Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Января 2013 в 11:21, лекция
Рассмотрены принципы и сетевые решения при построении сетей на базе популярной технологии Ethernet. Большинство из приведенных материалов ранее не было опубликовано и было доступно лишь специалистам, занимающимся проектированием и эксплуатацией сетей.
В силу указанных свойств, VLAN на базе тэгов используются на практике гораздо чаще остальных типов.
Многоуровневый подход к построению сети обеспечивает достижение наилучших результатов по производительности, надежности, управляемости и масштабируемости. Такой подход позволяет наращивать сеть путем добавления новых блоков, обеспечивает высокий детерминизм поведения сети, требует минимальных усилий и средств для поиска и устранения неисправностей.
Многоуровневая модель ЛВС и кампусной сети приведена на рисунке. Она состоит из 4 уровней [6]:
Коммутаторы
уровня доступа предоставляют
Многоуровневая модель ЛВС и кампусной сети
Коммутаторы уровня распределения связывают блок здания по каналам Gigabit Ethernet с уровнем ядра, при этом каждый из коммутаторов блока здания имеет по два пути в любую точку сети, чем достигается почти мгновенная перемаршрутизация трафика.
Совмещение нескольких логических уровней, например уровня доступа и уровня распределения или уровня распределения и ядра, в одном физическом устройстве возможно, однако такой подход может быть экономически выгоден только для небольшой сети. В процессе развития сети переход к классическому многоуровневому дизайну неизбежен, поскольку лишь при таком подходе возможно рациональное использование функциональных возможностей оборудования в соответствующих точках сети.
В настоящее время имеется значительное число небольших предприятий и фирм, число компьютеров в которых не превышает 10-20 штук. При этом они расположены в одной или нескольких соседних комнатах, расстояние между которыми не превышает нескольких десятков метров. Обычно к такой ЛВС, кроме рабочих мест персонала, подключаются сервера, сетевой принтер, сканер, маршрутизатор для доступа в Интернет.
Для построения ЛВС для такого офиса обычно достаточно одного коммутатора для рабочих групп, желательно с поддержкой одной из технологий VLAN, поскольку, крайне желательно, локализовать и изолировать потоки данных бухгалтерии, кадров от информации, передаваемой между специалистами технических служб.
На рис.9.1 приведена структура ЛВС некоторой гипотетической фирмы. В этой фирме выделены следующие подразделения:
Учитывая
то, что информация замыкается обычно
внутри этих подразделений и крайне
редко наблюдается
Резкое падение цен на коммутаторы, поддерживающие технологию VLAN стандарта IEEE 802.1q, позволяет достаточно просто решить этот вопрос, включая совместное использование общих ресурсов.
Р и с. 9.1. Пример ЛВС небольшого офиса
Для определенности будем рассматривать случай, когда кафедра и коммутаторы расположены на одном этаже. Пусть за кафедрой закреплено несколько компьютерных классов, каждый из которых содержит 12-16 компьютеров, кроме того, имеется ряд комнат, где расположены рабочие места преподавателей и сотрудников кафедры, имеется серверная комната, в которой находятся информационные сервера. К такого рода сетям обычно не предъявляется жестких требований по надежности, поскольку отказ сети на несколько минут в данном случае не приведет к катастрофическим последствиям. На рис. 9.2 рассмотрены два стандартных сетевых решения. Первое из них базируется на том, что обычно коммутаторы для рабочих групп, кроме портов 100Base-T, предназначенных для подключения компьютеров, имеют дополнительно два высокоскоростных порта, работающих на скорости 1 Гбит/с. Используя эти порты можно соединить коммутаторы в цепочку так, как это показано на рис. 9.2, а. Ясно, что с точки зрения надежности этот вариант является уязвимым, поскольку отказ хотя бы одного из скоростях портов нарушает связность сети и делает невозможным доступ к серверам кафедры или доступ в Интернет сразу для нескольких классов.
Р и с. 9.2. Примеры ЛВС кафедры
Второе типовое решение (см. рис. 9.2, б) базируется на использовании дополнительного магистрального коммутатора, к которому подключаются коммутаторы для рабочих групп, расположенные в компьютерных классах. Непосредственно к портам магистрального коммутатора могут быть подключены сервера, расположенные в серверной комнате.
Сравнивая эти два решения можно отметить, что с точки зрения надежности решение с выделенным магистральным коммутатором является более предпочтительным, поскольку отказ одного высокоскоростного порта приведет к тому, что только одна комната окажется изолированной от информационных серверов кафедры и доступа в Интернет. Однако с точки зрения стоимости это решение является более дорогим.
На рис. 9.3 приведена ЛВС, охватывающая несколько сотен компьютеров, расположенных на нескольких этажах здания. Кроме компьютеров, к коммутаторам ЛВС подключены IP-телефоны. Примером такой ЛВС может служить сеть областной налоговой инспекции, таможенного управления, УВД. В целом данное сетевое решение является частным случаем рассмотренной ранее трехуровневой модели построения ЛВС и кампусной сети.
Конечные пользователи подключены к коммутаторам для рабочих групп, которые в свою очередь подключены к магистральному коммутатору этажа. Эти подключения могут осуществляться как по витой паре, так и при помощи многомодового оптического кабеля. Магистральные коммутаторы этажей подключены к центральному коммутатору здания при помощи оптического многомодового кабеля.
Для повышения надежности и повышения пропускной способности каждый магистральный коммутатор здания соединен с центральным при помощи двух кабелей, которые желательно проложить (см. рис. 9.3) по независимым маршрутам.
Р и с. 9.3. Пример ЛВС масштаба здания
Использование IP-телефонов позволяет обойтись без офисной АТС. При этом IP-телефоны подключаются непосредственно к портам коммутатора для рабочих групп.
Для организации офисной IP-телефонии, кроме IP-телефонов необходимо приобрести и специальное устройство – Call Manager. Заметим, что данное решение позволяет звонить и принимать вызовы с ГТС, поскольку сейчас многие современные АТС имеют Ethernet порты. Если же городская АТС не содержит таких портов, то нужно использовать специальное устройство – голосовой шлюз.
В данном примере непосредственно в центральный коммутатор включены серверы организации. Такое подключение обеспечивает высокую производительность сети при доступе к совместным информационным ресурсам.
На рис. 9.4 приведен пример построения сети университетского городка. Сеть охватывает несколько учебных корпусов, общежития, другие здания и сооружения, расположенные на территории студенческого городка. Как видно из рисунка, структура сети практически полностью совпадает со стандартной многоуровневой моделью ЛВС и кампусных сетей.
В предложенном решении каждый корпус соединен с главным корпусом двумя оптоволоконными каналами. Предполагается, что основные информационные ресурсы сосредоточены в главном корпусе, через него организован доступ в Интернет.
Домашние сети [7-10] на базе технологии Ethernet фактически используют те же принципы, что и офисные сети. Фактически это та же самая сеть, размеры которой расширены до масштабов нескольких домов или микрорайона.
На рис. 9.5 приведена топология внутри здания. В рассмотренном примере установлены коммутаторы для рабочих групп в каждом подъезде. Коммутаторы соединены друг с другом. Один из них подключен к магистрали группы зданий. В случае, когда дом многоквартирный и большой процент охвата квартир, целесообразно установить коммутаторы для рабочих групп на каждый подъезд и объединить их между собой магистральным коммутатором, часть портов которого можно использовать для подключения к магистральным коммутаторам других зданий.
Р и с. 9.5. Пример построения сети внутри жилого здания
9.6. СЕТЬ МАСШТАБА МИКРОРАЙОНА
На рис. 9.6 и 9.7 рассмотрены некоторые примеры построения информационной магистрали группы зданий - микрорайона[8]. К типовым топологиям можно отнести типологии типа кольцо и звезда. Кольцевая топология нашла широкое применение при построении сетей класса WAN, MAN. При построении LAN большое распространение получила топология типа звезда. У каждой из этих топологий есть достоинства и недостатки. В частности, сети, построенные на базе кольцевых топологий более надежны, поскольку при выходе из строя узла или части кабеля, имеются обходные пути. Топология типа звезда наиболее приспособлена для доступа к централизованной услуге, в данном случае к маршрутизатору, через который осуществляется доступ в Интернет.
Р и с. 9.6. Магистраль с кольцевой топологией
Р и с. 9.7. Магистраль со звездообразной топологией
Часто выбор топологии сети как внутри, так и особенно между зданиями зависит от местных условий.
В условиях, когда здания или микрорайон построен несколько лет тому назад, не всегда имеется возможность проложить кабель оптимальным образом с точки зрения стоимости, надежности и пропускной способности. В качестве примера на рис. 9.8 приведена топология сети со смешанной топологией, включающей в себя как элементы кольца, так и элементы звезды.
Ранее были рассмотрены случаи, когда сеть микрорайона подключалась к ближайшему узлу Интернет сервис провайдера. Ниже, на рис. 9.9, рассмотрен случай, когда сети микрорайонов подключены к городской магистрали, к которой подключен мощный узел сети Интернет.
Р и с. 9.8 Магистраль со смешанной топологией
Наряду с микрорайонами, к магистрали могут подключаться ЛВС и кампусные сети фирм, крупные офисы, государственные учреждения. При этом на базе ресурсов магистрали целесообразно создавать корпоративные сети с использованием технологии VLAN.
В данном примере на базе магистрали городской сети организованы три виртуальные сети: VLAN A, VLAN B и VLAN С. Первые два VLAN используются для построения корпоративных сетей для компаний, офисы которых размещены в различных районах города. VLAN C используется для изоляции пользователей Интернет, подключенных через домовые сети от пользователей корпоративных сетей, подключенных к VLAN A и VLAN B.
Р и с. 9.9. Пример построения городской сети
На рис. 9.10 приведен пример построения кампусной сети на базе технологии Radio Ethernet. Данное решение позволят не только объединить компьютеры в единую сеть, но и организовать телефонную связь без использования офисной АТС. В целом, назначение устройств совпадает с назначением устройств, рассмотренных в пункте, посвященном описанию ЛВС масштаба здания.
Р и с. 9.10. Пример построения кампусной сети на базе Radio Ethernet
Особенностью данного сетевого решения является то, что создания объединенной сети используется радиоканал. На крышах или балконах зданий необходимо разместить антенны. В данном случае на крыше центрального офиса размещается всенаправленная антенна, а удаленных офисах – узконаправленные антенны, ориентированные в сторону антенны центрального офиса. Сегменты ЛВС расположенные в различных зданиях подключаются к антенне при помощи радиомодема, в который обычно встроена функция моста или маршрутизатора.
Разумеется, эту технологию можно использовать и она используется, в частности Интернет сервис-провайдерами, при построении сетей класса MAN. Однако как было отмечено выше, пропускная способность сетей на базе радиоканала как минимум на порядок ниже пропускной способности сети на базе оптоволокна, поэтому данное решение следует использовать только тогда, когда использование кабеля по тем или иным причинам невозможно или нецелесообразно. Данное решение может оказаться экономически оправданным в сельской местности с невысокой плотностью населения, а также при подключении дачных и катеджных поселков.
Информация о работе Построение компьютерных сетей на базе коммутаторов Ethernet: