Файл: Алексей Старовойтов СанктПетербург бхвпетербург 2006 удк 681 06 ббк 32. 973. 202 С77.pdf

Ãëàâà 3. Àïïàðàòóðà ëîêàëüíûõ ñåòåé
49
Òàáëèöà 3.1. Õàðàêòåðèñòèêè êîììóòàòîðà ôèðìû 3Com
×èñëî ïîðòîâ
48 10/100 Ports Plus 2 10/100/1000
Òèï èíòåðôåéñà
10Base-T/100Base-TX/1000Base-T ñ ðàçúåìàìè RJ45
Âûáîð ñêîðîñòè:
àâòîìàòè÷åñêèé íà êàæäîì ïîðòó
Âûáîð ðåæèìà MDI/MDIX
àâòîìàòè÷åñêèé íà êàæäîì ïîðòó
Óïðàâëåíèå
êîíôèãóðèðîâàíèå ñèñòåìû, îòîáðàæåíèå ïîäêëþ÷åííûõ
óñòðîéñòâ, âûäà÷à ñîîáùåíèé î íåèñïðàâíîñòÿõ è îò÷åòîâ
Ðåæèìû ñâÿçè
ïîääåðæèâàåò ðåæèìû Full-duplex è Half-duplex ñ àâòîñî-
ãëàñîâàíèåì
Îáúåäèíåíèå â ñòåê
â ñòåê ìîæíî îáúåäèíÿòü äî 4-õ óñòðîéñòâ ÷åðåç ãèãàáèòíûå
ïîðòû è RJ45-RJ45 (ïðè ýòîì èñïîëüçóåòñÿ îäèí IP-àäðåñ)
Äîïîëíèòåëüíûå ìîäóëè
íåò
Èíäèêàòîðû
ñåòåâîãî òðàôèêà, ñîñòîÿíèÿ ñîåäèíåíèÿ, ñêîðîñòè ðàáîòû
Êîíñòðóêòèâ
íàñòîëüíîå èñïîëüçîâàíèå èëè ìîíòàæ â øêàô
Ïîääåðæêà êîììóòàöèè
âòîðîãî óðîâíÿ
ïîääåðæêà ñòàíäàðòíûõ ôóíêöèé âòîðîãî óðîâíÿ
Ñêîðîñòü êîììóòàöèè
13,6 Ãáèò/ñ
Ñêîðîñòü ïåðåäà÷è äàí-
íûõ
äî 10,1 ìëí ïàêåòîâ â ñåêóíäó
Êîëè÷åñòâî MAC-àäðåñîâ
8000 3.9. Äîïîëíèòåëüíûå
ôóíêöèè êîììóòàòîðîâ
Из дополнительных функций коммутатора интерес представляют расши- ренная фильтрация трафика, поддержка алгоритма Spanning Tree и создание виртуальных сетей.

50
×àñòü II. Ïðîêëàäêà êàáåëüíîé ñèñòåìû
Ðàñøèðåííàÿ ôèëüòðàöèÿ òðàôèêà
Наряду со стандартными условиями фильтрации трафика, коммутатор мо- жет предоставлять пользователю возможность создавать свои фильтры на пути кадров. Фильтрация производится на основе адресных полей, содер- жащихся в кадре. Это может быть МАC-адрес (для коммутатора второго уровня) или IP-адрес (для коммутатора третьего уровня). Возможна также фильтрация по определенным полям, содержащимся внутри кадра. Для того чтобы задать такую фильтрацию, необходимо указать смещение этого поля относительно начала кадра и условие фильтрации при помощи операций логического умножения (AND) или логического сложения (OR).
Ïîääåðæêà àëãîðèòìà Spanning Tree
Как вы помните, для нормальной работы необходимо отсутствие в сетевой архитектуре петель. Если в небольших сетях это не является ограничением, то в сложных сетях со множеством связей необходимо наличие резервных путей для повышения надежности работы сети. Также крайне желательно, чтобы обнаружение вышедших из строя связей было автоматизировано.
С этой целью был разработан специальный протокол взаимодействия ком- мутаторов. Он был закреплен в стандарте 802.1D. и получил название Span- ning Tree Algorithm (STA) — алгоритм покрывающего дерева. Суть алгорит- ма в том, что в сети создаются резервные связи. Коммутаторы на основе обмена служебными пакетами изучают топологию сети и выбирают опти- мальную древовидную конфигурацию сети. Резервные связи, образующие петли, отключаются путем блокировки соответствующих портов коммутато- ра. Таким образом, активные петли отсутствуют, и сеть имеет нормальную древовидную архитектуру.
Сеть постоянно тестируется служебными пакетами. Если обнаруживается потерянная связь, то коммутаторы начинают строить оптимальную конфи- гурацию заново.
Конфигурация строится в несколько этапов. Вначале определяется корне- вой коммутатор, от которого будет строиться дерево, с минимальным МАC- адресом. На втором этапе для каждого коммутатора определяется корневой порт, имеющий кратчайшее расстояние до корневого коммутатора. Затем определяются порты, через которые подключены другие коммутаторы по кратчайшему пути. Все остальные порты блокируются.
Для построения алгоритма и тестирования исправности дерева используется специальный пакет данных Bridge Protocol Data Unit (BPDU) — протокол блока данных моста. Пакет BPDU изображен на рис. 3.10.

Ãëàâà 3. Àïïàðàòóðà ëîêàëüíûõ ñåòåé
51
Ðèñ. 3.10. BPDU-ïàêåò
Идентификатор BPDU необходим для определения версии протокола BPDU.
В случае использования разных версий может образоваться активная петля.
Тип BPDU. Возможно два типа. Первый — это заявка на то, чтобы стать корнем. Второй — это требование проведения реконфигурации.
Флаги — флаг подтверждения изменения конфигурации.
Âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ âèðòóàëüíûõ ñåòåé
С точки зрения коммутатора виртуальная сеть — это несколько разделенных информационных потоков.
Основным отличием виртуальных сетей от фильтрации на основе пользова- тельских фильтров является то, что сеть, построенная на основе технологии

52
×àñòü II. Ïðîêëàäêà êàáåëüíîé ñèñòåìû
Ðèñ. 3.11. Ïîñòðîåíèå âèðòóàëüíûõ ñåòåé íà áàçå êîììóòàòîðà
3.10. Ìåòîäèêà îöåíêè íåîáõîäèìîé
ïðîèçâîäèòåëüíîñòè êîììóòàòîðà
Исходными данными для расчета необходимой производительности комму- татора являются данные о трафике между узлами сети. Если сеть уже суще- ствует, то такие данные можно получить путем пассивного слежения за се- тью при помощи специальных программ. Если сеть только проектируется, то источником информации может послужить подобная сеть. В самом худ- шем случае собираются данные по трафикам отдельных приложений и сум- мируются. На данном этапе необходимо уже четко представлять себе, на

Ãëàâà 3. Àïïàðàòóðà ëîêàëüíûõ ñåòåé
53 каком узле какое приложение будет работать и какой трафик оно будет ге- нерировать.
Производительность будем оценивать в байтах в секунду. Как вы знаете, производительность коммутаторов оценивается в кадрах в секунду. Причем оценка идет для кадра минимальной длины (64 байтов). Из них данные за- нимают именно 46 байтов. Поэтому для перевода байт/с в кадр/с необходи- мо разделить на число байтов в одном кадре минимальной длины, а именно на 46.
Обозначим трафик от узла i к узлу j через Pij. Тогда на коммутатор с архи- тектурой "общая шина" накладываются следующие ограничения:
Общая производительность коммутатора должна быть больше суммар- ной интенсивности всего трафика
∑
>
ij
P
В противном случае коммутатор не будет справляться с потоком кадров, и они будут отбрасываться.
Производительность каждого порта (пусть это порт с номером k) комму- татора должна быть не меньше трафика через этот порт:
• для полудуплексного общая производительность
∑
∑
+
>
kj ik
P
P
;
• для полнодуплексного общая производительность
)
(
2
∑
∑
+
×
>
kj ik
P
P
Производительность общей шины должна быть больше средней интен- сивности суммарного трафика
∑
>
ij
P
Производительность процессора каждого порта не меньше интенсивно- сти трафика через порт.
Помимо приведенных, на производительность коммутаторов влияет размер адресной таблицы: недостаточность служит причиной дополнительных за- держек, тратится дополнительное время на обновление.
Важную роль играет и объем буфера порта для временного хранения дан- ных. Буфер сглаживает пульсации трафика. Если он будет маленьким, то кадры потеряются, что вызовет необходимость их повторной передачи.

Ãëàâà 4
Ïðîåêòèðîâàíèå
êàáåëüíîé ñèñòåìû
В предыдущих главах мы рассмотрели протокол TCP/IP и его функциони- рование, изучили теоретические принципы построения IP-сетей, основные стандарты и их технические характеристики. В этой главе будут рассмотре- ны основы проектирования кабельной системы сети.
4.1. Ëîãè÷åñêàÿ ñòðóêòóðèçàöèÿ ñåòè è
êàáåëüíàÿ ñèñòåìà
Нормальная работа сети зависти от того, насколько грамотно проведен этап проектирования сети, ее логической структуры и кабельной системы. Так что построение структурированной кабельной системы (СКС) — объектив- ная необходимость на сегодняшний день.
Íåîáõîäèìîñòü ëîãè÷åñêîé ñòðóêòóðèçàöèè ñåòè
Допустим, на базе нескольких локальных сетей, возникших в разное время и предназначенных для решения различных задач (бухгалтерский учет, от- дел продаж, конструкторское бюро, кадровая служба), в рамках организации возникла единая система. Если объединение пошло по одной из элементар- ных топологий (общая шина или звезда), то для такой системы можно вы- делить несколько отрицательных моментов:
Различия проявляются не только на программном уровне, но и на физи- ческом. Например, в кадровой службе сеть может быть на коаксиальном кабеле, а в конструкторском бюро на витой паре.
Для такой сети характерна неоднородность информационных потоков
(конструкторская документация, управленческие данные и др.). Причем

Ãëàâà 4. Ïðîåêòèðîâàíèå êàáåëüíîé ñèñòåìû
55 наиболее интенсивный обмен данными идет между узлами одного структурного подразделения. Взаимодействия между подразделениями организации (рабочими группами), конечно же, существуют. Однако со- отношение трафика внутри рабочей группы и за ее пределами примерно пятикратное.
Сложность администрирования и обеспечения безопасности такой сети, к которой все имеют доступ, возрастает.
Ограничение по количеству узлов в сети определяется ее технологией
(для Ethernet это 1024 узла). Если для небольшой организации оно вряд ли представляет угрозу, то для крупных компаний создает большую про- блему.
Физическое ограничение на протяженность сети, вызванное использо- ванием метода доступа к общей временной среде CSMA/CD, а также ог- раничение на интенсивность трафика, играет важную роль. (Как вы помните, с увеличением трафика растут коллизии и снижается эффек- тивность работы сети).
Применение современных технологий хранения данных (на серверах) прак- тически не изменит сложившуюся картину, поскольку с ростом требований к вычислительным возможностям компьютерной техники свои серверы появились практически у каждого подразделения.
Все сказанное говорит о том, что единая разделяемая среда для построения крупных сетей непригодна. Необходимо логически структурировать сеть с использованием коммутаторов, маршрутизаторов или мостов.
Ñòðóêòóðèðîâàííàÿ êàáåëüíàÿ ñèñòåìà
Кабельная система является фундаментом сети. От правильности ее по- строения зависит не только нормальное функционирование сети, но и удоб- ство в работе. Простой пример: допустим, в бухгалтерии приобрели новый компьютер с целью автоматизировать одну из операций. Поставили на ра- бочее место, а подключить некуда, в проекте кабельной системы не была заложена избыточность.
С целью стандартизации кабельных систем в 1995 г. был принят стандарт
EIA/TIA 568A, определивший понятие структурированной кабельной систе- мы (Structured Cabling System — SCS). В стандарте описаны основные требо- вания и технические характеристики, применяемые для СКС. Впоследствии этот стандарт был дополнен.
Структурированная кабельная система имеет иерархическое строение и со- стоит из следующих уровней (рис. 4.1):
горизонтальная система;
система здания;
система городка.

56
×àñòü II. Ïðîêëàäêà êàáåëüíîé ñèñòåìû
Горизонтальная подсистема соответствует отдельным этажам здания. Она представляет собой кроссировочный шкаф, кабельную систему на этаже и розетки пользователей.
Система здания объединяет в единое целое системы этажей с головной ап- паратурой здания.
Соответственно, система городка объединяет в единое целое системы зда- ний.
Рассмотрим подробнее преимущества предлагаемой схемы.
Ðèñ. 4.1. Ñõåìà ñòðóêòóðèðîâàííîé êàáåëüíîé ñèñòåìû
СКС как среда состоит из вполне конкретных элементов передачи дан- ных (разъемы, кабели шкафы), а также из элементов, не имеющих непо- средственного отношения к передаче данных (кабельные каналы, лест- ницы), назначение каждого элемента определено и прописано стандартом. То, что на каждом уровне определены выполняемые функ- ции, позволяет при необходимости легко расширить сеть.
Универсальность состоит в том, что система поддерживает работу разно- родного оборудования различных производителей для передачи данных различного типа: компьютеры, телефонная сеть, служебные сигналы.
СКС обычно монтируется с расчетом на 10–15 лет работы. Это значит, что в течение этих лет она должна прослужить без существенных измене-

Ãëàâà 4. Ïðîåêòèðîâàíèå êàáåëüíîé ñèñòåìû
57 ний. Поэтому на этапе проектирования рассчитывается потребность с су- щественным запасом — избыточная. В простейшем случае это возмож- ность подключения телефона и компьютера на каждом рабочем месте.
Надежность состоит в использовании качественного оборудования и со- вместимости оборудования различных производителей между собой.
4.2. Àêòèâíîå îáîðóäîâàíèå
ëîêàëüíûõ ñåòåé è åãî ñâÿçü ñ ÑÊÑ
Можно выделить следующие требования к сетевому оборудованию.
Ãîðèçîíòàëüíàÿ ñèñòåìà
Начнем с горизонтальной системы. Основные задачи этого уровня:
создание отдельных доменов коллизий;
управление доступом и политикой сети;
подключение к системе здания.
Уровень доступа является ближайшим к пользователю. Активное сетевое оборудование этого уровня должно поддерживать подключение отдельных пользователей к сети. Применяются здесь коммутаторы со скоростью подключения 10/100 Мбит/с, с одним или несколькими портами на 1000
Мбит/с.
Ñèñòåìà çäàíèÿ
Следующим уровнем является система здания. Коммутаторы этого уровня служат местом концентрации горизонтальной системы. Они должны справ- ляться с большим потоком данных. В функции этого уровня входят:
объединение низкоскоростных каналов горизонтальной подсистемы в высокоскоростные каналы;
переход от одной физической среды распространения сигнала к другой;
обеспечение безопасности сети и качества обслуживания.
Ñèñòåìà ãîðîäêà
Активное сетевое оборудование, находящееся на этом уровне, должно на- дежно и быстро передавать большие объемы данных. Для этого уровня очень важен фактор отказоустойчивости, поскольку сбой на верхнем уровне иерархии может привести к остановке всей системы, поскольку этот уро- вень координирует их работу. Трафик здесь отфильтрован уровнем здания.