26138-1 (Проектирование локально-вычислительной сети), страница 3

У технологии Fast Ethernet есть несколько ключевых свойств, которые определяют области и ситуации ее эффективного применения.

К этим свойствам относятся:

• большая степень преемственности по отношению к классическому 10-мегабитному Ethernet;

• высокая скорость передачи данных - 100 Мбит/с;

• возможность работать на всех основных типах современной кабельной проводки – UTP Category 5, UTP Category 3, STP Tуре 1, многомодовом оптоволокне.

Наличие многих общих черт у технологий Fast Ethernet и Ethernet дает простую общую рекомендацию. Fast Ethernet, следует применять в тех организациях и в тех частях сетей, где до этого широко применялся 10-мегабитный Ethernet. Однако сегодняшние условия или же ближайшие перспективы требуют более высокой пропускной способности в таких частях сетей. При этом сохраняется весь опыт обслуживающего персонала, привыкшего к особенностям и типичным неисправностям сетей Ethernet. Кроме того, можно по-прежнему использовать средства анализа протоколов, работающие с агентами MIB-II, RMON MIB и привычными форматами кадров.

В семействе Ethernet технология Fast Ethernet занимает промежуточное положение между Ethernet 10 Мбит/с и Gigabit Ethernet. Поэтому в крупной локальной сети, в которой оправдано создание трех уровней иерархии сетевых устройств, технологии Fast Ethernet отведен средний уровень - сетей отделов. Но это, конечно, не исключает ее применения и на нижних этажах, в сетях рабочих групп, причем не только для подключения серверов, но и быстрых рабочих станций. При использовании агрегированных транковых соединений, обеспечивающих скорости N x 100 Мбит/с, технология Fast Ethernet может применяться и для создания магистральных связей в сетях масштаба здания и даже кампуса.

Что же касается разделяемых сегментов Fast Ethernet, то они конкурируют по стоимости и возможностям с коммутируемыми сегментами Ethernet 10 Мбит/с. При наличии 10 рабочих станций в сегменте и в том, и в другом случаях каждой рабочей станции достается в среднем по 10 Мбит/с. Преимущественная область применения разделяемых сегментов Fast Ethernet достаточно ясна. Это объединение близко расположенных друг от друга компьютеров, трафик которых имеет ярко выраженный пульсирующий характер с большими, но редкими всплесками.

Большие всплески хорошо передаются незагруженным каналом 100 Мбит/с, а редкое их возникновение приводит к возможности совместного использования канала без частого возникновения коллизий. Типичным примером такого трафика является трафик файлового сервиса, электронной почты, сервиса печати, Коммутируемые сегменты Ethernet 10 Мбит/с могут предоставить каждому узлу гарантированные 10 Мбит/с, но не больше. Так что для тех случаев, когда важно изредка предоставлять конечному узлу больше 10 Мбит/с, разделяемые сегменты Fast Ethernet оказываются предпочтительным решением.

Выходит, что переход от технологии Ethernet 10 Мбит/с к технологии Fast Ethernet 100 Мбит/с все таки необходим.

ГЛАВА 2.

2.1. Разработка структуры ЛВС и определение состава

используемых программно-аппаратных средств.

Локально- вычислительная сеть информационно-расчетного центра филиала ОАО “Ростелеком”- ММТ в новом варианте построения отличается от старого варианта, рисунок 2.1.

Необходимость построения нового варианта локально- вычислительной сети возникла из-за проблем возникших в старой сетевой архитектуре:

• пользователям не хватает пропускной способности сети;

• малая скорость ответа серверов на запросы;

• необходимость перехода на более скоростное чем 10 Мбит/с выделенное соединение, без замены всего оборудования;

• обеспечение высокой надежности сети;

• удобное управление сетью

Вследствие этих проблем новый вариант построения локально-вычислительной сети информационно-расчетного центра филиала ОАО “Ростелеком”- ММТ представляет из себя:

• Переход на более скоростную, чем Ethernet, технологию Fast Ethernet 100 Мбит/с;

• Организацию Виртуальных сетей (VLAN), трафик которых на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети;

• Осуществление Агрегирования каналов (Транкинга) используя несколько активных параллельных каналов одновременно для повышения пропускной способности и надежности сети.

2.1.1 Переход от Ethernet к Fast Ethernet.

Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet. Ее основными достоинствами являются:

• увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

• сохранение метода случайного доступа Ethernet;

• сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары.

Указанные свойства позволяют осуществлять постепенный переход от сетей 10Base-T - наиболее популярного на сегодняшний день варианта Ethernet - к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети.

Сегодня все чаще и чаще возникают повышенные требование к пропускной способности каналов между клиентами сети и серверами. Это происходит по разным причинам:

• повышение производительности клиентских компьютеров;

• увеличение числа пользователей в сети;

• появление приложений, работающих с мультимедийной информацией, которая хранится в файлах очень больших размеров;

• увеличение числа сервисов, работающих в реальном масштабе времени.

Отличия Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне.

Рис.2.1.1 Отличия стека протоколов 100Base-T от 10Base-T

Структура физического уровня.

Для технологии Fast Ethernet разработаны различные варианты физического уровня, отличающиеся не только типом кабеля и электрическими параметрами импульсов, как это сделано в технологии 10 Мб/с Ethernet, но и способом кодирования сигналов и количеством используемых в кабеле проводников. Поэтому физический уровень Fast Ethernet имеет более сложную структуру, чем классический Ethernet.

Рис 2.1.2 Структура физического уровня Fast Ethernet

Физический уровень состоит из трех подуровней:

1. Уровень согласования (reconciliation sublayer);

2. Независимый от среды интерфейс (Media Independent Interface, MII);

3. Устройство физического уровня (Physical layer device, PHY).

Устройство физического уровня (PHY) обеспечивает кодирование данных, поступающих от MAC-подуровня для передачи их по кабелю определенного типа, синхронизацию передаваемых по кабелю данных, а также прием и декодирование данных в узле-приемнике.

Интерфейс MII поддерживает независимый от используемой физической среды способ обмена данными между MAC-подуровнем и подуровнем PHY.

Этот интерфейс аналогичен по назначению интерфейсу AUI классического Ethernet за исключением того, что интерфейс AUI располагался между подуровнем физического кодирования сигнала (для любых вариантов кабеля использовался одинаковый метод физического кодирования - манчестерский код) и подуровнем физического присоединения к среде, а интерфейс MII располагается между MAC-подуровнем и подуровнями кодирования сигнала, которых в стандарте Fast Ethernet три - FX, TX и T4.

2.1.2 Организация Виртуальных сетей (VLAN)

Виртуальные локальные сети стали сегодня основным механизмом структуризации локальных сетей, построенных на коммутаторах. В коммутируемой структуре без физических границ виртуальные локальные сети позволяют использовать привычные методы построения маршрутизируемых сетей, но на новой, более гибкой программируемой основе.

Коммутаторы (имеются в виду классические коммутаторы второго уровня) могут повысить пропускную способность сети, но не могут создать надежные барьеры на пути ошибочного и нежелательного трафика. Классическим примером такого трафика может служить трафик, создаваемый широковещательными пакетами некорректно работающего узла. Можно привести и другие ситуации, когда трафик нужно отфильтровывать по соображениям защиты данных от несанкционированного доступа.

Коммутаторы внесли в решение проблемы "объединения-разъединения" новый механизм - технологию виртуальных сетей (Virtual LAN,VLAN).

С появлением этой технологии отпала необходимость образовывать изолированные сегменты физическим путем - его заменил программный способ, более гибкий и удобный.

Виртуальной сетъю (VLAN) называется группа узлов сети, трафик которой в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети. Это означает, что передача кадров между разными виртуальными сегментами на основании адреса канального уровня невозможна, независимо от типа адреса - уникального, группового или широковещательного. В то же время внутри виртуальной сети кадры передаются по технологии коммутации, то есть только на тот порт, который связан с адресом назначения кадра.

Виртуальные сети - это логическое завершение процесса повышения гибкости механизма сегментации сети, первоначально выполняемого на физически раздельных сегментах. При изменении состава сегментов (переход пользователя в другую сеть, дробление крупных сегментов) при таком подходе приходится производить физическую пере коммутацию разъемов на передних панелях повторителей или в кроссовых панелях.

Поэтому в больших сетях это превращается в постоянную и обременительную работу, которая приводит к многочисленным ошибкам в соединениях.

Промежуточным этапом совершенствования технологии сегментации стали много сегментные повторители. В наиболее совершенных моделях таких повторителей приписывание отдельного порта к любому из внутренних сегментов производится программным путем, обычно с помощью удобного графического интерфейса.

Программное приписывание порта сегменту часто называют статической или конфигурационной коммутацией.

Однако решение задачи изменения состава сегментов с помощью повторителей накладывает некоторые ограничения на структуру сети. Количество сегментов такого повторителя обычно невелико, поэтому выделить каждому узлу свой сегмент, как это можно сделать с помощью коммутатора, нереально. По этой причине сети, построенные на основе повторителей с конфигурационной коммутацией, по-прежнему основаны на разделении среды передачи данных между большим количеством узлов. Следовательно, они обладают гораздо меньшей производительностью по сравнению с сетями, построенными на основе коммутаторов.

При использовании технологии виртуальных сетей в коммутаторах одновременно решаются две задачи:

• повышение производительности в каждой из виртуальных сетей, так как в нее не заходит широковещательный трафик других виртуальных сетей;

• изоляция сетей друг от друга для управления правами доступа пользователей и создания защитных барьеров на пути нежелательного трафика.

Технология виртуальных сетей признается многими специалистами вторым по важности технологическим новшеством в локальных сетях после появления коммутаторов.

Для связи виртуальных сетей в интерсеть требуется привлечение сетевого уровня. Он может быть реализован в отдельном маршрутизаторе или работать в составе коммутатора, если это коммутатор третьего уровня.

Собственно, виртуальные сети и нужны для того, чтобы создать логическую структуру подсетей, являющуюся основой для работы маршрутизатора.

Технология образования и работы виртуальных сетей с помощью коммутаторов долгое время не была стандартизована, хотя она и реализуется достаточно давно и поддерживается широким спектром моделей коммутаторов разных производителей. Положение изменилось в 1998 году с принятием стандартов IEEE 802.1 p/Q,

однако фирменные версии VLAN еще будут некоторое время существовать в локальных сетях.

Фирменные технологии VLAN одного производителя, как правило, не совместимы с фирменными технологиями других производителей. Поэтому долгое время виртуальные сети создавались на оборудовании одного производителя.

Способы построения виртуальных сетей можно разбить на несколько основных схем:

• использование номеров подсетей сетевого уровня;

• группировка портов;

• группировка МАС-адресов;

• группировка протоколов сетевого уровня;

• использование номеров VCI/VPI технологии АТМ;

• добавление к кадрам канального уровня меток виртуальных сетей.

Все способы, за исключением первого, решают проблему создания виртуальных сетей на канальном уровне и поэтому не зависят от протоколов, работающих в сети на верхних уровнях.