Схема расположения компьютеров

 

Для того, что бы начертить план нашего помещения воспользуемся программой «Компас». Масштаб чертежа 1:100. Сразу же расположим на плане 27 рабочих места согласно заданию, два коммутатора, и определим трассу прокладки кабеля, что бы она удовлетворяла всем нашим условиям.

Расчет общей длины кабеля

 

Используя полученный чертеж, рассчитаем необходимую длину кабеля L, для прокладки нашей сети. Для расчета пользуемся формулой (1). Так же при расчете учитываем все подъемы, спуски, повороты и т.д. После нахождения необходим длины кабеля L проверим её на соответствие условию (2).

 

 (1)

 

где:

L_k1i - расстояние от i-ого рабочего места до коммутатора К1;

L_k2j - расстояние от j-ого рабочего места до коммутатора К2;

L_k1 - расстояние от коммутатора К1 до маршрутизатора М;

L_k2 - расстояние от коммутатора К2 до маршрутизатора М;

 

,8*300b ≤ L ≤ 300b (2)

 

где:

b - целое число бухт кабеля.

 

Табл. 1 Длины кабелей

		L, м
М	К1	19,74
	К2	50,96
К1	1	5,6
	2	3,1
	3	0,6
	4	1
	5	5,1
	6	7,6
	7	12,2
	8	14,5
	9	1,5
	10	1,7
	11	6,7
	12	9,4
	13	12
К2	14	22,3
	15	18,3
	16	17,1
	17	3,6
	18	10,5
	19	6,8
	20	1,7
	21	1
	22	1
	23	3,2
	24	5,6
	25	5,2
	26	8,4
	27	13,7

 

L = 298,21 м.

Данная длина кабеля удовлетворяет нашему условию.

 

Форматы кадров Ethernet

 

Данные, передаваемые в сети Ethernet, разбиты на кадры. Данные по сети в чистом виде не передаются. Как правило, к единице данных "пристраевается" заголовок. В некоторых сетевых технологиях добавляется также окончание. Заголовок и окончание несут служебную информацию и состоят из определённых полей.

Так как существует несколько типов кадров, то для того, чтобы понять друг друга, отправитель и получатель должны использовать один и тот же тип кадров. Кадры могут быть четырёх разных форматов, несколько отличающихся друг от друга. Базовых форматов кадров (raw formats) существует всего два - Ethernet II и Ethernet 802.3. Эти форматы отличаются назначением всего одного поля.

Для успешной доставки информации получателю каждый кадр должен кроме данных содержать служебную информацию: длину поля данных, физические адреса отправителя и получателя, тип сетевого протокола и т.д.

Для того, чтобы рабочие станции имели возможность взаимодействовать с сервером в одном сегменте сети, они должны поддерживать единый формат кадра. Существует четыре основных разновидности кадров Ethernet:Type II802.3802.2

Ethernet SNAP (SubNetwork Access Protocol).

Минимальная допустимая длина всех четырёх типов кадров Ethernet составляет 64 байта, а максимальная - 1518 байт. Так как на служебную информацию в кадре отводится 18 байт, то поле "Данных" может иметь длину от 46 до 1500 байт. Если передаваемые по сети данные меньше допустимой минимальной длины, кадр будет автоматически дополняться до 46 байт. Столь жёсткие ограничения на минимальную длину кадра введены для обеспечения нормальной работы механизма обнаружения коллизий.

 

PDV

 

Для того, чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо, чтобы выполнялись три основных условия:

)Количество станций в сети не превышает 1024 (с учетом ограничений для коаксиальных сегментов).

)Удвоенная задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов.

)Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkage) при прохождении последовательности кадров через все повторители не более, чем на 49 битовых интервалов (напомним, что при отправке кадров станция обеспечивает начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервалов).

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и максимальную длину сегментов каждого типа.

Физический смысл ограничения задержки распространения сигнала по сети уже пояснялся - соблюдение этого требования обеспечивает своевременное обнаружение коллизий.

Требование на минимальное межкадровое расстояние связано с тем, что при прохождении кадра через повторитель это расстояние уменьшается. Каждый пакет, принимаемый повторителем, ресинхронизируется для исключения дрожания сигналов, накопленного при прохождении последовательности импульсов по кабелю и через интерфейсные схемы. Процесс ресинхронизации обычно увеличивает длину преамбулы, что уменьшает межкадровый интервал. При прохождении кадров через несколько повторителей межкадровый интервал может уменьшиться настолько, что сетевым адаптерам в последнем сегменте не хватит времени на обработку предыдущего кадра, в результате чего кадр будет просто потерян. Поэтому не допускается суммарное уменьшение межкадрового интервала более чем на 49 битовых интервалов.

Расчет PDV

PDV - временная задержка. Первое слагаемое описывает задержку во всех кабельных сегментах. Второе слагаемое описывает временную задержку в узлах коммутации. Третье слагаемое - задержку в сетевых адаптерах.

Если скорость 10 Мбит/с à PDV должно быть не более 576 бит на интервал.

Если скорость 100 Мбит/с àPDV не более 512 бит на интервал. (бит на интервал 6t).

При подсчете PDV необходимо найти 2 самых удаленных друг от друга компьютера в сети. Так же необходимо определить задержки в концентраторах.

Увеличение PDV более максимального значения провит к существенному числу коллизий, из-за того что кадр минимальной длинны 64б не успевает обойти сеть 2 раза и механизм collisium detected не фиксирует конфликт.

PDV:

 

 ,где

 (UTP-5) = 1,112 bt/M - задержки в кабеле категории TX

 (2TX/FX) =100 bt - задержки в 2х адаптерах категории ТХ

 (TX/FX) = 92 bt - задержки в коммутаторах и маршрутизаторах 2й категории

PDV = (17,34 + 16,91 + 51,61 + 20,35) * 1,112 + 3 * 92 + 100 = 505,9 bt

 

100Мбит/с => PDV < 512 bt

 

6 bt - запас межкадрового интервала

Для качественной работы сети нужно, что бы PDV удовлетворяло следующему условию: PDV ≤ 512 bt.

В нашем случае это условие выполняется. Так как все наши условия выполняются, то можно окончательно вычерчивать трассу прокладки кабеля.

Протокол SIP

 

Протокол инициирования сеансов - Session Initiation Protocol (SIP) является протоколом прикладного уровня и предназначается для организации, модификации и завершения сеансов связи: мультимедийных конференций, телефонных соединений и распределения мультимедийной информации. Пользователи могут принимать участие в существующих сеансах связи, приглашать других пользователей и быть приглашенными ими к новому сеансу связи. Приглашения могут быть адресованы определенному пользователю, группе пользователей или всем пользователям.

В основе протокола лежат следующие принципы:

Персональная мобильность пользователей. Пользователи могут перемещаться без ограничений в пределах сети, поэтому услуги связи должны предоставляться им в любом месте этой сети. Пользователю присваивается уникальный идентификатор, а сеть предоставляет ему услуги связи вне зависимости от того, где он находится. Для этого пользователь с помощью специального сообщения - REGISTER - информирует о своих перемещениях сервер определения местоположения.

Масштабируемость сети. Она характеризуется, в первую очередь, возможностью увеличения количества элементов сети при её расширении. Серверная структура сети, построенной на базе протокола SIP, в полной мере отвечает этому требованию.

Расширяемость протокола. Она характеризуется возможностью дополнения протокола новыми функциями при введении новых услуг и его адаптации к работе с различными приложениями.

Взаимодействие с другими протоколами сигнализации. Протокол SIP может быть использован совместно с протоколом Н.323. Возможно также взаимодействие протокола SIP с системами сигнализации ТфОП - DSS1 и ОКС7. Для упрощения такого взаимодействия сигнальные сообщения протокола SIP могут переносить не только специфический SIP, адрес, но и телефонный номер. Кроме того, протокол SIP, наравне с протоколами H.323 и ISUP/IP, может применяться для синхронизации работы устройств управления шлюзами.

Коммутаторы

 

Цели применения:

увеличение пропускной возможносли ЛВС

создание параллельной обработки потоков пакетов внутренней сети - IntraNet и внешней - Internet

решение вопросов безопасности сети

оптимизация архитектуры сети

Классификация:

Коммутаторы первого уровня:

Оптические коммутаторы - выполнены на основе призм и работает на принципе физики оптики (расщепление сигнала). Они коммутируют оптические сигналы.

Коммутаторы второго уровня:

переключение (cross bar) с буферизацией на входе

самомаршрутизация (self route) с разделяемой памятью

высокоскоростная шина (high speed bus)

Cross bar - переключение с буферизацией на входе, основанное на коммутационной матрице.

Self-road - управляемая многовходовая память

Сравнительный анализ технологий коммутации.

Технология cross bar обеспечивает наивысшее быстродействие и пропускную способность коммутатора в виду отсутствия внутренней памяти.

Коммутаторы, выполненные на такой технологии вносят минимальные временные задержки в сети передачи данных. Такие коммутаторы называются коммутаторами для раб. группы 1-го класса. Данные коммутаторы простое устройство и небольшую стоимость. Изображается в виде моноблока с ограниченным числом портов.

Недостаток технологии:

не фильтруются кадры, имеющие ошибки

скорость растет пропорционально квадрату кол-ва портов. После определенного кол-ва портов, увеличение нецелесообразно в плане экономического вопроса.

минимальные возможности по администрированию

возможна внутренняя блокировка матрицы

Self-road.

Поскольку в данной технологии кадр полностью помещается во внутреннюю память коммутатора, то на ряду с MAC адресом получателя проверяется контрольная сумма кадра, и если происходит несовпадение, то такой кадр коммутатором удаляется.

Достоинства:

отсутствие блокировок

наличие фильтрации незначительных кадров

количество портов может быть гораздо больше чем в crossbar

больше возможностей по администрированию, в частности, по фильтрации кадров.

Недостатки:

существенная временная задержка при обрабатывании кадра

такие коммутаторы к рабочей группе 1-го класса.

стоимость self-road больше чем crossbar        

Коммутаторы 3 уровня.

Принято называть коммутаторами с функцией маршрутизации. Работает на 3-х уровнях модели OSI. Кроме сетевой задачи коммутации кадров в сети могут осуществлять маршрутизацию пакетов интернет приложений.

Нет разницы, что используется MAC адрес или ip протокол. У него имеется таблица соответствия MAC и IP адресов.

Коммутаторы 4 уровня.

Технология коммутации на уровне 4 включает в себя возможности управления производительностью и трафиком коммутаторов уровня 2 и 3, дополняя их новыми функциями, в том числе возможностями управления серверами и приложениями. Новые коммутаторы используют информацию, которая содержится в заголовках пакетов и относится к уровню 3 и 4 стека протоколов, такую как IP-адреса источника и приемника, биты SYN/FIN, отмечающие начало и конец прикладных сеансов, а также номера портов TCP/UDP для идентификации принадлежности трафика к различным приложениям. На основании этой информации, коммутаторы уровня 4 могут принимать решения о перенаправлении трафика того или иного сеанса.

 

Маршрутизация

 

Цель маршрутизации: накопление информации для маршрутизируемых протоколов стека TCP/IP путем составления и корректировки таблицы маршрутизации.

Маршрутизация выполняется на сетевом уровне модели OSI.

Сетевой уровень обеспечивает решения следующих задач:

Согласует принципы передачи данных

Решает проблему протоколов. WAN работает с LAN

Различает формат данных

Различает среды передачи данных.

Это все возможно благодаря большому количеству протоколов.

Главный протокол на сетевом уровне модели OSI IP протокол. Его задача передача пакетов от отправителя к получателю, где отправитель и получатель являются компьютерами. Каждому хосту в глобальной сети присваивается свой IP адрес. Используется 4 класса:

 

Классы	Наименьший IP	Наибольший IP
A	0.1.0.0	126.0.0.0
B	128.0.0.0	191.255.0.0
C	192.0.1.0	223.225.25520
D	224.0.0.0	239.255.255.255
E	240.0.0.0	247.255.255.255

 

В классе А первый байт идет на структуру сети 3 байта на адрес хоста.

В классе В 2 байта - адрес сети, 2 байта - адрес хоста

В классе С 3 байта - адрес, 1 байт хост.

Общая длина IP пакета может достигать 64 байта. IP опции распространяются на способы маршрутизации.

Маршрутизация в глобальных сетях происходит следующим образом: создается запрос, предположим запрос PING, в сообщении имеется информация IP отправителя и IP получателя. Данный запрос идет на маршрутизатор, и далее пересылается на все маршрутизаторы, они смотрят в сообщение и определяют имеется ли у них в таблице информация об IP получателе. Если да, в ответном сообщении содержится информация об MAC адресе получателя. Данные записываются в ARP таблицу. Таким образом, устанавливается связь. ARP запрос - это один из огромного числа протоколов, которые работают на сетевом уровне модели OSI. Так же на сетевом уровне работаю такие протоколы, как ICMP, IPsec, RIP, DGP.

Характеристика протоколов:

надежность

стабильность

простота

сходимость

оптимальность

Классификация протоколов по способу управления:

статические (постройки таблицы маршрутизации выполняется в ручную, маршруты не меняются с течением времени)

динамические (постройка таблицы выполняется автоматически по мере изменения в сети передачи данных)

Для реализации всех этих протоколов используется, как уже было сказано чуть ранее, маршрутизатор. Это сетевое устройство, которое предназначено для соединения локальных сетей в единую структурированную сеть с управляемым трафиком и высокими возможностями защиты.