Описание локальной вычислительной сети 3-го и 4-го этажей ВФ ИжГТУ

Дополнительное поле с пометкой о номере виртуальной сети используется только тогда, когда кадр передается от коммутатора к коммутатору, а  при передаче кадра конечному  узлу оно удаляется. При этом модифицируется протокол взаимодействия «коммутатор - коммутатор», а программное и аппаратное обеспечение конечных узлов остается неизменным. Примеров таких фирменных протоколов много, но общий недостаток у них один - они не поддерживаются другими производителями. Компания Cisco предложила в качестве стандартной добавки к кадрам любых протоколов локальных сетей заголовок протокола 802.1Q, предназначенного для поддержки функций безопасности вычислительных сетей. Сама компания использует этот метод в тех случаях, когда коммутаторы объединяются между собой по протоколу FDDI. Однако эта инициатива не была поддержана другими ведущими производителями коммутаторов.

Для хранения номера виртуальной  сети в стандарте IEEE 802.1Q предусмотрен тот же дополнительный заголовок, что  и стандарт 802.1р. Помимо 3-х бит  для хранения приоритета кадра, описанных стандартом 802.1р, в этом заголовке 12 бит используются для хранения номера VLAN, к которой принадлежит кадр. Эта дополнительная информация позволяет коммутаторам разных производителей создавать до 4096 общих виртуальных сетей. Чтобы кадр Ethernet не увеличивался в объеме, при добавлении заголовка 802.1p/Q поле данных уменьшается на 2 байта.

Существуют два способа  построения виртуальных сетей, которые  используют уже имеющиеся поля для  маркировки принадлежности кадра виртуальной сети, однако эти поля принадлежат не кадрам канальных протоколов, а пакетам сетевого уровня или ячейкам технологии АТМ.

В первом случае виртуальные  сети образуются на основе сетевых  адресов, например адресов IP, то есть той  же информации, которая используется при построении интерсетей традиционным способом. Этот эффективный способ работает тогда, когда коммутаторы  поддерживают не только протоколы канального уровня, но и протоколы сетевого уровня, то есть являются комбинированными коммутаторами - маршрутизаторами, что бывает далеко не всегда.

Во втором случае виртуальные  сети организуются с помощью виртуальных  путей в АТМ - сетях. [2]

 

 

 

Описание ЛВС ВФ ИжГТУ

1.  Топология  сети

Топология сети очень  сильно влияет на методы управления в  ней, на ее отказоустойчивость и даже на ее стоимость. Все эти задачи решаются еще на этапе разработки сети. Данная ЛВС построена по топологии звезда.

Звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило "дерево").

Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных.

Рассмотрим достоинства  и недостатки данной топологии в  сравнении с другими топологиями:

Достоинства

1. выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
2. хорошая масштабируемость сети;
3. лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
4. высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
5. гибкие возможности администрирования.

Недостатки

1. выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
2. для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
3. конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе. [3]

 

2.  Класс построения сети

Данная сеть построена  по классу Fast Ethernet. Однако основной объем трафика в сети передается через коммутаторы, а так как Fast Ethernet обеспечивает скорость 100 Мбит/с, то могут возникать задержки в передаче данных. Поэтому при подключении между собой коммутаторов используется кабель 1Гбит и соединение происходит по классу Gigabit Ethernet. (см. Приложение, рис 1 Ядро сети ВФ ИжГТУ)

Описание Fast Ethernet и Gigabit Ethernet

Фактически Fast Ethernet является «наследником» сетей стандарта Ethernet, однако в отличие от них позволяет передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Так же как и сети Ethernet, локальные сети Fast Ethernet имеют звездообразную топологию и могут быть собраны с использованием кабеля различных типов, наиболее часто применяемым из которых является все та же пресловутая витая пара.

В архитектуре сетей Gigabit Ethernet используется топология «звезда» на базе высококачественного кабеля «витая пара» категории 5, в котором задействованы все восемь жил, причем каждая из четырех пар проводников используется как для приема, так и для передачи информации. По сравнению с технологией Fast Ethernet, несущая частота в сетях 1000BaseT увеличена вдвое, благодаря чему достигается десятикратное увеличение пропускной способности линии связи. [4]

 

3.  Выбор  технологии VLAN

Как уже упоминалось  выше, существует 2 способа построения виртуальных сетей. ЛВС в данном случае образуется на основе сетевых адресов. Каждому порту коммутатора  присваивается один или несколько номеров IP-сетей. Каждый номер IP-сети соответствует одной виртуальной сети. При передаче кадров между узлами, принадлежащими одной виртуальной сети, конечные узлы посылают данные непосредственно по МАС-адресу узла назначения, а в пакете сетевого уровня указывают IP-адрес своей виртуальной сети. Коммутатор в этом случае передает кадры на основе МАС-адреса назначения по адресной таблице, проверяя при этом допустимость передач по совпадению IP-номера сети пакета, содержащегося в кадре, и IP-адресу порта назначения, найденному по адресной таблице. При передачах кадра из одного коммутатора в другой, его IP-адрес переносится вместе с кадром, а значит коммутаторы могут быть связаны только одной парой портов для поддержки виртуальных сетей, распределенных между несколькими коммутаторами.

В случае же когда нужно произвести обмен информацией между узлами, принадлежащими разным виртуальным сетям, конечный узел работает так же, как если бы он находился в сетях, разделенных обычным маршрутизатором. Конечный узел направляет кадр маршрутизатору по умолчанию, указывая его МАС-адрес в кадре и IP-адрес, как и традиционный маршрутизатор.

 

4. Характеристики сетевого оборудования

В данной ЛВС используются 2 вида коммутаторов:

1. AT-8024 24 порта 10/100TX

Это коммутатор второго уровня. Является первым коммутатором производства Allied Telesyn, в котором реализована усовершенствованная технология соединения в стек ENHANCED STACKINGTM. Эта новая технология представляет собой гибкий инструмент, позволяющий управлять при помощи одного IP-адреса множеством коммутаторов, установленных в различных местах сети. Технология ENHANCED STACKINGTM не требует размещения коммутаторов непосредственно рядом друг с другом и способна поддерживать до 24 коммутаторов в одной сети. Функция стека реализуется программным способом. Такое решение позволяет быстро и легко изменять конфигурацию системы. Для этого используется распространенный интерфейс Telnet, при помощи которого с коммутатора, назначенного главным, можно быстро создать или изменить виртуальные стеки коммутаторов.

Функциональные возможности коммутатора:

• Скорость продвижения до 6.5 млн.пакетов/с;
• Неблокирующая архитектура;
• Масштабируемость;
• Поддержка VLAN (IEEE 802.1Q);
• 32 виртуальные ЛВС;
• Поддержка протоколов IGMP v1 и v2;
• Управление по протоколам HTTP и SNMP.

 

2. AT-8026T  24 порта 10/100TX 2 порта GBIC

Таблица 1 Характеристики AT-8026T

Производитель:	Allied Telesyn
Название:	AT-8026T
Общие характеристики Allied Telesyn AT-8026T
Тип устройства:	коммутатор (switch)
Память Allied Telesyn AT-8026T
Объем флеш-памяти:	2 Мб
Объем оперативной памяти:	6 Мб
Дополнительно Allied Telesyn AT-8026T
Размеры:	438 x 44 x 184 мм
Поддержка стандартов:	Auto MDI/MDIX, IEEE 802.1p (Priority tags), IEEE 802.1q (VLAN), IEEE 802.1d (Spanning Tree)
LAN Allied Telesyn AT-8026T
Размер таблицы MAC адресов:	4096
Внутренняя пропускная способность:	9.6 Гбит/сек
Базовые порты:	24 x Ethernet 10/100 Мбит/сек
Управление Allied Telesyn AT-8026T
Поддержка Telnet:	есть
Поддержка SNMP:	есть
Консольный порт:	есть
Web-интерфейс:	есть

 

А также 1 концентратор:

1. D-link DES-1008DE   8 ports Hub

Таблица 2 Характеристики D-link  DES-1008DE

Поддерживаемые стандарты	IEEE 802.3 10Base-T Ethernet, IEEE 802.3u 100Base-TX Fast Ethernet  Автосогласование ANSI/IEEE 802.3 NWay, Управление потоком IEEE 802.3x
Протокол	CSMA/CD
Количество портов	8 портов 10/100Мбит/с
Полярность Rx витой пары	Автоматическая коррекция
Индикаторы	На устройство: Power  На порт: 10Мбит/с, 100Мбит/с, Full-duplex, Collision
Метод коммутации	Store-and-forward
Таблица MAC адресов	1K записей на устройство (версии G1, G2, H1)
Изучение MAC адресов	Автоматическое
Буфер памяти	64K на устройство (версии G1, G2, H1)
Производительность, pps	10BASE-T: 14,880 на порт (полудуплекс)   100BASE-TX: 148,800 на порт (полудуплекс)
Напряжение питания, В	+7,5
Потребляемая мощность, Вт	2
Рабочая температура, °C	0...+50
Относительная влажность	5...90% (без конденсации  влаги)
Размеры, мм	192 × 118 × 32
Вес, кг	0,301
Сертификаты	FCC Class B; CE Mark; VCCI Class B;   Сертификат по системе Связь № ОС-СПД-444

 

 

Различия коммутатора  от концентратора:

Коммутатор позволяет передавать информацию только по тем портам, по которым это необходимо, и не забивает другие порты информацией, в отличие от концентратора, который дублирует информацию на все порты.

 

Выбор и характеристики сетевых адаптеров

В компьютерах принадлежащих  данной ЛВС используется несколько  видов сетевых адаптеров. Рассмотрим характеристики одного, самого распространенного из них:

Сетевой адаптер RealTek 8139:

• спецификация PCI – 2.1 / 2.2;
• скорость передачи данных – 10/100Mbps;
• интерфейс – 10/100Mbps UTP RJ45 порт;
• автоопределение скорости передачи;
• полу / полнодуплексный режим;
• индикаторы – Full Duplex, Link/Activity, 10/100Mbps;
• поддерживаемые ОС – Microsoft certified driver.

 

Выбор сетевого кабеля

В данной ЛВС компьютеры и коммутаторы соединяются между  собой с помощью витой пары.

Витая пара бывает:

• экранированной и неэкранированной;
• с многожильными (мягкими) и одножильными (жесткими) проводниками.

Также витая пара различается и по фирме-производителю.

Как правило, max длина  соединения=100-180м. (Зависит от категории, качества, места прокладки и многих других факторов.). Скорость передачи данных = 10-100 Мбит/с. Обжимается витая пара разъемом RJ-45, при помощи специального обжимного инструмента. [6]

Сетевые розетки под  «витую пару» представляют собой  пластмассовый короб со съемной  крышкой, в верхней части которого смонтирована ответная часть разъема RJ-45, оснащенная восемью подпружиненными контактами, а также имеется то или иное приспособление для подключения проводников сетевого кабеля. [4]

 

5.  Возможность расширения

Данная сеть спроектирована с возможностью дальнейшего расширения. Если в дальнейшем потребуется расширить сеть, то необходимо будет оборудовать дополнительными сетевыми розетками аудитории, так же если потребуется, поставить дополнительно коммутатор или концентратор (в зависимости от количества новых ПК). Так же для правильной работы потребуется расчет работоспособности сети.

 

6. Описание этажей

На 3 этаже расположено 51 вычислительная машина, 1 концентратор и 2 коммутатора. Сеть 3 этажа начинается от концентратора к которому подключен  гигабитный канал для передачи данных. От концентратора идет 3 гигабитных канала к трем коммутаторам расположенным на 3 и 4 этажах, а уже от них идут 100 Мбит каналы ко всем вычислительным машинам.[В,Г]