридоре и во всех помещениях 1-го и цокольного этажей имеется подвесной потолок с высотой свободного пространства 35 см. Стены помещений изготовлены из армированного бетона и покрыты штукатуркой, толщина которой составляет 1 см. Каких-либо дополнительных каналов в полу и стенах, которые могут быть использованы для прокладки кабелей, строительным проектом здания не предусмотрено. Серверы и центральное оборудование ЛВС будут размещены в помещении серверной, то есть используется принцип одноточечного администрирования.

Создаваемая СКС должна обеспечить функционирование ЛВС: для этого на каждом рабочем месте монтируется информационная розетка с одним розеточным модулем. Для прокладки кабелей горизонтальной подсистемы вдоль коридора за подвесным потолком устанавливаются лотки. Расстояние от верхней кромки лотка до капитального потолка равно 25 см. Серверная располагается в центре этажа, и поэтому на каждую половину лотка укладываются кабели. В рабочих помещениях прокладка кабеля в соответствии с требованиями этой проектной работы будет выполняться в декоративных коробах (располагаются на высоте 1 м. от пола). Для перехода от лотков к коробам в стенках рабочих помещений сверлятся отверстия, в которые прокладывается кабель (рисунок 5).

Рис. 5 Схема прокладки кабеля

Горизонтальная подсистема СКС строится на основе неэкранированных 4-х парных кабелей UTP категории 5e, проложенных по одному к каждому блоку розеток. Характеристики кабеля по затуханию, перекрестным наводкам и импедансу приведены в таблице:

Требуемая средняя длина кабеля(L_cp) рассчитывается с использованием эмпирической формулы, исходя из предположения, что рабочие места распределены по обслуживаемой площади равномерно:

Lcp =(Lmax+Lmin)/2,

где Lmin и Lmax - соответственно длины кабельной трассы от точки размещения кроссового оборудования до информационного разъема самого близкого и самого далекого рабочего места, посчитанные с учетом технологии прокладки кабеля, всех спусков, подъемов, поворотов и особенностей здания. При определении длины трасс необходимо добавить технологический запас величиной 10% от Lcp и запас Х для процедур разводки кабеля в распределительном узле и информационном разъеме; так что длина трасс L составит:

L= (1,1*Lcp+X)*N,

где N - количество розеток.

Рассчитаем необходимое количество кабеля. Дробные значения округляем до целых.

Для цокольного этажа Lmin и Lmax равны соответственно 20 и 123 метров.

Lcp = (20+123)/2 = 71м.

L = (1,1*71+2)*11= 881 метр кабеля.

Известно, что в бухте (катушке) 305 метров кабеля. Тогда для создания горизонтальной подсистемы необходимо 3 бухты.

Подсистема управления включает в себя кроссовое оборудование для коммутации сигналов, передаваемых по медному кабелю.

Коммутация рабочих мест осуществляется при помощи специальных кросс-кабелей к главному кроссовому элементу (коммутатор). Применение такой схемы обеспечивает более безопасный метод коммутации активного оборудования.

В помещении серверной согласно выбранному оборудованию устанавливается один открытый 19” телекоммуникационный шкаф (стойка) высотой 42U, в котором размещаются:

· сетевой коммутатор D-Link DES-1024D;

· сервер;

· 2 ИБП APC Smart-UPS RM 2U

· маршрутизатор Cisco 2811

Для коммутации шкаф укомплектовывается патч-кордами длиной 0,5, 1 и 1,5м.

Получившаяся топология ЛВС приведена на рисунке 6.

Структурированная кабельная система, являющаяся единой транспортной средой для различных систем и объединяющая в себе ранее разрозненные сети, требует изменения существующих ранее принципов организации эксплуатации и технического обслуживания локальных, телефонных и прочих сетей.

Разработанный проект охватывает не только общую кабельную систему, но и интегрированную локальную сеть, которую можно подразделить на следующие подсистемы:

· кабельное хозяйство;

· главное активное оборудование (маршрутизатор, коммутаторы и концентраторы);

· основное вычислительное оборудование (серверы с дополнительным оборудованием, подключенным к ним);

· периферийное активное оборудование (персональные компьютеры, телефонные аппараты и др.).

Рис. 6 Топология проводной ЛВС

Основной задачей обслуживающего и ремонтно-технического персонала является устранение возникающих неисправностей в различных подсистемах. Эти функции обычно совмещались с другими обязанностями администратора, что приводило к сложности выполнения ремонтных работ в случае аврала.

В случае инсталляции структурированной кабельной системы высокое качество всех компонентов, тестирование всей кабельной системы на соответствие категории 5е после проведения инсталляции сводят к минимуму вероятность возникновения аварии в кабельном хозяйстве.

Заключение

В ходе выполнения работы были изучены основные способы настройки локальной сети, а также настройка подключения к сети интернет.

Зачастую, настройка локальной сети начинается с такой области конфигурирования сетевых свойств, как компонент «Центр управления сетями и общим доступом». При помощи данного средства конфигурирования сетей можно выбирать сетевое размещение, просматривать карту сети, настраивать сетевое обнаружение, общий доступ к файлам и принтерам, а также настраивать и просматривать состояние ваших текущих сетевых подключений.

К сожалению, многие пользователи обычно пытаются настроить локальную сеть, не имея навыков работы с сетевыми технологиями, и поэтому проводят настройку наугад, из-за чего у них возникает множество проблем при последующей работе.

Список использованной литературы

1. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер “Компьютерные сети: Принципы, технологии, протоколы” Учебник для вузов, 2-е издание, СПб.: Питер, 2005.

2. Листвин А. В., Листвин В. Н., Швырков Д. В. Оптические волокна для линий связи. М.: ЛЕСАРарт, 2003.

3. Новиков Ю. В., Кондратенко С. В. Основы локальных сетей. Курс лекций. М.: Интернет-университет информационных технологий, 2005.

4. Проффит Брайан Windows XP. Самоучитель. М: «КУДИЦ-ПРЕСС», 2006.

5. Самарский П. А. Основы структурированных кабельных систем / П. А. Самарский. М.: ДМК - АйТи, 2005.

6. Смирнов И. Г. Структурированные кабельные системы - проектирование, монтаж и сертификация / И. Г. Смирнов. Л.: Экон-Информ, 2005.

7. Сергеев А.П. Офисные локальные сети. Самоучитель / А.П. Сергеев. М.: Издательский дом "Вильяме", 2003.

8. Вуди Леонард Microsoft Windows XP SP2 для "чайников". Полный справочник Windows XP All-in-One Desk Reference For Dummies. 2-е изд. М.: «Диалектика», 2007.

9. Дэвид Хьюкаби, Стив Мак-Квери Руководство Cisco по конфигурированию коммутаторов Catalyst = Cisco Field Manual: Catalyst Switch Configuration. М.: «Вильямс», 2004.

Размещено на Allbest.ru