Краткий план сети

1.6      Краткий план сети

Таблица 1.1 – Краткая сводка оборудования

Топология	Звезда
Сетевая технология	Gigabit Ethernet
Тип кабеля	Оптоволокно, STP категории 5е
Базовая операционная система	Windows Server 2008
Протоколы	TCP/IP, FTP
Метод доступа	CSMA/CD

2          Физическое построение локальной сети и организация выхода в интернет 2.1      Сетевое оборудование 2.1.1   Активное оборудование

В данном курсовом проекте будет использовано следующее оборудование:

-          Коммутатор D-link DGS-3200-16;

-          Коммутатор D-link DGS-3100-24;

-          Маршрутизатор D-link DFL-1600;

-          Конвертер 1000 Mbit/s D-Link DMC-810SC;

-          Сервер IBM System x3400 M2 7837PBQ.

Рисунок 2.1 – Коммутатор D-link DGS-3200-16

Общие характеристики

Тип устройства коммутатор (switch)

Возможность установки в стойку есть

Количество слотов для дополнительных

интерфейсов 2

Управление

Консольный порт есть

Web-интерфейс есть

Поддержка Telnet есть

Поддержка SNMP есть

Дополнительно

Поддержка IPv6 есть

Поддержка стандартов Auto MDI/MDIX, Jumbo Frame, IEEE 802.1p (Priority tags), IEEE 802.1q (VLAN), IEEE 802.1d (Spanning Tree), IEEE 802.1s (Multiple Spanning Tree)

Размеры (ШxВxГ) 280 x 43 x 180 мм

LAN

Количество портов 16 x Ethernet 10/100/1000

коммутатора Мбит/сек

Внутренняя пропускная способность 32 Гбит/сек

Размер таблицы MAC адресов 8192

Маршрутизатор

Протоколы динамической маршрутизации IGMP v1

Рисунок 2.2 – Коммутатор D-link DGS-3100-24

Общие характеристики

Тип устройства коммутатор (switch)

Возможность установки в стойку есть

Количество слотов для дополнительных интерфейсов 4

Управление

Консольный порт есть

Web-интерфейс есть

Поддержка Telnet есть

Поддержка SNMP есть

Дополнительно

Поддержка стандартов Auto MDI/MDIX, Jumbo Frame, IEEE 802.1p (Priority tags), IEEE 802.1q (VLAN), IEEE 802.1d (Spanning Tree), IEEE 802.1s (Multiple Spanning Tree)

Размеры (ШxВxГ) 440 x 44 x 210 мм

Вес 3.04 кг

Дополнительная информация 4 комбо-порта 1000BASE-T/SFP

LAN

Количество портов 24 x Ethernet 10/100/1000

коммутатора Мбит/сек

Поддержка работы в стеке есть

Внутренняя пропускная способность 68 Гбит/сек

Размер таблицы MAC адресов 8192

Маршрутизатор

Протоколы динамической маршрутизации IGMP v1

Рисунок 2.3 – Маршрутизатор D-link DFL-1600

Общие характеристики

Тип устройства маршрутизатор (router)

Управление

Консольный порт есть

Web-интерфейс есть

Поддержка Telnet есть

Поддержка SNMP есть

Дополнительно

Поддержка стандартов IEEE 802.1q (VLAN)

Размеры (ШxВxГ) 440 x 44 x 254 мм

Дополнительная информация 6 настраиваемых пользователем портов Gigabit Ethernet

LAN

Количество портов 5 x Ethernet 10/100/1000

коммутатора Мбит/сек

Маршрутизатор

Межсетевой экран (Firewall) есть

NAT есть

DHCP-сервер есть

Протоколы динамической

маршрутизации IGMP v1, IGMP v2, IGMP v3, OSPF

Поддержка VPN-туннелей есть (1200 туннелей)

Рисунок 2.4 - Конвертер 1000 Mbit/s D-Link DMC-805G

Общие характеристики

·          Один канал преобразования среды передачи между 1000BASE-T и 1000BASE-SX/LX (SFP mini GBIC трансивер);

·          Совместимость со стандартами IEEE 802.3ab 1000BASE-T, IEEE802.3z 1000BASE-SX/LX Gigabit Ethernet;

·          Индикаторы состояния на передней панели;

·          Поддержка LLCF (Link Loss Carry Forward, Link Pass Through);

·          Поддержка режима дуплекса и автосогласования для оптического порта;

·          DIP переключатель для настройки Fiber (auto/manual), LLR (Enable/Disable);

·          Поддержка LLR (Link Loss Return) для порта FX;

·          Использование как отдельного устройства или установка в шасси DMC-1000;

·          Мониторинг состояния дуплекс/канал для обоих типов сред через управляющий модуль DMC-1002 при установке в шасси DMC-1000;

·          Принудительная установка режима дуплекса, LLR on/off для FX, порты on/off через управляющий модуль DMC-1002 шасси DMC-1000;

·          Передача данных на скорости канала;

·          Горячая замена при установке в шасси;

Размеры 120 x 88 x 25 мм

Вес 305 г.

Рабочая температура От 0° до 40° C

Температура хранения От -25° до 75° C

Влажность От 10% до 95 без образования конденсата

Рисунок 2.5 - Сервер IBM System x3400 M2 7837PBQ

Характеристики сервера

Процессор Intel Xeon Quad-Core

Серия E5520

Частота процессора 2260 MHz

Количество процессоров 1 (+1 опционально)

Частота системной шины 1066 МГц

Кэш второго уровня (L2C) 8 Mb

Чипсет Intel 5500

Объем оперативной памяти 12 Gb

Макисмальная оперативная память 96 Gb

Слоты под оперативную память 12

Тип оперативной памяти DDR3

Чипсет видео Встроенный

Размер видеопамяти 146 Mb

Количество жестких дисков 3

Размер жесткого диска 0 Gb

Максимальное количество дисков 8

Контроллер жестких дисков M5015

Оптические приводы DVD±RW

Сетевой интерфейс 2x Gigabit Ethernet

Внешние порты ввода-вывода 8хUSB ports (six external, two internal), dual-port

Тип монтажа Tower

Тип блока питания 920 (х2) Вт

Максимальное количество

блоков питания 2

Размеры 100 х 580 х 380 мм

Вес 33 кг

Гарантия 3 года

Дополнительная информация Клавиатура + Мышь

Дополнительные комплектующие (заказываются отдельно) Сервера IBM System x3400 M2 7837PBQ

2.1.2   Пассивное оборудование

Пассивное оборудование составляет физическую инфраструктуру сетей (коммутационные панели, розетки, стойки, монтажные шкафы, кабели, кабель-каналы, лотки и т.п.). От качества исполнения кабельной системы во многом зависит пропускная способность и качество каналов связи, поэтому для тестирования физических носителей данных должно применяться сложное и дорогостоящее оборудования под управлением квалифицированного персонала в этой области.

2.2      Расчет кабельной системы 2.2.1   Расчет длины оптоволоконного кабеля основной магистрали

В курсовом проекте необходимо соединить 4 дома. Т.к. заданные этажи 5й, 12й и 14й, то целесообразнее вести главный оптоволоконный кабель по воздушным коммуникациям.

Для подвески основной магистрали между столбами и зданиями используется специальный самонесущий оптоволоконный кабель, который имеет центральный силовой элемент (ЦСЭ) и стальной трос. Оптимальное расстояние между опорами крепления кабеля от 70 до 150 метров.

Рисунок 2.5 – Расположение домов

Таблица 2.1 – Расчет длины оптоволоконного кабеля основной магистрали

Участок кабеля	Длина, м	Количество сегментов	Длина с запасом, м
1-2	105	1	136,5
2-3	75	1	97,5
3-4	190	1	247
4-5	100	1	130
5-6	75	1	97,5
Всего			708,5

2.2.2   Расчет длины витой пары

Для прокладки кабеля по этажам используются кабельные стояки. В подъездах. В подъездах кабель можно не упаковывать, т.к. в подъездах не так грязно и угрозы резкого перепада температуры и загрязнения минимальны.

Витая пара от коммутатора на крыше до нужного этажа идет по стояку без всякой защиты, от электрического щитка до квартиры, как в кабельных каналах, так и без них, просто прикрепленная к стене скобами.

Сервер и маршрутизатор располагается в доме № 2 на 5-м этаже 3-го подъезда в герметичной комнате с постоянным поддержанием температуры не более 30^о С.

Таблица 2.2 – Расчет длины витой пары в домах

Но-мер до-ма	Расстояние от коммутатора до отверстия в							Кол-во кабе-ля на квар-тиру, м	Чис-ло подъ- ездов	Число квар- тир	Об-щая дли-на, м	Дли-на с запас-ом, м
	кв №1	кв №2	кв №3	кв №4	кв №5	кв №6	кв №7
2	52	55	58	63	56	51	48	15	4	7	1952	2537,6
5	34	30	38	28	26	-	-	15	4	5	924	1201,2
7	42	45	48	53	46	41	38	15	4	7	1672	2173,6
8	34	30	38	28	26	-	-	15	5	5	1155	1501,5
Все- го											5703	7413,9

2.3      Логическая структуризация сети

При работе коммутатора среда передачи данных каждого логического сегмента остается общей только для тех компьютеров, которые подключены к этому сегменту непосредственно. Коммутатор осуществляет связь сред передачи данных различных логических сегментов. Он передает кадры между логическими сегментами только при необходимости, то есть только тогда, когда взаимодействующие компьютеры находятся в разных сегментах.

Деление сети на логические сегменты улучшает производительность сети, если в сети имеются группы компьютеров, преимущественно обменивающиеся информацией между собой. Если же таких групп нет, то введение в сеть коммутаторов может только ухудшить общую производительность сети, так как принятие решения о том, нужно ли передавать пакет из одного сегмента в другой, требует дополнительного времени.

Однако даже в сети средних размеров такие группы, как правило, имеются. Поэтому разделение ее на логические сегменты дает выигрыш в производительности - трафик локализуется в пределах групп, и нагрузка на их разделяемые кабельные системы существенно уменьшается.

Коммутаторы принимают решение о том, на какой порт нужно передать кадр, анализируя адрес назначения, помещенный в кадре, а также на основании информации о принадлежности того или иного компьютера определенному сегменту, подключенному к одному из портов коммутатора, то есть на основании информации о конфигурации сети. Для того, чтобы собрать и обработать информацию о конфигурации подключенных к нему сегментов, коммутатор должен пройти стадию "обучения", то есть самостоятельно проделать некоторую предварительную работу по изучению проходящего через него трафика. Определение принадлежности компьютеров сегментам возможно за счет наличия в кадре не только адреса назначения, но и адреса источника, сгенерировавшего пакет. Используя информацию об адресе источника, коммутатор устанавливает соответствие между номерами портов и адресами компьютеров. В процессе изучения сети мост/коммутатор просто передает появляющиеся на входах его портов кадры на все остальные порты, работая некоторое время повторителем. После того, как мост/коммутатор узнает о принадлежности адресов сегментам, он начинает передавать кадры между портами только в случае межсегментной передачи. Если, уже после завершения обучения, на входе коммутатора вдруг появится кадр с неизвестным адресом назначения, то этот кадр будет повторен на всех портах.

Мосты/коммутаторы, работающие описанным способом, обычно называются прозрачными (transparent), поскольку появление таких мостов/коммутаторов в сети совершенно не заметно для ее конечных узлов. Это позволяет не изменять их программное обеспечение при переходе от простых конфигураций, использующих только концентраторы, к более сложным, сегментированным.

Существует и другой класс мостов/коммутаторов, передающих кадры между сегментами на основе полной информации о межсегментном маршруте. Эту информацию записывает в кадр станция-источник кадра, поэтому говорят, что такие устройства реализуют алгоритм маршрутизации от источника (source routing). При использовании мостов/коммутаторов с маршрутизацией от источника конечные узлы должны быть в курсе деления сети на сегменты и сетевые адаптеры, в этом случае должны в своем программном обеспечении иметь компонент, занимающийся выбором маршрута кадров.

За простоту принципа работы прозрачного моста/коммутатора приходится расплачиваться ограничениями на топологию сети, построенной с использованием устройств данного типа - такие сети не могут иметь замкнутых маршрутов - петель. Мост/коммутатор не может правильно работать в сети с петлями, при этом сеть засоряется зацикливающимися пакетами и ее производительность снижается.

Для автоматического распознавания петель в конфигурации сети разработан алгоритм покрывающего дерева (Spanning Tree Algorithm, STA). Этот алгоритм позволяет мостам/коммутаторам адаптивно строить дерево связей, когда они изучают топологию связей сегментов с помощью специальных тестовых кадров. При обнаружении замкнутых контуров некоторые связи объявляются резервными. Мост/коммутатор может использовать резервную связь только при отказе какой-либо основной. В результате сети, построенные на основе мостов/коммутаторов, поддерживающих алгоритм покрывающего дерева, обладают некоторым запасом надежности, но повысить производительность за счет использования нескольких параллельных связей в таких сетях нельзя.

2.4      IP-адресация в сети

Существует 5 классов IP-адресов – A, B, C, D, E. Принадлежность IP-адреса к тому или иному классу определяется значением первого октета (W). Ниже показано соответствие значений первого октета и классов адресов.

Таблица 2.3 – Диапазон октетов классов IP – адресов

Класс IP-адреса	A	B	C	D	E
Диапазон первого октета	1-126	128-191	192-223	224-239	240-247

IP-адреса первых трех классов предназначены для адресации отдельных узлов и отдельных сетей. Такие адреса состоят из двух частей – номера сети и номера узла. Такая схема аналогична схеме почтовых индексов – первые три цифры кодируют регион, а остальные – почтовое отделение внутри региона.

Преимущества двухуровневой схемы очевидны: она позволяет, во-первых, адресовать целиком отдельные сети внутри составной сети, что необходимо для обеспечения маршрутизации, а во-вторых – присваивать узлам номера внутри одной сети независимо от других сетей. Естественно, что компьютеры, входящие в одну и ту же сеть должны иметь IP-адреса с одинаковым номером сети.

IP-адреса разных классов отличаются разрядностью номеров сети и узла, что определяет их возможный диапазон значений. Следующая таблица отображает основные характеристики IP-адресов классов A,B и C.

Таблица 2.4 – Характеристики IP – адресов классов А, В и С

Характеристика	Класс
	A	B	C
Номер сети	W	W.X	W.X.Y
Номер узла	X.Y.Z	Y.Z	Z
Возможное количество сетей	126	16 384	2 097 151
Возможное количество узлов	16 777 214	65 534	254

Например, IP-адрес 213.128.193.154 является адресом класса C, и принадлежит узлу с номером 154, расположенному в сети 213.128.193.0.

Схема адресации, определяемая классами A, B, и C, позволяет пересылать данные либо отдельному узлу, либо всем компьютерам отдельной сети (широковещательная рассылка). Однако существует сетевое программное обеспечение, которому требуется рассылать данные определенной группе узлов, необязательно входящих в одну сеть. Для того чтобы программы такого рода могли успешно функционировать, система адресации должна предусматривать так называемые групповые адреса. Для этих целей используются IP-адреса класса D. Диапазон адресов класса E зарезервирован и в настоящее время не используется.

Наряду с традиционной десятичной формой записи IP-адресов, может использоваться и двоичная форма, отражающая непосредственно способ представления адреса в памяти компьютера. Поскольку IP-адрес имеет длину 4 байта, то в двоичной форме он представляется как 32-разрядное двоичное число (т.е. последовательность из 32 нулей и единиц). Например, адрес 213.128.193.154 в двоичной форме имеет вид 11010101 1000000 11000001 10011010.

Протокол IP предполагает наличие адресов, которые трактуются особым образом. К ним относятся следующие:

1)         Адреса, значение первого октета которых равно 127. Пакеты, направленные по такому адресу, реально не передаются в сеть, а обрабатываются программным обеспечением узла-отправителя. Таким образом, узел может направить данные самому себе. Этот подход очень удобен для тестирования сетевого программного обеспечения в условиях, когда нет возможности подключиться к сети.

2)         Адрес 255.255.255.255. Пакет, в назначении которого стоит адрес 255.255.255.255, должен рассылаться всем узлам сети, в которой находится источник. Такой вид рассылки называется ограниченным широковещанием. В двоичной форме этот адрес имеет вид 11111111 11111111 11111111 11111111.

3)         Адрес 0.0.0.0. Он используется в служебных целях и трактуется как адрес того узла, который сгенерировал пакет. Двоичное представление этого адреса 00000000 00000000 00000000 00000000

Дополнительно особым образом интерпретируются адреса: