Проектирование и расчет работоспособности локальной вычислительной сети предприятия

     Протокол NetBIOS разработан фирмой IBM. На более  низких уровнях используются стандартные  протоколы (например IPX/SPX), а на долю эмулятора NetBIOS  остается только сеансовый уровень. NetBIOS обеспечивает более высокий уровень сервиса, чем IPX/SPX, но работает медленнее. Протокол  NetBEUI – развитие NetBIOS до транспортного уровня.

     В связи со стремительным ростом популярности Internet на сегодняшний день самым распространенным из коммуникационных протоколов являются протоколы TCP/IP. Стек TCP/IP на нижнем уровне поддерживает  все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей - это Ethernet, FDDI, для глобальных - протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях SLIP, PPP. Также за последние годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP вобрал в себя большое количество протоколов прикладного уровня (протокол пересылки файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, гипертекстовые службы WWW и многое другое).

     Для проектируемой ЛВС будет использоваться стек протоколов TCP/IP. Он наиболее универсален и подходит для интеграции распределенных сетей филиалов.

     TCP/IP будет использоваться как в локальных сетях офисов, так и для интеграции сетей в единое виртуальное пространство. В первом случае весь потенциал этого стека протоколов не будет задействован, стек будет использоваться скорее как наиболее распространенное и хорошо известное решение.

     Вся мощь TCP/IP раскроется при интеграции сетей филиалов. Как уже было сказано, стек рассчитан на каналы с низкой надежностью передачи данных. Это достигается благодаря одному из основных  протоколов стэка – «TCP», на транспортном уровне. Этот протокол, определяет способ двум удаленным узлам проверить, все ли данные были переданы, не потеряли ли данные целостности, и при необходимости позволяет повторную передачу данных.

3. Разделение  сети на подсети

     При логической структуризации сети необходимо решить проблему перераспределения передаваемого трафика между различными физическими сегментами сети. Для этого используются:

• мосты;
• коммутаторы;
• маршрутизаторы.

     Мост  делит разделяемую среду передачи сети на части (логические сегменты), передавая  информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети.

     Коммутатор  по принципу обработки кадров ничем  не отличается от моста. Основное отличие  состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок.

     Маршрутизаторы представляют собой сетевое устройство с двумя или несколькими интерфейсами, которые обычно подключаются к локальным сетям или каналам глобальных сетей. Они более надежно и более эффективно, чем мосты и коммутаторы, изолируют трафик  отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, поскольку использует не плоские аппаратные, а составные числовые адреса. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту, называемому в данном случае подсетью. Кроме локализации трафика маршрутизаторы выполняют еще одну очень важную функцию: они способны связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий.

     Проектируемая ЛВС будет состоять из нескольких подсетей: подсети головного офиса  и четырех подсетей филиалов. Все  подсети будут использовать протокол  Fast Ethernet на базе коммутатора. Каждая подсеть будет иметь свой маршрутизатор на базе персонального компьютера с двумя сетевыми интерфейсами. Маршрутизаторы будут решать задачу присоединения подсетей к Интернету и задачу объединения подсетей по технологии VPN.

     Логическая  структура сети представлена в прил. 2.

4. Выбор топологии сети и  методов доступа

     Прежде  всего, необходимо выбрать способ организации физических связей – топологию сети. Выбор топологии в дальнейшем существенно повлияет на характеристики сети. Наиболее часто используются следующие топологии:

• общая шина;
• звезда;
• кольцо.

     Сравнительная характеристика данных топологий представлена в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Сравнительная характеристика сетевых топологий

     В работе будет использоваться топология «звезда», так как отказы в работе на отдельных участках сети не влияют на работоспособность остальной части, она наиболее надежна. Упрощен поиск неисправностей сети, активные концентраторы часто наделены диагностическими возможностями, позволяющими определить работоспособность соединения. Следовательно, работу сети такой топологии легче восстановить после сбоев, чем другие.

     Будут использоваться следующие особенности  топологии «звезда»:

• к каждому узлу будет проложен отдельный сетевой кабель, что позволит расположить рабочие станции произвольным образом. Разрыв одного из кабелей может сказаться лишь на работоспособности одного узла, и может быть быстро локализован.
• В качестве центрального узла «звезды» будет использоваться надежное оборудование – коммутатор («switch») одного из лидирующих производителей, что обеспечит высокую отказоустойчивость сети в целом.
• С центрального узла можно будет контролировать состояние подключения всех остальных узлов, благодаря тому, что концентратор имеет специальные индикаторы подключения и состояния подключения для каждого узла.

     Следующим шагом является выбор сетевой  технологии. Локальными сетевыми технологиями, наиболее часто используемыми при проектировании ЛВС, являются Ethernet, Token Ring, FDDI. Сравнительная характеристика базовых сетевых технологий  представлена в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Характеристики  технологий FDDI, Ethernet, Token Ring

     При определении сетевой технологии уделялось внимание технологии, эффективной  по соотношению цена/качество, обеспечивающей надежность передачи данных и производительность 100 Мбит/с. Этим требованиям удовлетворяет технология Fast Ethernet. По сравнению с Ethernet, обеспечивающей пропускную способность только 10 Мбит/с, технология Fast Ethernet имеет десятикратное увеличение пропускной способности, встраиваемую в коммутаторы и сетевые карты поддержку двух скоростей и автоопределение 10/100/ Мбит/с. При этом осуществляется поддержка традиционных сред передачи данных – витой пары и волоконно-оптического кабеля.

     Для горизонтальной кабельной системы  наиболее предпочтительной средой передачи данных является витая пара, поскольку данный тип кабеля удовлетворяет требованиям гибкости, удобства его прокладки в помещениях, простоты монтажа, имеет среднюю стоимость. Волоконно-оптический кабель не является гибким, имеет высокую стоимость, не так удобен при монтаже, в основном используется при необходимости очень высокой пропускной способности или при прокладке в агрессивной среде.

     Стандартом Fast Ethernet IEEE802.3ab установлены три типа физического интерфейса: 100Base-FX, IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.3u (Fast Ethernet), IEEE803.3ab (Gigabit Ethernet), IEEE 802.3x (Full-duplex flow control).

     В качестве среды передачи данных спецификация 100Base-FX использует волоконно-оптический кабель, поэтому данный физический интерфейс рассматриваться не будет.

     Сравнительная характеристика спецификаций 100Base-TX и 100Base-T4 и 1000Base-T приведена в табл. 4.3.

     Таблица 4.2

     Сравнение 100Base-TX, 100Base-T4 и 1000Base-T