Построение локальной вычислительной сети

Token Ring – стабильная и быстрая архитектура с протоколом, предоставляющим каждой рабочей станции справедливый доступ к сети. Встроенные механизмы диагностики и восстановления – разграничивающая сигнализация и автореконфигурация – делают данный протокол чрезвычайно надежным. Это позволяет сети Token Ring стабильно работать в условиях интенсивной нагрузки. Сеть Token Ring имеет топологию физической звезды с логическим кольцом. В качестве среды передачи данных используется витая пара (STP, UTP) и оптоволокно. Скорость передачи данных – до 16 Мбит/с.

FastEthernet – результат развития технологии Ethernet. Базируясь на том же протоколе доступа к среде передачи данных (CSMA/CD), устройства FastEthernet работают со скоростью, в 10 раз превышающей скорость Ethernet- 100 Мбит/с. FastEthernet обеспечивает достаточную пропускную способность для таких приложений как системы автоматизированного проектирования, графика, мультимедиа. Существует 3 несовместных друг с другом подстандарта FastEthernet:

      100Base-TX (передача данных со скоростью 100 Мбит/с по двум неэкранированным витым парам категории 5);

      100Base-T4 (передача данных со скоростью 100 Мбит/с по четырем неэкранированным витым парам категории 3,4,5);

      100Base-TF (передача данных со скоростью 100 Мбит/с по двухжильному многомодовому волоконно-оптическому кабелю).

Базовая топология для всех подстандартов FastEthernet – звезда.

100VG-AnyLAN

Эта технология разработана фирмой HP. Технология обеспечивает 100 Мбит/с. В качестве основы выбрана технология Token Ring. Допускает настройку на пакеты Token Ring и даже Ethernet. Метод доступа применен оригинальный (Demand Priority - приоритет по запросу). Позволяет работать на UTP и STP 5-ой категории, должны быть задействованы 4 пары. Достоинства: поддержка мультимедийного трафика.

Технология FDDI

Этот протокол появился намного позже, чем две предыдущие технологии (Ethernet, Token Ring), около 10 лет назад. Он разрабатывался как развитие протокола Token Ring для передачи данных 100 Мбит/с по двойному волоконно-оптическому кабелю. В стандарте FDDI предусмотрены следующие среды передач:

а) многомодовый оптоволоконный кабель ( максимальное расстояние между станциями до 2-х км);

б) одномодовый оптоволоконный кабель (расстояние между станциями от 20 до 60 км);

в) витая пара ( максимальное расстояние между станциями 100м)

В этой технологии для обеспечения высокой скорости передачи и высокой совместимости с протоколом Token Ring 802.5 имеются следующие отличия от Token Ring:

1) изменен принцип кодирования информации (коды) при передаче (код 513/41));

2) особенность в управлении маркером:

а) передающая станция сразу после передачи кадра запускает в кольцо маркер ( в кольце циркулируют несколько маркеров);

б) отсутствует механизм приоритетов; вместо него станции разделяются на две группы асинхронные и синхронные: асинхронные станции аналогичны Token Ring, но без приоритетов доступ к передающей среде которых не столь критичен; синхронные станции, пакеты которых должны обязательно передаваться через фиксированный интервал времени.

В FDDI обеспечивается поддержка передачи мультимедийного трафика (синхронные станции) Структура кадра данных FDDI соответствует структуре кадра Token Ring, а структура маркера отличается отсутствием полей приоритетов и резервирования.

GigabitEthernet

Эту технологию описывают стандарт IEEE 802.3Z (для оптики),   IEEE 802.3AB (для меди). Сохраняется формат кадра Ethernet, сохраняется поддержка Full Duplex и Half Duplex, поддерживаются все виды сред передачи. GigabitEthernet от предыдущих версий отличается физическим и МАК подуровнем:

1.   минимальный размер кадра увеличен до 512 Байт;

2.   увеличен максимальный диаметр сети до 200 метров;

3.   вводится монопольный пакетный режим передачи: станция захватившая доступ может передавать несколько кадров в пакете (8000 байт).

6.2. Выбор и обоснование технологии и топологии построения сети

При построении сети управленческого подразделения достаточно обеспечить скорость передачи данных по сети меньше 10 Мбит/с. Все рабочие станции в данном подразделении будут снабжены локальными жесткими дисками, с которых будет производиться загрузка операционной системы и используемых в подразделении прикладных программ. Учитывая все эти факторы, а также стоимость сетевого оборудования можно сделать вывод, что оптимальным решением при выборе технологии построения сети управленческого подразделения будет технология Ethernet. Особенностями данной технологии являются следующие:

Таблица 6.1

Характеристики технологии Ethernet

Максимальное расстояние между узлами сети управленческого подразделения не превосходит 100 м, количество рабочих станций меньше 30, поэтому при построении сети можно использовать любой из перечисленных подстандартов технологии Ethernet.

С точки зрения надежности работы сети, выбор топологии «звезда» является более предпочтительным, чем выбор топологии «общая шина», но учитывая то, что основным критерием построения сети является минимальная стоимость сетевого оборудования, для построения сети управленческого подразделения выбираем технологию Ethernet 10Base2.

В производственном подразделении все рабочие станции также будут снабжены локальными жесткими дисками, с которых будет производиться загрузка операционной системы и используемых прикладных программ – это, как и в управленческом подразделении, позволит снизить нагрузку на сеть.

При построении сети части отделов производственного подразделения также будет достаточно обеспечить скорость 10 Мбит/с, однако в данных отделах более высокие требования к надежности сети, т.к. от этого напрямую зависит производственный процесс. Поэтому для этих отделов наилучшим будет выбор топологии «звезда»,т.е. для них выбираем технологию 10Base T.

В двух отделах производственного подразделения необходимо обеспечить скорость передачи данных по сети порядка 100 Мб/сек. Поэтому для них выбираем технологию FastEthernet 100 Base TX.

В соответствии со спецификацией 100BASE-TX, передача данных со скоростью 100 Мб/с осуществляется по двум неэкранированным проводам витой пары категории 5, которые чаще всего используются при прокладке современных локальных сетей, или экранированной витой паре категории 1. В качестве коннекторов, связывающих две пары проводов, по стандарту 100BASE-TX используются в точности те же RJ-45, что и для кабельных систем 10BASE-T. Блоки для заделки проводов в сетевых розетках должны быть сертифицированы по категории 5. Для соединений с использованием экранированной витой пары в качестве коннекторов применяются традиционные коннекторы DB-9.

Поскольку 100BASE-T Fast Ethernet является расширением стандарта 10BASE-T, к нему, в основном, применимы те же правила топологии. Сеть на базе 100BASE-T Fast Ethernet строится в топологии «звезда». Стандарт на прокладку кабельных систем ISO 11801 также применим к сетям Fast Ethernet.

Существует пять стандартных правил для топологии сетей, развертываемых на основе технологии Fast Ethernet. Все они касаются понятия сетевых диаметров.

Правило 1: Все кабели типа «неэкранированная витая пара» не должны быть длиннее 100 метров.

Правило 2: Повторители должны преимущественно размещаться в кабельных шкафах ("wiring closets") (Допускается не более 5 метров неэкранированной витой пары между повторителями)

Правило 3: Соединение неэкранированной витой парой между концентратором и переключателем в длину не должно превышать 100 метров.

Правило 4: Соединение волоконно-оптическим кабелем между концентратором и переключателем в длину не должно превышать 160 метров.

Правило 5: Длина соединения полнодуплексным волоконно-оптическим кабелем между двумя переключателями не должна превышать 2 километра. (Длина соединения волоконно-оптическим кабелем MultiMode (MM) между двумя переключателями может достигать не более 2 километров).

Как и в сетях 10BASE-T, не существует практического ограничения на размер сети 100BASE-T.

Выбираем тип сетей с выделенным сервером. При этом на каждый корпус будет по одному выделенному серверу с улучшенной конфигурацией аппаратных средств (многопроцессорная система с большим объемом памяти и жесткого диска), а также в сегментах игрового салона, интернет-салона  и конференц-зала в качестве выделенных  серверов будут использованы однопроцессорные системы (в целях экономии средств), но с большим объемом памяти и жесткого диска.

7. Коммутация логических сегментов сети

Вся сеть фирмы логически и физически состоит из семи сегментов. При этом сеть разделена также на две крупных части – сети корпусов. Два из семи сегментов построены на коаксиальном кабеле и имеют физическую топологию «общая шина». Подсоединение к коммутатору сегментов построенных на коаксиальном кабеле осуществляется через концентратор, имеющий BNC вход. В остальных сегментах рабочие станции подключаются непосредственно к концентраторам. Взаимодействие между сегментами одного здания осуществляется с помощью присоединения концентраторов к коммутатору.

Соединение между корпусами будет осуществлено с помощью соединения коммутаторов напрямую тонким коаксиальным кабелем. Так как расстояние между корпусами равно 150 м (максимальная длина сегмента 185 м), то не требуется установка  повторителей.

Коммутатор ЛВС — это устройство, имеющее множество портов, к которым подсоединены сегменты ЛВС (Ethernet, FastEthernet или Token Ring), а также (необязательно) высокоскоростной порт (например, FDDI — 100 Мбит/с или ATM — 155 Мбит/с), связывающий коммутатор с другими устройствами в сети. Сетевой коммутатор обеспечивает полную номинальную пропускную способность каждого порта, который образует вместе с подключенными к нему машинами отдельный сегмент.

Коммутатор представляет собой, по сути, многопортовый мост, поэтому, как и мост, он принимает поступающие пакеты, временно сохраняет их и затем передает на другой порт в соответствии с адресом получателя данного пакета. Коммутаторы можно использовать для соединения различных локальных сетей, для сегментации локальной сети (т. е. уменьшения числа конкурирующих за среду узлов в одном домене коллизий) и для преодоления ограничений на диаметр сегмента. Последнее применение особенно важно в случае сетей FastEthernet, где диаметр сегмента не может превышать 205 м для кабеля витой пары.

Коммутаторы используют концепцию "виртуального соединения" для организации временного соединения между отправителем и получателем. После передачи пакета виртуальное соединение разрывается. Коммутатор ведет таблицу, где запоминает, какие станции (точнее, какие MAC-адреса) подключены к какому физическому порту.

Концентратор – это по сути многопортовый повторитель, который выполняет функции не только повторения сигналов, но и концентрации в одном устройстве, объединения узлов сети. Концентратор в современных технологиях сетей являются практически обязательным элементом.  

8. Разделяемые ресурсы в сети

Для фирмы необходимо было организовать следующие разделяемые ресурсы:

      Файлы;

      Печать (один или два принт-сервера);

      Факс;

      Сервер БД;

      Сервер приложений;

      Электронная почта;

      Средства доступа в Internet.

Разделяемые ресурсы реализуются следующим образом

1.      Файл-сервер организован с помощью Microsoft Windows NT Server 4.0. В зависимости от категории пользователей и их статуса в группе, они имеют определенный доступ к файлам: файлы производственного отдела и управленческого разделены (каждый «видит» только необходимые ему файлы).

2.      Электронная почта, факс.. С помощью Microsoft Fax Server пользователи могут отправлять факсы со своего рабочего места, используя любое прикладное приложение. Также факсы можно отправлять через электронную почту.

3.      Интернет. Доступ к Интернету обеспечивают Internet Connection Wizard (у пользователя), Microsoft Proxy Server (на сервере), средство разделения доступа к модемам Modem Charing Server, который позволяет осуществлять совместное использование модемов, подключенных к серверу. Для выполнения запроса пользователя автоматически выбирается имеющийся свободный модем.

4.      Сервер БД обеспечивается с помощью Microsoft SQL Server 6.5 (клиентская часть стоит на рабочих станциях, серверная – на сервере).

5.      Сетевая печать обеспечивается с помощью аппаратного принт-сервера CNet "PS1-Plus" 10

9. Выбор оборудования

Сетевое оборудование можно разделить на 2 вида:

1.   Неинтеллектуальное сетевое оборудование.

2.   Интеллектуальное сетевое оборудование.

К неинтеллектуальному оборудованию относится кабельная система (кабели, разъемы, розетки, терминаторы и т.п.), а также некоторое коммутационное оборудование. При выборе физической среды передачи нужно руководствоваться требованиями, предъявляемыми выбранной базовой технологией, а также соображениями надежности и экономичности. Для построения сегментов управленческого подразделения выбираем в качестве среды передачи тонкий коаксиальный кабель (в соответствии с технологией 10Base2 Ethernet). Для построения сегментов управленческого подразделения в качестве среды передачи выбираем UTP категории 5. Данный вид кабеля поддерживается большинством современных технологий, и в настоящее время является достаточно дешевым (по цене сопоставим с коаксиальным кабелем RJ-58). Остальное пассивное сетевое оборудование определяется типом выбранного кабеля, т.е. это коннекторы, розетки, терминаторы.