- •43 Аннотация
- •Ведение
- •1. Основные компоненты скс
- •1.1. Задача дипломного проекта
- •1.2. Структура скс
- •1.2.1. Топология скс
- •1.2.2. Технические помещения
- •1.2.3. Подсистемы скс
- •1.2.4. Коммутация в скс
- •1.2.5. Принципы администрирования скс
- •1.2.6. Кабели скс
- •1.3. Понятие классов и категорий и их связь с длинами кабельных трасс
- •1.3.1. Классы приложений, категории кабелей и разъемов скс
- •1.3.2. Ограничения на длины кабелей и шнуров скс
- •1.4. Дополнительные варианты топологического построения скс
- •1.4.1. Варианты построения горизонтальной подсистемы скс
- •1.4.2. Топологии с централизованным администрированием
- •1.5. ПринципCableSharing
- •1.6. Гарантийная поддержка современных скс
- •1.7. Электрические компоненты скс
- •1.7.1. Коммутационные шнуры
- •1.7.2. Коммутационные панели
- •1.7.2.1. Коммутационные панели типа 110
- •1.7.2.2. Коммутационные панели типа 66
- •1.7.2.3. Коммутационные панели с розетками модульных разъемов
- •1.8. Выводы
- •2. Проектирование скс
- •2.1. Задание на проектирование
- •2.2. Стадии проектирования
- •2.2. Исходные данные
- •2.3. Архитектурная стадия проектирования
- •2.4. Телекоммуникационная стадия проектирования
- •2.4.1. Проектирование горизонтальной подсистемы
- •2.4.1.1. Выбор типа и категории телекоммуникационных розеток
- •2.4.1.2. Расчет горизонтального кабеля
- •2.4.1.2.1. Выбор типа и категории
- •2.4.1.2.2. Расчет количества
- •2.4.2. Проектирование подсистемы внутренних магистралей
- •2.4.3. Подсистема кабелей оборудования
- •2.4.3.1. Выбор метода подключения сетевого оборудования к кабельной системе
- •2.4.4. Проектирование административной подсистемы
- •2.4.5. Расчет количества и определение длины оконечных и коммутационных шнуров
- •2.5. Выводы
- •3.Проектирование силовой кабельной системы
- •3.1. Силовые кабельные системы в здании
- •3.2. Выделенная компьютерная силовая кабельная система
- •3.2.1 Распределение силовых компьютерных рабочих мест по группам
- •3.2.2. Расчет состава компонент компьютерной силовой кабельной системы
- •3.2.3. Расчёт однолинейных схем
- •3.3 Система бесперебойного питания
- •3.3.1. Система бесперебойного электропитания на все здание в целом
- •3.3.2 Принципы организации системы
- •3.3.3. Функционирование ибп
- •3.3.3.1. Режимы работы ибп
- •3.3.3.2. Работа от сети
- •3.3.3.3. Работа от батареи
- •3.3.4. Подготовка помещений для размещения оборудования системы бесперебойного питания
- •3.4. Выводы
- •4. Проектирование лвс Введение
- •4.1. Семиуровневая модельOsi
- •4.1.1. Обоснование модели osi
- •4.1.2. Уровни модели osi
- •4.2. Топология сетей
- •4.3. Распространенные сетевые архитектуры
- •4.3.1. Ethernet
- •4.3.1.1. Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (csma/cd)
- •Ieee802.3
- •4.3.1.2. Форматы кадров вIeee802.3 иEthernet
- •4.3.1.3. СетьEthernetвблизи
- •4.3.1.4. Шины, сегменты и прочее
- •4.3.1.5. 10BaseT
- •4.3.1.6.Ethernetна волоконно-оптических кабелях
- •4.3.2. Высокоскоростные варианты сети Ethernet
- •4.3.2.1. КоммутируемаяEthernet
- •4.3.2.2. Дуплексная Ethernet
- •4.3.2.3. 100-VgAnyLan
- •4.3.3. Fast Ethernet
- •4.3.4. Gigabit Ethernet
- •4.3.5. Стандарт ieee 802.5: сети Token-Ring
- •4.3.5.1. Использование маркеров в сетях 802.5
- •4.3.5.2. СетьTokenRingсо скоростью передачи 16 Мбит/с
- •4.3.5. Стандарт fddi
- •4.3.5.1. Принцип действия сети fddi
- •4.3.5.2. Отказоустойчивость сетей fddi
- •4.4. Сетевое оборудование
- •4.4.1. Концентратор (Hub)
- •4.4.2. Мост (bridge)
- •4.4.3. Коммутатор (switch)
- •4.4.3.1. КоммутацияCut-Through
- •4.4.3.2. Коммутация Interium Cut-Through
- •4.4.3.3. Коммутация Store-and-Forward
- •4.4.3.4. Использование в одной сети разных скоростей передачи
- •4.4.3.5. Гибридные коммутаторы
- •4.4.3.6. Полнодуплексные связи
- •4.4.4. Маршрутизатор (router)
- •4.4.5. Перегрузка
- •4.5. Протокол snmp
- •4.6. Технология rmon
- •4.7. Понятие технологии виртуальных сетей
- •4.8. Проектирование лвс
- •4.8.5. Реализация первого варианта
- •4.8.5.1. Техническая математическая модель лвс
- •4.8.6. Реализация второго варианта
- •4.8.6.1. Расчет параметров для текущих требований
- •4.8.6.2. Выбор активного оборудования
- •4.8.6.3. Технические характеристики
- •4.8.7. Выбор оптимального технического решения
- •4.8.7.1. Определение значимости функций
- •4.8.7.2. Сравнение вариантов
- •4.9. Выводы
- •5. Определение затрат на разработку и внедрение структурированной кабельной системы и системы бесперибойного питания
- •5.1. Инвестиции в реальные активы
- •5.2. Сметная стоимость строительно-монтажных работ
- •5.3. Затраты на приобретение материалов и оборудования, необходимого для монтажа скс
- •5.4. Расчёт эксплуатационных расходов
- •5.5. Расчёт транспортных и командировочных расходов
- •Затраты на создание скс и сбп.
- •5.6. Расчёт затрат на создание лвс
- •5.6.1. Затраты на приобретение материалов и оборудования, необходимого для монтажа лвс
- •5.6.2. Преимущества и недостатки вариантов
- •5.7. Выводы
- •6. Обеспечение безопасности условий труда оператора системы бесперибойного питания
- •6.1. Введение
- •6.1.1. Анализ условий труда
- •6.1.2. Факторы, определяющие исход поражения электрическим током
- •6.2. Основные меры защиты от поражения электрическим током
- •6.2.1. Общие сведения
- •6.2.2. Защитное заземление
- •6.2.4. Напряжение шага
- •6.2.5. Требования по заземлению
- •6.2.6. Зануление
- •6.2.7. Защитное отключение
- •6.2.9. Использование малого напряжения
- •6.2.10. Выравнивание потенциалов
- •6.3. Расчёт заземления
- •6.4. Выводы
- •Заключение
- •Список литературы
4.4.3. Коммутатор (switch)
А теперь что же такое коммутатор? Попросту говоря, коммутатор – это мост. Правда, в отличие от моста, имеющего центральный процессор, который может обрабатывать лишь один кадр, коммутатор имеет специализированное оборудование, позволяющее ему управлять одновременно многими портами. Коммутаторы обладают всеми преимуществами мостов, но лишены всех их недостатков, отличаются значительно более высокой производительностью, позволяя создавать сети небывалого ранее качества.
Первый коммутатор Ethernet, созданный фирмойKalpana(сейчас отделениеCiscoSystems), был обычным мостом. Он не поддерживал алгоритма остовного дерева, не был управляемым, имел достаточно высокую стоимость. Но коммутаторKalpanaобладал одной ценнейшей особенностью: он был очень быстрым по сравнению с мостом.
Коммутатор Kalpanaприобрел подлинный успех, предоставив возможность сегментировать перегруженные сетиEthernetбез потери производительности. Даже лучшие мосты работали медленнее по сравнению с присоединенными к ним сетями.
Двумя наиболее распространенными показателями производительности мостов являются максимальная скорость ретрансляции и совокупная скорость ретрансляции.Максимальная скорость ретрансляции соответствует максимальному количеству пакетов, которые могут быть ретранслированы из одного порта в другой в течение секунды. В случае мостов более чем с двумя портами она обычно измеряется при условии, что остальные порты свободны. У большинства мостовEthernetскорость ретрансляции меньше, чем максимальная скорость передачи кадров в самой сети. Это означает, что мосты, обеспечивая связь, становятся узким бутылочным горлышком, снижающим темп передачи данных между узлами различных сегментов. Некоторые высокоскоростные мосты имеют скорость ретрансляции, сравнимую с максимальной скоростью передачи кадров по сетиEthernet.
Совокупная скорость ретрансляции моста – это максимальное количество кадров, которые могут быть ретранслированы через все его порты. Например, четырехпортовый мост Ethernetможет иметь максимальную, скорость ретрансляции 14800 кадров в секунду, а совокупную – всего лишь 18000 кадров в секунду. Это означает, что он может поддерживать максимальную скорость не на всех своих портах одновременно, а лишь на двух из них. Совокупная скорость ретрансляции мостов, подобных этому, меньше, чем сумма скоростей передачи кадров в сегментах, с которыми они соединены,
Самая большая проблема, с которой приходится сталкиваться при создании сети с мостами, заключается в распределении мостов и устройств по различным сегментам с целью соблюдения правила 80/20. Спроектировать сеть, у которой мосты не являются бутылочными горлышками, задача очень непростая, а часто и невозможная.
Помогают решить эту проблему коммутаторы, у которых совокупная скорость ретрансляции гораздо выше, чем у мостов. Коммутатор, подобно мосту, соединяет несколько сегментов, однако по сравнению с последним имеет намного большую производительность. Высокая совокупная скорость ретрансляции первых коммутаторов позволяла им ретранслировать кадры на все порты настолько быстро, насколько быстро сегменты могли отправлять их. Поскольку коммутаторы имели большее количество портов, нежели мосты, то они могли сегментировать сеть на меньшие части. Применение коммутаторов позволило уменьшить количество узлов в каждом сегменте сети Ethernet. Меньшее количество пользователей в сегменте означает, что каждый из них получит более широкую полосу пропускания. Поэтому наличие коммутаторов может дать пользователю на одном сегменте доступ к ресурсам другого сегмента без ощутимой потери производительности. Возможность задействовать большое количество портов и высокая совокупная скорость ретрансляции делают коммутацию почти идеальным решением при сегментации локальной сетиEthernet. КоммутаторыKalpanaпосле появления на рынке их первых образцов начали быстро наращивать мощность. Устройства новых моделей стали поддерживать больше портов и обладали большей совокупной скоростью ретрансляции. Современные коммутаторы поддерживают алгоритм остовного дерева, и большинство из них управляемы. Почти все современные коммутаторы имеют очень высокую совокупную скорость ретрансляции и обеспечивают максимально возможную скорость ретрансляции на каждом порту.
Хотя коммутаторы работают подобно многопортовым мостам, но на самом деле представляют собой нечто большее, нежели мост с огромным количеством портов. Следует выделить три существенных различия между коммутаторами и мостами:
Как правило, коммутаторы снабжены большим количеством портов, чем мосты. Первые коммутаторы обычно имели лишь по 6 или 8 портов. С развитием технологии стали преобладать коммутаторы с 12 и 16 портами, получили распространение и коммутаторы с 24 портами. Современные коммутаторы корпоративного уровнямогут поддерживать еще больше портов.
Внутренняя архитектура коммутаторов существенно отличается от архитектуры мостов. Коммутатор может обрабатывать много кадров одновременно.Он проверяет кадры, управляет таблицей адресов и принимает решение ободновременнойили параллельной ретрансляции для всех своих портов.
Совокупная скорость ретрансляции моста определяется мощностью центрального процессора. Это означает, что в мосту существует единый путь между портами. Коммутаторы, напротив, имеют много логический путей для потоков данных и могут получать и ретранслировать кадры на одном, некоторых или всех своих портах одновременно.
Как легко представить, коммутаторы обладают большой вычислительной мощностью. Мощные возможности обработки кадров не являются следствием применения производительного процессора или нескольких процессоров. Многие коммутаторы и вовсе не имеют такового. Коммутаторы – это особым образом сконструированные устройства, выполняющие большинство, если не все, функций моста при помощи специальных микросхем ASIC(Application-SpecificIntegratedCircuit– специализированная интегральная схема). ASIC реализуют очень сложные, быстрые и мощные конструкторские решения при низкой своей стоимости.
Существуют также коммутаторы для TokenRing, 100VGAnyLANиFDDI, новая технология АТМ содержит только их.
Подобно мостам коммутаторы относятся к устройствам уровня 2 и оперируют кадрами, поэтому иногда их называют переключателями или коммутаторами кадров (switch – переключать(англ.)). Являясь мостом, коммутатор принимает решение о ретрансляции или фильтрации, основываясь на адресе получателя кадра подобно тому, как это делает старый добрый мост. Мост отличается от коммутатора методом физического сопровождения кадров из одного сегмента в другой. Коммутаторы предоставляют кадрам много путей для движения из порта в порт, в чем и заключается особенность их работы. Логическая схема шестипортового коммутатора приведена на рис. 4.16.
Каждый порт коммутатора, подобно порту сетевого интерфейса или концентратора, имеет принимающую и передающую стороны. Каждая сторона порта логически связана с перекрестной матрицей(crossbarmatrix). Принимающая сторона каждого порта соединена с горизонтальной линейкой, а передающая – с вертикальной. Когда принимающая линейка соединяется с передающей, создается путь от принимающей стороны одного порта к передающей стороне другого. Таким способом можно соединить любую пару портов. Например, если соединены пары портов 5 и 3, а также 2 и 4, то два кадра могут быть одновременно получены на портах 2 и 5 и переданы в порты 3 и 4.
Когда порт получает кадр, коммутатор проверяет его адрес получателя и принимает решение о ретрансляции. Если кадр нуждается в ретрансляции, создается связь с нужным портом. Поскольку между портами коммутатора может быть много логических путей, то одновременно можно ретранслировать много кадров.
Рис. 4.16. Логическая схема коммутатора.
На рис. 4.16. показано, как ретранслируются от одного порта к другому однопунктовые кадры. Широковещательные, многопунктовые и однопунктовые кадры с неизвестным адресом мосты должны ретранслировать на все порты. Если широковещательный кадр получен, скажем, в порту 2, то он будет ретранслирован в порты 1, 3, 4, 5 и 6. Это легко осуществить при наличии коммутатора (рис. 4.17.).
На рис. 4.16. и 4.17. приведена логическаясхема коммутатора в действии. Любой коммутатор можно представить как имеющий перекрестную матрицу, которая соединяет принимающую и передающую стороны каждого порта. Некоторые коммутаторы, к которым относятся и первые устройстваKalpana, действительно содержали физические перекрестные матрицы. Тем не менее многие коммутаторы обладают совершенно иной внутренней архитектурой. Мы не будем обсуждать внутреннюю архитектуру коммутатора, однако понять принципы коммутации нам необходимо. Для ретрансляции кадров из одного сегмента ЛВС в другой коммутатор может использовать следующие способы коммутации:
Cut-Through(сквозное вырезание);
InterimCut-Through(предварительное сквозное вырезание);
Store-and-Forward(накопление и ретрансляция).
Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. К счастью, многие современные коммутаторы поддерживают два или даже все три способа коммутации.
Рис. 4.17. Ретрансляция широковещательного кадра.