ICND1_Vol1_RUS

Модуль 2

ЛВС Ethernet

Обзор

В этом модуле описываются различные виды топологий локальных сетей, проблемы, связанные с разделяемыми локальными сетями, методы решения этих проблем с помощью технологии коммутируемых локальных сетей, а также способы оптимизации локальных сетей.

Задачи модуля

По окончании этого модуля вы научитесь расширять сеть Ethernet посредством концентратора. Это значит, что вы сможете выполнять следующие задачи:

описывать проблемы, связанные с увеличением трафика в локальной сети Ethernet;

определять решения проблем сетей Ethernet на основе технологии коммутируемых локальных сетей;

описывать процессы передачи пакетов данных между хостами через коммутатор;

описывать функции и возможности интерфейса командной строки ПО Cisco IOS;

запускать коммутатор уровня доступа и использовать интерфейс командной строки для настройки и проверки работы коммутатора;

активировать функции безопасности на физическом уровне, уровне доступа и на уровне порта;

перечислять способы оптимизации локальной сети Ethernet;

описывать способы решения проблем, связанных с коммутатором.

Занятие 1

Общие сведения о проблемах разделяемых локальных сетей

Обзор

Локальные вычислительные сети (ЛВС) – это относительно дешевое средство, обеспечивающее общий доступ к дорогим ресурсам. ЛВС позволяют нескольким пользователям в относительно небольшом географическом районе обмениваться файлами и сообщениями, а также получать доступ к общим ресурсам, например файловым серверам. ЛВС быстро развились в системы поддержки, которые играют важнейшую роль в обмене информацией в пределах организации. В этом занятии описываются проблемы, с которыми сталкиваются ЛВС при увеличении роста требований к полосе пропускания и скорости передачи для удовлетворения потребностей большого количества пользователей.

Задачи

По окончании этого занятия вы сможете выявлять проблемы, связанные с увеличением трафика в ЛВС Ethernet. Это значит, что вы сможете выполнять следующие задачи:

определять сегменты ЛВС Ethernet и их ограничения по расстоянию;

перечислять характеристики и функции концентратора в ЛВС Ethernet;

определять коллизии в ЛВС и условия, при которых они возникают;

определять домены коллизий в ЛВС Ethernet.

Сегменты ЛВС Ethernet

Длина сегмента – это важная характеристика при использовании технологии Ethernet в ЛВС. В этом разделе описываются сегменты и их ограничения.

Ограничения сегментов ЛВС

Ослабление сигнала по мере увеличения дальности передачи.

Каждый тип Ethernet имеет ограничение по максимальной длине сегмента.

Сегмент – это сетевое соединение по отдельному непрерывному сетевому кабелю. Кабели и сегменты Ethernet могут действовать на ограниченном расстоянии, за пределами которого передача данных ухудшается из-за шумов в линии, ослабления уровня сигнала и несоответствия требованиям множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD) для обнаружения коллизий. Тип кабеля, скорость передачи данных и метод модуляции влияют на максимальную длину сегмента.

Любое устройство, которое работает на уровне 1 модели взаимодействия открытых систем (OSI), не ограничивает сегмент Ethernet ЛВС, так как устройства уровня 1 только повторяют электрические сигналы.

Для каждой спецификации Ethernet определен необходимый тип кабеля, скорость передачи данных и метод модуляции, которые в свою очередь определяют максимальную длину сегмента, как указано в таблице.

Ниже приведены правила для стандарта 10BASE-T (Ethernet по витой паре):

число 10 обозначает поддерживаемую скорость, в данном случае 10 Мбит/с.

Слово BASE (ОСНОВНОЙ) означает, что Ethernet паботает по основной полосе частот.

Буква «T» означает витую пару.

FL означает использование волоконно-оптического кабеля.

Ограничения сегментов Ethernet по расстоянию

Увеличение длины сегмента ЛВС

К ЛВС Ethernet можно добавлять устройства для увеличения длины сегмента. В этом разделе описывается решение проблемы ограничения по расстоянию в ЛВС Ethernet путем добавления повторителей и концентраторов.

Расширение сегментов ЛВС

Разделяет общую полосу пропускания м/у пользователями

Увеличивает дальность проводного подключения

Ретранслирует или усиливает сигнал

Повторитель – это устройство физического уровня, которое принимает сигнал от устройства в сети и действует как усилитель. Добавление повторителей в сеть

увеличивает длину сегментов и позволяет передавать данные на большее расстояние. Однако существует ограничение по количеству повторителей, которые можно добавить в сеть.

Концентратор, который также работает на физическом уровне, аналогичен повторителю. Когда концентратор получает сигнал, он усиливает сигнал и ретранслирует его. Однако в отличие от повторителя концентратор может иметь несколько портов для подключения нескольких сетевых устройств. Поэтому концентратор ретранслирует сигнал на каждый порт, к которому подключена рабочая станция или сервер. Концентраторы не анализируют проходящие через них данные и не знают об источнике или получателе кадра. По существу концентратор просто получает входящие биты, усиливает электрический сигнал и передает эти биты через все свои порты на другие устройства в сети.

Концентратор удлиняет, но не ограничивает ЛВС Ethernet. Ограничение технологии общего доступа по полосе пропускания остается. Хотя у каждого устройства есть собственный кабель, который подключается к концентратору, все пользователи того или иного сегмента Ethernet конкурируют за одну и ту же полосу пропускания.

Коллизии

Коллизии – это часть рабочего процесса Ethernet, которые возникают, когда две станции пытаются передать данные одновременно. В этом занятии описывается возникновение коллизий в ЛВС.

Коллизии

Коллизии – это побочное явление метода CSMA/CD, используемого в Ethernet. В сети Ethernet несколько устройств совместно используют один сегмент. Несмотря на то что станции прослушивают, свободен ли канал передачи, они могут пытаться передавать данные одновременно. Если две или более станций одновременно передают данные по общему каналу, происходит коллизия, и кадры разрушаются. Когда передающие станции выявляют коллизию, они передают специальный сигнал «jam» в течение определенного промежутка времени, в результате чего устройства в сегменте узнают, что кадр был поврежден, и прекращают обмен данными. Затем передающие станции запускают случайный таймер, который откладывает повторную передачу данных.

По мере увеличения сетей (количества станций) и возрастания потребления полосы пропускания, повышается вероятность того, что станции будут пытаться передавать данные одновременно, и произойдет коллизия. Чем больше коллизий, тем больше перегрузка и тем больше вероятность того, что сеть будет работать медленнее или не будет работать вовсе.

Добавление концентратора в ЛВС Ethernet может решить проблему ограничения по расстоянию, на которое может передаваться кадр до ослабления сигнала, но концентраторы не решают проблему коллизий.

Домены коллизий

При увеличении ЛВС Ethernet для поддержки работы большего числа пользователей с более высокими требованиями к полосе пропускания можно создавать отдельные физические сегменты сети, которые называются доменами коллизий. В результате коллизии ограничиваются отдельным доменом и не распространяются на всю сеть. В этом разделе описываются домены коллизий.

Несколько доменов коллизий

В традиционных сегментах Ethernet сетевые устройства конкурируют за общую полосу пропускания и только одно устройство может передавать данные в тот или иной момент времени. Сегменты сети, которые пользуются общей полосой пропускания, называются доменами коллизий, так как если два или более устройств в пределах этого сегмента пробуют передать данные одновременно - возникает коллизия.

Однако можно использовать другие сетевые устройства, работающие на уровне 2

ивыше модели взаимодействия открытых систем для разделения сети на сегменты

иуменьшения количества устройств, конкурирующих за полосу пропускания. В этом случае каждый новый сегмент становится новым доменом коллизий. Полоса пропускания, доступная устройствам в сегменте, и коллизии в одном домене не мешают работе других сегментов.

Широковещательный домен – еще одна ключевая концепция. Фильтрация кадров на основе MAC-адресов на коммутаторах не распространяется на фильтрацию широковещательных кадров. По своей природе широковещательные кадры должны пересылаться, поэтому набор соединенных коммутаторов создает отдельный широковещательный домен. Требуется элемент уровня 3, например маршрутизатор, чтобы ограничить широковещательный домен уровня 2.

Резюме

В этом разделе приводится резюме основных вопросов, рассмотренных в занятии.

Резюме

Сегмент – это сетевое соединение по отдельному непрерывному сетевому кабелю. Кабели и сегменты Ethernet могут охватывать ограниченное физическое расстояние, за пределами которого качество передачи ухудшается.

Концентратор расширяет сетевые сегменты, принимая входящие биты, усиливая электрический сигнал и передавая биты данных через все порты на другие устройства в сети.

Если две или более станции внутри одного сегмента передают данные одновременно, возникает коллизия.

Резюме (прод.)

Сегменты сети, которые пользуются общей полосой пропускания, называются доменами коллизий, так как если два или более устройств в пределах этого сегмента пробуют передавать данные одновременно – возникает коллизия.

Кроме того, можно использовать другие сетевые устройства, работающие на уровне 2 (или выше) модели OSI для разделения сети на сегменты и уменьшения количества устройств, конкурирующих за полосу пропускания в отдельно взятом сегменте. Это обеспечивает устройствам в сегменте большую полосу пропускания.