Амато В. - Основы организации сетей Cisco. Том 2 (2002)(ru)

∙Сервер приложений. Все компьютерные приложения, такие как текстовые редакторы и электронные таблицы, должны размещаться на центральном

сервере каждой школы.

∙Другие серверы. Любые другие серверы, установленные в школах, должны

рассматриваться как серверы отделов (рабочих групп) и размещаться в соот- ветствии с потребностями доступа к ним групп пользователей. В качестве примера можно привести сервер с обучающим приложением для определен-

ной школы.

__________________________________________________________________________

Сети intranet

Intranet представляет собой одну из типичных конфигураций локальных сетей. Web- серверы в сети intranet отличаются от публичных Web-серверов тем, что без соответствующего разрешения и пароля получить доступ к сети intranet какой-либо организации невозможно. Сети intranet спроектированы таким образом, что доступ к ним имеют только пользователи, имеющие право доступа к внутренней сети организации. Внутри intranet устанавливаются Web-серверы, а броузеры используются в качестве общего средства доступа к информации, например, к финан- совым, графическим или текстовым данным, хранящимся на этих серверах.

Введение технологии intranet является лишь одним из многих факторов, обусловленных ис- пользованием приложений и параметрами конфигурации и вызывающих потребность в увели- чении полосы пропускания. Поскольку полоса пропускания сетевой магистрали должна быть расширена, сетевым администраторам необходимо также рассмотреть возможность приобрете- ния мощных рабочих станций для более быстрого доступа к intranet. Новые рабочие станции и серверы должны быть снабжены сетевыми адаптерами 10—100 Мбит/с для обеспечения боль- шей конфигурационной гибкости, которая позволит сетевым администраторам выделять необ- ходимую полосу пропускания отдельным станциям.

Обнаружение коллизий

Для того, чтобы уменьшить количество коллизий и конкуренцию за доступ к носителям, в процессе проектирования следует принять взвешенные решения при выборе и размещении сете- вых устройств. Под конкуренцией понимается чрезмерное число коллизий в сетях Ethernet, вы- званное с большим количеством запросов многих устройств к ресурсам сети. Число широкове- щательных рассылок становится чрезмерным, когда слишком много клиентов обращаются к службам, когда слишком много серверных пакетов предлагают службы или происходят много-

численные обновления таблицы маршрутизации (routing update), а также в случае наличия большого количества широковещательных сообщений протоколов, например, протокола преоб- разования адресов (ARP).

Узел сети Ethernet получает доступ к среде, конкурируя с другими устройствами. В случае увеличения количества узлов, подключенных к общей среде возникает ситуация, когда, эти узлы пытаются передавать все большее и большее количество сообщений и шансы одного узла выиг- рать эту борьбу значительно уменьшаются, в результате чего сеть "захлебывается". То, что кон- куренция, как метод доступа, не допускает расширения и не позволяет сети увеличиваться, явля- ется главным недостатком сетей Ethernet.

Как показано на рис. 4.2, количество коллизий растет с увеличением потока данных в сети с общим доступом. И хотя коллизии являются обычными явлениями в сетях Ethernet, чрезмерное их число уменьшает доступную полосу пропускания (иногда весьма значительно). В большин- стве случаев фактически доступная полоса уменьшается примерно на 35—40% по сравнению с

номинальной (10 Мбит/с). Это явление можно ликвидировать путем сегментации сети с исполь- зованием мостов, коммутаторов или маршрутизаторов.

Сегментация

Под сегментацией (segmentation) понимается процесс разделения одного коллизионного домена на два или более, как показано на рис. 4.3. Мосты и коммутаторы второго (канального) уровня можно использовать для сегментации сети с логической шинной топологией и для соз- дания разделенных коллизионных доменов. В результате увеличивается доступная полоса про- пускания для отдельных станций. Вся сеть с шинной топологией по-прежнему представляет со- бой широковещательный домен, поскольку мосты и коммутаторы пересылают широковеща- тельные пакеты, хотя и не распространяют коллизии (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Для сегментации сети используются маршрутизаторы и коммутаторы

Все широковещательные рассылки от любого хоста видны остальным хостам в том же ши- роковещательном домене, что необходимо для обеспечения возможности установления соеди- нения. Расширяемость широкополосного домена зависит от общего потока данных, а расширяе- мость широковещательного домена — от общего широковещательного потока. Важно помнить, что мосты и коммутаторы пересылают широковещательный (FF-FF-FF-FF-FF) поток, в то время как маршрутизаторы обычно этого не делают.

Широкополосный и широковещательный домены

Под широкополосным доменом понимаются все устройства, связанные с одним портом моста или коммутатора. В случае Ethernet-коммутатора широкополосный домен называется также коллизионным доменом. Коммутатор может создать по одному широкополосному до- мену на каждом порте. Как показано на рис. 4.4, все рабочие станции одного широкополосного домена конкурируют за полосу пропускания своей локальной сети. Весь поток данных с любого хоста широкополосного домена виден всем остальным хостам. В коллизионном домене сети Ethernet, две станции могут начать передачу одновременно, что вызывает коллизию.

Методология проектирования сети

Чтобы локальная сеть была эффективной и удовлетворяла потребностям пользователей, она должна быть спроектирована и реализована в результате тщательно спланированной последова- тельности действий, включающих следующее .

1.Сбор требований и ожиданий пользователей.

2.Анализ собранных требований.

3.Проектирование структуры 1-го, 2-го и 3-го уровней локальной сети (т. е. топологии се- ти).

4.Документирование логической и физической реализации сети.

Эти действия описываются в приведенных ниже разделах.

Сбор требований

На первом этапе проектирования сети следует собрать данные о структуре организации. Эта информация должна включать в себя данные об истории и текущем состоянии организации, о планируемом росте, о методах управления, офисных системах, а также мнения членов персона- ла, которые будут использовать локальную сеть. Необходимо ответить на следующие вопросы: кто будет пользователем локальной сети? Каков уровень его навыков, и как он относится к ком- пьютерам и компьютерным приложениям?

Ответы на эти и подобные вопросы помогут определить требования к дополнительному обу- чению и количество специалистов, необходимое для поддержки данной локальной сети.

бований пользователей к будущей сети. С течением времени пользователи сети, как правило, повышают свои требования. Например, чем больше появляется доступных голосовых и видео- приложений, тем большими становятся требования к увеличению пропускной способности сети.

Еще одной задачей данного этапа является оценка требований пользователей. Конечно, мало пригодна сеть, которая не способна предоставить своим пользователям необходимую и точную информацию. Поэтому необходимо предпринять соответствующие действия для удовлетворе- ния информационных требований организации и ее работников.

_________________________________________________________________________

Вашингтонский проект: доступность

Выясните, что означает для заказчика понятие доступности. В случае проекта Ва-

шингтонского учебного округа необходимо провести детальный анализ текущих задач и тех, которые появятся в дальнейшем. Анализ требований, предъявляемых к сети, включает в себя анализ производственных и технических целей округа.

Необходимо ответить на следующие вопросы.

•Какие приложения будут устанавливаться?

•К каким новым сетям потребуется доступ?

•В каком случае проект можно будет считать успешно реализованным?

_________________________________________________________________________

Доступность и поток данных в сети

Полезность сети определяется ее доступностью. На доступность влияют многие факторы, включая следующие.

∙Пропускная способность.

∙Время отклика.

∙Доступ к ресурсам.

Укаждого заказчика есть свое определение доступности. Например, может возникнуть не- обходимость передавать голосовые или видеоданные по сети. Однако подобные службы требу- ют полосы пропускания большей, чем имеющаяся в сети или магистрали. В этом случае доступ- ность можно увеличить путем добавления ресурсов, но такой путь значительно увеличивает стоимость. В процессе сетевого проектирования необходимо искать способы обеспечения боль- шей доступности с наименьшими затратами.

_________________________________________________________________________

Вашингтонский проект: определение сетевой нагрузки

До разработки структуры сети и приобретения оборудования необходимо определить сетевую нагрузку в Вашингтонском учебном округе.

Кроме того, при анализе технических требований округа, следует оценить поток данных,

вызываемый приложениями, в размере и количестве пакетов (например, в байтах в се- кунду, что позволит оценить время, необходимое для передачи этих файлов по сети). Некоторые виды использования сети могут генерировать большой поток данных и, сле- довательно, вызывать перегрузку сети в следующих устройствах и службах.

∙Internet-доступ.

∙Загрузка программного обеспечения с удаленного сайта.

∙Передача изображений или видеоинформации.

∙Доступ к центральной базе данных.

∙Обращения к файловым серверам отделов.

Следует также оценить нагрузку на сеть при максимальном количестве одновре- менно работающих пользователей и во время запуска регулярных сетевых служб, та-

ких как резервное копирование на файловом сервере.

_________________________________________________________________________

Проектирование сетевой топологии

Следующий шаг после определения всех требований к сети — принятие решения по выбору удовлетворяющей нужды пользователей, топологии локальной сети. В этой книге рассматрива- ются звездообразная (star topology) и расширенная звездообразная топологии. Как следует из рис. 4.5, звездообразная и расширенная звездообразная топологии используют технологию сетей Ethernet 802.3 — метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением колли- зий (CSMA/CD). В этой книге рассматривается звездообразная топология CSMA/CD по причине ее доминирующего положения в индустрии.

Рис. 4.5. Звездообразная и расширенная звездообразная топологии являются весьма стабильными и поэтому наиболее распро-

страненными моделями сетей

Как показано на рис. 4.3, главные компоненты локальной сети могут быть разделены между тремя уровнями эталонной модели OSI — сетевым, канальным и физическим. Эти компоненты обсуждаются в приведенных ниже разделах.

Проектирование топологии физического уровня

В этом разделе исследуется звездообразная и расширенная звездообразная топология.

__________________________________________________________________________________

Вашингтонский проект: быстродействие и расширение

Для проекта Вашингтонского учебного округа необходимо подобрать компоненты се- тевого уровня с достаточным быстродействием и возможностью расширения. Как из- вестно, физический уровень определяет путь, по которому данные передаются между

узлом-источником и узлом-адресатом. Следовательно, тип передающей среды и вы- бранная топология помогут определить, какой объем данных и насколько быстро смо-

жет проходить по сети.

______________________________________________________

Прокладка кабелей

Физические кабели — один из наиболее важных компонентов, выбираемых при проектиро- вании сети. Решение этой задачи включает в себя выбор типа используемого кабеля (обычно медный или оптоволоконный) и его общей структуры. Кабельная среда физического уровня включает в себя такие типы, как неэкранированная витая пара пятой категории (Category 5 unshielded twisted-pair, UTP) и оптоволоконный кабель (fiber-optic cable). При прокладке ка-

беля следует руководствоваться стандартом EIA/TIA 568 для размещения и соединения провод- ных схем.

В дополнение к ограничениям на протяженность кабеля, необходимо тщательно оценить сильные и слабые стороны различных кабельных топологий, поскольку эффективность сети прежде всего зависит от качества ее основного кабеля. Большая часть проблем, возникающих в сети, связана с проблемами физического уровня. Если планируются какие-либо значительные изменения в сети, то следует сделать полный анализ состояния кабеля для определения зон, в которых требуется обновление и замена кабеля.

При проектировании новой сети или повторной прокладке кабеля, необходимо учитывать, что высокоскоростные технологии, такие как Fast Ethernet, ATM и Gigabit Ethernet должны ис- пользовать, как минимум, оптоволоконный кабель в качестве магистрали и вертикальных со- единений и кабель пятой категории UTP для горизонтальных соединений. Обновление кабеля должно иметь приоритет перед другими необходимыми изменениями. Предприятие должно обеспечить полное и безусловное соответствие этих систем строгим промышленным стандар- там, таким как спецификации TIA/EIA 568.

Стандартом EIA/TIA 568 определяется, что каждое устройство, подключенное к сети, долж- но быть соединено горизонтальным кабелем с центральной точкой, как показано на рис. 4.6. Это требование должно выполняться в том случае, когда все станции, которым необходим доступ в сеть, находятся в радиусе 100 метров для кабеля пятой категории UTP Ethernet, как указывается в стандарте EIA/ IA 568. В табл. 4.1 перечислены типы кабелей и их характеристики.

Таблица 4.1. Характеристики типов кабелей и параметры стандарта IEEE 802.3

Звездообразная топология

В простой звездообразной топологии с одним монтажным шкафом, показанной на рис. 4.7,

ГРС включает одну или более горизонтальных кросс-соединительных (horizontal crossconnect, HCC) коммутационных панелей. Кабели горизонтальных коммутационных панелей ис- пользуются для соединения горизонтальной проводки (физический уровень) с портами комму- татора локальной сети (канальный уровень). Восходящий порт коммутатора (который не похож на остальные порты, поскольку не имеет перекрестных соединений) подсоединен к Ethernet- порту маршрутизатора сетевого уровня посредством кабеля связи. В этой точке конечный хост имеет физическое соединение с портом маршрутизатора.