Сетевые технологии. 2

Содержание 

ВВЕДЕНИЕ 3

1.   ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНФИГУРАЦИИ  СЕТИ 9

1.1 Выбор базовой  технологии, спецификации  физической среды,  топологии физических  связей и метода  коммутации 9

1.2. Целесообразность  физической и логической  структуризации ЛВС 11

1.3. Расстояние между  узлами сети 12

1.4. Расчет конфигурации  сети 15

1.4.1. Ограничения длин  сегментов DTE-DTE 15

1.4.2. Ограничения сетей  Fast Ethernet 16

2. Выбор сетевого оборудования 18

2.1. Выбор сетевого  адаптера 18

2.2. Концентраторы 19

2.3. Мосты, коммутаторы  и маршрутизаторы 20

2.4. Выбор сетевого  принтера 23

2.5. Выбор сетевого  сканера 24

2.6. Выбор сетевого  диска 24

3. Разработка кабельной системы 26

4.    НАСТРОЙКА ЛВС  И ПОДКЛЮЧЕНИЕ  К INTERNET 31

4.1. Сетевые протоколы 31

4.1.1. Протоколы межсетевого  уровня 31

4.1.2. Протоколы транспортного  уровня 31

4.1.3. Протоколы прикладного  уровня 32

4.2. Метод доступа  к среде 33

4.3. Настройка локальной  сети в Windows 2000 35

4.4. Подключение сетевого  диска 36

4.5. Подключение сетевого  принтера 37

4.6. Программные продукты 38

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41

Список  используемой литературы 42 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ

     На  сегодняшний день большая часть  организаций и компаний всё больше зависят от своих базовых сетевых средств, которые делают комфортней и качественней обслуживание клиентов, делают проще работу с партнёрами, а так же обеспечивают безопасность и эффективность ведения бизнеса.

     Существует  множество причин для объединения  персональных компьютеров в ЛВС:

• совместное использование ресурсов позволяет нескольким ПК осуществлять совместный доступ к другому оборудованию (принтер, сканер, и прочее), что влечет за собой снижение затрат на отдельного пользователя.
• ЛВС позволяет использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения.
• ЛВС позволяет установить новые формы взаимодействия пользователей в одном коллективе (например, при работе над общим проектом).

     Для выбора технологии построения ЛВС проведем сравнительный анализ наиболее популярных технологий – Ethernet,  Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI и Token Ring.

     Технология  Ethernet

     Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.

     Наиболее  популярный сетевой стандарт IEEE 802.3 был создан на основе сетевой архитектуры, разработанной компаниями Digital Equipment Corporation (DEC), Xerox и Intel в 1975 г. (фирменный стандарт 1980 г.). Эта исходная сетевая архитектура называлась Ethernet, и данное название стало применяться также к стандарту IEEE 802.3. Первая версия стандарта IEEE 802.3 была опубликована в 1985 г., современная версия Ethernet 2.0 принята в 1992 г.

     Самой популярной версией Ethernet является стандартная сеть Ethernet с кабельными соединениями спецификаций 10Base-2, 10Base-5 или 10Base-T, которая работает в однополосном режиме на скорости передачи 10 Мбит/с.  
 

     Технология  Fast Ethernet

     Главные особенности эволюционного развития от сетей Ethernet к сетям Fast Ethernet, от стандарта IEEE 802.3 к стандарту IEEE 802.3u:

• десятикратное увеличение пропускной способности сегментов сети;
• сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в Ethernet;
• сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;
• поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и волоконно-оптического кабеля.
• Итак, технология Fast Ethernet использует три варианта кабельных систем:
• волоконно-оптический многомодовый кабель, используются два волокна
• витая пара категории 5, используются две пары
• витая пара категории 3, используются четыре пары

     При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в полнодуплексном режиме, не имеющем ограничений на общую длину сети. Тем самым, остаются только ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства (адаптер - коммутатор или коммутатор - коммутатор).

     Технология  Gigabit Ethernet

     Технология  Gigabit Ethernet представляет собой дальнейшее развитие стандартов 802.3 для сетей  Ethernet. Основная цель Gigabit Ethernet состоит в значительном повышении скорости передачи данных с сохранением совместимости с уже установленными сетями на базе Ethernet. Необходимо обеспечить возможность пересылки данных между сегментами, работающими на разных скоростях, что, помимо всего прочего, позволило бы упростить архитектуру существующих мостов и коммутаторов, применяющихся в больших промышленных сетях.

     Разработка  технологии Gigabit Ethernet началась в ноябре 1995 года, когда была сформирована рабочая группа (IEEE 802.3z), рассматривающая возможность развития Fast Ethernet до гигабитных скоростей.

     К недостаткам технологии Gigabit Ethernet можно отнести отсутствие встроенного механизма поддержки качества обслуживания. Как и её предшественники, технология предполагает конкуренцию за доступ к среде передачи без какой-либо гарантии качества обслуживания. Однако пользователи Gigabit Ethernet для обеспечения качества обслуживания могут воспользоваться протоколами на базе IP, такими как RSVP. Они позволяют резервировать ресурсы маршрутизаторов для обеспечения необходимой скорости передачи данных. Достоинство такого подхода заключается в том, что удаётся сохранить основную часть капиталовложений в маршрутизаторы. Но если сеть предназначена для интенсивного трафика с отличающимися характеристиками, то в этом случае технология АТМ сможет обеспечить лучшее качество обслуживания, чем Gigabit Ethernet.

     Технология  Token-Ring

     Token-Ring - тип сети, в которой все компьютеры схематически объединены в кольцо. По кольцу от компьютера к компьютеру (станции сети) передается специальный блок данных, называемый маркером. Когда какой-либо станции требуется передача данных, маркер ею модифицируется и больше не распознается другими станциями, как спецблок, пока не дойдёт до адресата. Адресат принимает данные и запускает новый маркер по кольцу. На случай потери маркера или хождения данных, адресат которых не находится, в сети присутствует машина со специальными полномочиями, умеющая удалять безадресные данные и запускать новый маркер.

     Сеть  Token-Ring в классическом варианте уступает сети Ethernet как по допустимому размеру, так и по максимальному количеству абонентов. Что касается скорости передачи, то в настоящее время имеются версии Token-Ring на скорость 100 Мбит/с (High Speed Token-Ring, HSTR) и на 1000 Мбит/с (Gigabit Token-Ring). Компании, поддерживающие Token-Ring (среди которых IBM, Olicom, Madge), не намерены отказываться от своей сети, рассматривая ее как достойного конкурента Ethernet.

     По  сравнению с аппаратурой Ethernet аппаратура Token-Ring заметно дороже, так как используется более сложный метод управления обменом, поэтому сеть Token-Ring не получила столь широкого распространения.

     Однако  в отличие от Ethernet сеть Token-Ring значительно лучше держит высокий уровень нагрузки (более 30—40%) и обеспечивает гарантированное время доступа. Это необходимо, например, в сетях производственного назначения, в которых задержка реакции на внешнее событие может привести к серьезным авариям.

     В сети Token-Ring используется классический маркерный метод доступа, то есть по кольцу постоянно циркулирует маркер, к которому абоненты могут присоединять свои пакеты данных. Отсюда следует такое важное достоинство данной сети, как отсутствие конфликтов, но есть и недостатки, в частности необходимость контроля целостности маркера и зависимость функционирования сети от каждого абонента (в случае неисправности абонент обязательно должен быть исключен из кольца).

     Технология  FDDI

     FDDI - стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200 километров. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей.

     В качестве среды передачи данных в  FDDI рекомендуется использовать оптоволоконный кабель, однако можно использовать и медный кабель, в таком случае используется сокращение CDDI. В качестве топологии используется схема двойного кольца, при этом данные в кольцах циркулируют в разных направлениях. Одно кольцо считается основным, по нему передаётся информация в обычном состоянии; второе — вспомогательным, по нему данные передаются в случае обрыва на первом кольце. Для контроля за состоянием кольца используется сетевой маркер, как и в технологии Token Ring.

     Сеть  FDDI может полностью восстанавливать свою работоспособность в случае единичных отказов ее элементов. При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей. Технология FDDI дополняет механизмы обнаружения отказов технологии Token Ring механизмами реконфигурации пути передачи данных в сети, основанными на наличии резервных связей, обеспечиваемых вторым кольцом. Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа. Этот метод очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом маркерного кольца - Тoken ring.

     Отличия метода доступа заключаются в  том, что время удержания маркера  в сети FDDI не является постоянной величиной, как в сети Token Ring.

Выбор технологии ЛВС

     Для локальной вычислительной сети офиса  коммерческой фирмы, занимающейся покупкой и продажей лекарственных препаратов, больше всего подходит технология Fast Ethernet спецификации 100Base-TX (полнодуплексный режим)- позволяющая обеспечить необходимую скорость  100Мб/с. Данная фирма расположена на втором и восьмом этажах многоэтажного здания в 10 помещениях расположены 17 ПК; а также серверы, на втором (один) и восьмом (два) этажах.

     Другие  технологии построения ЛВС, такие как  Ethernet (10Мб/с) , Gigabit Ethernet (1 Гбит/с) и Token Ring (16 Мбит/с) не удовлетворяют необходимым требованиям по тем или иным параметрам. Технология Ethernet не обеспечивает указанную в техническом задании скорость 100Мб/с. Использование технологии Gigabit Ethernet влечет за собой большие затраты материальных ресурсов и для офиса небольшой коммерческой фирмы данная технология не является необходимостью, т.к. поставленные задачи может решить более простая и менее затратная технология Fast Ethernet. А технология Token Ring достаточно устарела и так как в дальнейшем возможно расширение данной фирмы, а, следовательно, и модернизация сети, то использование данной технологии неоправданно.

     Существуют  три основных вида сетевых топологий: звезда, кольцо и шина.

     Кольцо — компьютеры последовательно объединены в кольцо. Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера.

     Сравнение с другими топологиями

     Достоинства:

• Простота  установки;
• Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
• Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

• Недостатки:

• Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
• Сложность конфигурирования и настройки;
• Сложность поиска неисправностей.

     Шина  — все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам.

     Сравнение с другими топологиями

     Достоинства:

• Небольшое время установки сети;
• Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);
• Простота настройки;
• Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.
• Недостатки: 
• Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети;
• Сложная локализация неисправностей;
• С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

     Компьютеры  в Fast Ethernet физически соединены с использованием топологии «звезда».

     Fast Ethernet действует в качестве шинных сетей. Другими словами, Fast Ethernet физически использует топологию звезда, а логически действует как шинная сеть в силу исторических причин.

     В проектировании ЛВС будет задана топология «звезда».

      Звезда — к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — одному или нескольким периферийным.

     Преимуществами  данной топологии  сети являются:

• легкость подключения нового ПК (может потребоваться при расширении организации, модернизации сети);
• имеется возможность централизованного управления;
• сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.
• Недостатками сетей топологии звезда являются:
• отказ хаба влияет на работу всей сети;
• большой расход кабеля.

     В сети будет использован метод  коммутации пакетов, специально разработанный  для эффективной передачи компьютерного  трафика. При коммутации пакетов  все передаваемые пользователем  сети сообщения разбиваются в  исходном узле на сравнительно небольшие  части, называемые пакетами. Пакеты транспортируются в сети, как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге - узлу назначения. По прогнозам многих специалистов будущее принадлежит технологии коммутации пакетов, как более гибкой и универсальной.

      В качестве физической среды передачи данных будут использованы внутренние кабельные линии. Промышленностью выпускается огромное количество типов кабелей, но в данной работе будет использован тип неэкранированная витая пара (т.к. построение сети производиться внутри многоэтажного здания), он используется в стандарте Fast Ethernet и способен обеспечить необходимую пропускную способность, скорость передачи данных и помехозащищенность.

      Витые пары проводов используются в дешевых  и сегодня, пожалуй, самых популярных кабелях. Кабель на основе витых пар  представляет собой несколько пар  скрученных попарно изолированных  медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание  проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей  друг на друга и снизить влияние  переходных процессов. 

     1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНФИГУРАЦИИ  СЕТИ

     1.1 Выбор базовой  технологии, спецификации  физической среды,  топологии физических  связей и метода  коммутации

     Основным  отличием конфигураций сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с 10-мегабитным Ethernet.

     Официальный стандарт 802.3u установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet и дал им следующие названия:

     100Base-TX - для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type 1;

     100Base-T4 - для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5;

     100Base-FX- для многомодового оптоволоконного кабеля, используются два волокна.

     100Base-TX - витая пара UTP Cat 5 или STP Type 1, две пары

     В качестве среды передачи данных спецификация 100Base-TX использует кабель неэкранированную витую пару UTP категории 5 или экранированную витую пару STP Type 1.

     Максимальная  длина кабеля в обоих случаях - 100 м.

     Основные  отличия от спецификации 100Base-FX - использование метода кодирования MLT-3, который использует сигналы двух полярностей для передачи сигналов 5-битовых порций кода 4В/5В по витой паре.

     Но  самая отличительная возможность  физического стандарта 100Base-TX - наличие специальной функции автопереговоров (Auto-negotiation). Она предназначена для согласованной работы Fast Ethernet со стандартами Ethernet.

     Всего в настоящее время определено 5 различных режимов работы, которые могут поддерживать устройства стандарта 100Base-TX или 100Base-T4 на витых парах:

• 10Base-T - работа с 2-мя парами категории 3;
• 10Base-T full duplex - работа с 2-мя парами категории 3  (полнодуплексный).
• 100Base-TX - используются 2 витые пары категории 5 (или Type 1A STP);
• 100Base-T4 - используются 4 витые пары категории 3;
• 100Base-TX full-duplex - 2 витые пары категории 5 (или Type 1A STP), работы в полнодуплексном режиме.

     Режим 10Base-T имеет самый низкий приоритет при переговорном процессе, а полнодуплексный режим 100Base-T4 - самый высокий.

     Стандарт  100Base-TX более усовершенствованный, он обеспечивает сетевым устройствам возможность выбора работы сети Fast Ethernet.

     100Base-T4 - витая пара UTP Cat 3, четыре пары

     Спецификация  100Base-T4 появилась позже всех других спецификаций физического уровня Fast Ethernet. Данная спецификация 100Base-T4 была разработана для того, чтобы можно было использовать уже имеющуюся проводку на витой паре категории 3. Общую пропускную способность эта спецификация позволяет повысить за счет одновременной передачи потоков бит по всем 4 парам кабеля.

     Вместо  кодирования 4В/5В в этом методе используется кодирование 8В/6Т, которое обладает более узким спектром сигнала и при скорости 33 Мбит/с укладывается в полосу 16 МГц витой пары категории 3 (при кодировании 4В/5В спектр сигнала в эту полосу не укладывается).

     100Base-FX - многомодовое оптоволокно, два волокна

     Эта спецификация определяет работу протокола  Fast Ethernet по многомодовому оптоволокну. Каждый узел соединяется с сетью двумя оптическими волокнами, идущими от приемника (Rх) и от передатчика (Тх).

     Все стандарты физического уровня Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с для представления данных при передаче по кабелю используют манчестерское кодирование. В стандарте Fast Ethernet в спецификацию 100Base-FX/TX используется другой метод - кодирование избыточными кодами - 4В/5В.

     Эти спецификации разрабатывались с  целью повышения пропускной способности  Ethernet до значения 100 Мб/с.

     Все спецификации используют типовую топологию "звезда" и иерархическое соединение концентраторов с подключенными  к нему узлами, как в стандарте  10Base-T и 10Base-F.

     В проекте будет использован стандарт Fast Ethernet 100Base-TX обеспечивающий пропускную способность 100 Мб/с – неэкранированная витая пара UTP категории 5 с разъемами RJ-45, использующая 2 пары проводов. Для объединения сети между этажами также будет использован стандарт 100Base-TX, т.к. применение оптоволоконного кабеля влечет за собой существенные для не большой фирмы затраты, а также сложности с выполнением ответвлений.

     Для соединения сети между этажами, а  также для прокладывания сети на самих этажах будет использовано два коммутатора. Коммутаторы делят сеть на отдельные логические сегменты, создавая при этом отдельные небольшие по размеру домены коллизий на каждом порту. Разделение сети на несколько автономных сегментов при помощи  коммутаторов имеет несколько преимуществ. Поскольку перенаправлению подвергается только часть трафика, коммутаторы уменьшают трафик, принимаемый устройствами во всех сегментах сети. Коммутаторы увеличивают фактический размер сети, позволяя подключать к ней удаленные станции, которые иначе подключить нельзя. Это достигается возможностью работы коммутатора в режиме полного дуплекса, благодаря которому нет необходимости определять коллизию в сети. Коммутаторы предоставляют каждому узлу (если он подключен непосредственно к порту коммутатора) отдельную полосу пропускания, чем уменьшают вероятность коллизий в сетевых сегментах.

     В табл. 1.1 приведена сравнительная  характеристика основных типов топологий  сетей.

     Таблица 1.1