Сетевое оборудование             

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту (работе) по ____________________________________

^{наименование учебной дисциплины}

________________________________________________________________

на тему:_________________________________________________________

________________________________________________________________

Автор проекта (работы)____________________________________________

                                                                                                                             ^{подпись, дата, инициалы, фамилия}

Направление _____________________________________________________

                                                                                                                          ^{номер, наименование}

Обозначение курсового проекта (работы) _________Группа______________

Руководитель проекта _________________ __________________________

 ^{подпись, дата                                                                     инициалы, фамилия}

 

Проект (работа) защищен (а) ___________       Оценка________________

 

Члены комиссии:

______________________    ________________

^{подпись, дата                                                                     инициалы, фамилия}

 

______________________    ________________

^{подпись, дата                                                                      инициалы, фамилия}

 

______________________    ________________

^{подпись, дата                                                                     инициалы, фамилия}

 

Тверь, 2018 

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тверской государственный технический университет»

(ТвГТУ)

 

 

Кафедра ЭВМ

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТУ)

 

Студент____________________________ код________ группа ___________

^{фамилия, инициалы}

1.Тема __________________________________________________________

________________________________________________________________

2. Срок представления проекта (работы) к защите «____»__________2018 г.

3. Исходные данные для проектирования (научного исследования)

____________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Содержание пояснительной записки курсового проекта (работы)

4.1._____________________________________________________________

4.2._____________________________________________________________

4.3._____________________________________________________________

4.4._____________________________________________________________

4..._____________________________________________________________

5. Перечень графического материала: ________________________________

________________________________________________________________

 

 

Руководитель проекта (работы) ________________  _________________

^{подпись, дата                                                      инициалы, фамилия}

 

 

Задание принял к исполнению ____________ «___»_________2018 г.

^по

           Содержание

Введение. 5

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 6

1.1 Стандарты передачи данных. 6

1.1.1 Ethernet 6

1.1.2 Fast Ethernet 9

1.1.3 Gigabit Ethernet 10

1.2 Топология сети: 11

1.2.1 Виды топологий: 12

1.3 Типы линий связи. 15

1.4 Сетевое оборудование. 17

1.4.1 Сетевой адаптер. 17

1.4.2 Повторители. 20

1.4.3 Мосты и коммутаторы.. 20

1.4.4 Маршрутизатор. 23

1.4.5 Пассивное сетевое оборудование. 25

1.5 Структура организации. 26

1.5.1 Мясоперерабатывающий завод «Кампомос». 26

1.5.2 Анализ информационных потоков и трафика. 26

2. Практическая часть. 28

2.1 Проектирование и разработка системы.. 28

2.2 Сетевая архитектура системы.. 29

2.2.1 Технология сети. 30

2.2.2 Ядро системы.. 30

2.2.3 Начальство. 31

2.2.4 Кассиры операционисты.. 33

2.2.5 Мастера. 34

2.2.6 Бухгалтерия. 34

2.2.7 Отдел безопасности. 35

2.3 Кабельная система. 36

2.4 Безопасность. 38

2.5 Сетевое оборудование. 39

2.5.1 Коммутаторы и маршрутизаторы.. 39

2.5.2  Компьютер. 43

2.5.3 Серверы.. 46

2.5.4 Сетевые принтеры.. 49

2.5.5 Межсетевой экран. 51

2.6 Расчетный стоимость оборудование. 52

2.7 Общая схема предприятия. 53

2.8 Горизонтальная разводка отдела безопасности. 54

Заключения. 55

Список источников: 56

 

 

 

Введение

 

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, объединяющую компьютеры и периферийное оборудование на ограниченной территории, обычно не больше нескольких зданий или одного предприятия. В настоящее время ЛВС стала неотъемлемым атрибутом в любых вычислительных системах, имеющих более 1 компьютера. Информационные системы, использующие возможности компьютерных сетей, обеспечивают выполнение следующих задач:

1) хранение и обработка данных;

2) организация доступа пользователей к данным;

3) передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Эффективность решения перечисленных задач обеспечивается:

1) дистанционным доступом пользователей к аппаратным, программным и информационным ресурсам;

2) высокой надежностью системы, возможностью оперативного перераспределения нагрузки;

3) специализацией отдельных узлов сети для решения определенного класса задач;

4) решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети, возможностью осуществления оперативного контроля всех узлов сети.

Информационная сеть должна отвечать поставленным требованиям: надежности, экономичности, производительности и т.д. Эти требования достигаются в процессе создания сети, поэтому основной задачей для специалиста по информационным технологиям является рациональный подбор программных и технических средств для реализации компьютерной сети.

 

Цель работы- на основе теоретического анализа информационных потоков, предполагаемого трафика, сетевой архитектуры системы и наиболее эффективных технологий сети разработать информационную систему на базе высокоскоростной сети для мясоперерабатывающий завода «Кампомос» 

Задачи, решаемые в процессе выполнения курсовой работы:

1) Проанализировать организационную структуру предприятия;

2) Исследовать информационные потоки;

3) Выбрать сетевую архитектуру системы;

4) Выбрать технологию и метод доступа к сети;

5) Выбрать технологию кабельной системы;

6) Спроектировать горизонтальную разводку здания.

7) Обеспечить безопасность системы;

8) Выбрать необходимое оборудование системы;

9) Провести расчёт стоимость системы.

Для написания курсовой работы в качестве источников информации были использованы теоретические основы разработки информационной системы на базе высокоскоростной сети в следующих источниках: «Проектирование компьютерных сетей»: учебное пособие / В. А. Григорьев, В. В. Лебедев, А. Р. Хабаров, «Проектирование и внедрение компьютерных сетей. Учебный курс 2-е издание/Майкл Палмер», Олифер В. Г., Олифер Н. А.  «Компьютерные сети».

 

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Стандарты передачи данных

Ethernet

Ethernet — пакетная технология компьютерных сетей.

Стандарты передачи данных Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3.

 

Ethernet — это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей.

Архитектура локальных сетей (LAN), разработанная Xerox Corporation в кооперации с DEC и Intel в 1976 году. Ethernet использует топологию шина или звезда и поддерживает скорость передачи данных 10 Мбит/сек (Mbps). Спецификация Ethernet послужила основой для стандарта IEEE 802.3, который устанавливает спецификации для физического и нижних программных уровней. Ethernet использует метод доступа CSMA/CD для обработки одновременных запросов. Это самый распространенный стандарт для локальных сетей.

В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилось возможность использовать витую пару и оптический кабель.

Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем:

1. возможность работы в дуплексном режиме;
2. низкая стоимость кабеля витой пары;
3. более высокая надёжность сетей: при использовании витой пары сеть строится по топологии «звезда», поэтому обрыв кабеля приводит лишь к нарушению связи между двумя объектами сети, соединёнными этим кабелем (при использовании коаксиального кабеля сеть строится по топологии «общая шина», для которой требуется наличие терминальных резисторов на концах кабеля, поэтому обрыв кабеля приводит к неисправности сегмента сети);
4. уменьшен минимально допустимый радиус изгиба кабеля;
5. большая помехоустойчивость из-за использования дифференциального сигнала;
6. возможность питания по кабелю маломощных узлов, например, IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet PoE);
7. Галваническая развязка трансформаторного типа. В условиях СНГ, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто приводило к выходу из строя сетевых карт в результате электрического пробоя.

Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.

Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) —множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер кадра от 64 до 1518 байтописаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном

по причине полудуплексного режима работы. Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.

Существует несколько форматов Ethernet-кадра.

1) Первоначальный Version I (больше не применяется).

2) Ethernet Version 2 или Ethernet-кадр II, ещё называемый DIX (аббревиатура первых букв фирм-разработчиков DEC, Intel, Xerox) — наиболее распространена и используется по сей день. Часто используется непосредственно протоколом Интернет.

3) Novel — внутренняя модификация IEEE 802.3 без LLC

4) Кадр IEEE 802.3 LLC.

5) Кадр IEEE 802.3 LLC/SNAP.

6) Некоторые сетевые карты Ethernet, производимые компанией Hewlett-Packard, использовали при работе кадр формата IEEE 802.12, соответствующий стандарту 100VG-AnyLAN.

Fast Ethernet

Fast Ethernet- общее название для набора стандартов передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие от исходных 10 Мбит/с. Иногда обозначается как 100BASE-X, где X подразумевает варианты реализации (например, 100BASE-TX, 100BASE-FX). Варианты для работы по витой паре имеют общее обозначение 100BASE-T.

Основные достоинства стандарта:

1) увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

2) сохранение метода случайного доступа Ethernet;

 

3) сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и оптоволоконного кабеля.

 

Основные варианты реализации:

Ø 100BASE-TX обеспечивает передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с по кабелю, состоящему из двух витых пар 5-й категории. Обычно передача данных в каждом направлении ведётся по одной витой паре, обеспечивая до 100 Мбит/с общей пропускной способности в дуплексе. Длина линии связи ограничена 100 метрами, но по одному стандартному кабелю, имеющему 4 пары, можно организовать два 100-мегабитных канала связи.

Ø 100BASE-T4 обеспечивает передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с по кабелю, состоящему из четырёх витых пар 3-й категории.

Ø 100BASE-FX использует волоконно-оптический кабель и обеспечивает связь излучением с длиной волны 1310 нм по двум жилам — для приёма (RX) и для передачи (TX). Длина сегмента сети может достигать 400 метров в полудуплексном режиме (с гарантией обнаружения коллизий) и 2 километров в полнодуплексном при использовании многомодового волокна. Работа на больших расстояниях возможна при использовании одномодового волокна. 100BASE-FX не совместим с 10BASE-FL (10-мегабитным вариантом).

Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet- термин, описывающий различные технологии передачи Ethernet-кадров со скоростью 1 гигабит в секунду, определяемые рядом стандартов группы IEEE 802.3. Используется для построения проводных локальных сетей с 1999 года, постепенно вытесняя Fast Ethernet благодаря значительно более высокой скорости передачи данных. При этом необходимые кабели и часть сетевого

оборудования мало отличаются от используемых в предыдущих стандартах, широко распространены и обладают низкой стоимостью.

Всего существует пять стандартов физического уровня для гигабитного Ethernet, использующих оптоволоконный кабель (1000BASE-витию X), пару (1000BASE-T) или экранированный сбалансированный медный кабель (1000BASE-CX).

Стандарт IEEE 802.3z включает в себя 1000BASE-SX для передачи сигнала по многомодовому оптоволокну, 1000BASE-LX — по одномодовому оптоволокну, и почти вышедший из употребления 1000BASE-CX — по экранированному сбалансированному медному кабелю. Эти стандарты используют кодирование 8b/10b, которое повышает скорость передачи линии на 25 %, с 1000 Мбит/с до 1250 Мбит/с. Символы затем отправляются с использованием кода NRZ.

IEEE 802.3ab, в котором описан широко распространённый тип интерфейса 1000BASE-T, использует другую схему кодирования, чтобы поддерживать скорость передачи символов на как можно более низком уровне для отправки данных по витой паре.

IEEE 802.3ap определяет работу Ethernet на электронных объединительных платах при различных скоростях.

Топология сети:

Топология сети -это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (компьютеры) и коммуникационное оборудование (маршрутизаторы), а рёбрам — физические или информационные связи между вершинами.

Сетевая топология может быть

ü физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

ü логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

ü информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

ü управления обменом — это принцип передачи права на пользование сетью

1.2.1 Виды топологий:

Топология Звезда– это топология локальной сети, где каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем.

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, то есть сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.

Преимущества сетей топологии звезда:

1) легко подключить новый ПК;

2) имеется возможность централизованного управления;

3) сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

1) отказ хаба влияет на работу всей сети;

2) большой расход кабеля.

                Рис 1-Топология Звезда

Топология шина называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

Преимущества сетей шинной топологии:

1) расход кабеля существенно уменьшен

2) отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

3) сеть легко настраивать и конфигурировать;

4) сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

5) Недостатки сетей шинной топологии:

6) разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

7) ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

8) недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами кабеля;

9) низкая производительность, обусловлена разделением канала между всеми абонентами

Рис 2 - Топология шина

Топология кольцо - топология, в которой каждый компьютер соединён линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передаёт. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приёмник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

 

Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всём кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Чётко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надёжность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.

Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведёт передачу в этот момент, раньше, а другие — позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как ещё говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно

порядка 2—10 байт во избежание затухания) и передаёт его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передаёт дальше. Это так называемый нулевой цикл.

 

Достоинства

Ø Простота установки;

Ø Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

Ø Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки

Ø Выход из строя одной рабочей станции и другие неполадки отражаются на работоспособности всей сети;

Ø Сложность конфигурирования и настройки;

Ø Сложность поиска неисправностей;

Ø Необходимость иметь две сетевые платы на каждой рабочей станции;

Ø Добавление/удаление станции требует временной остановки работы сети.

Рис 3- Топология кольцо

1.3 Типы линий связи

Линия связи состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи (line) является термин канал связи(channel).

Физическая среда передачи данных (medium) может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на следующие:

Ø проводные (воздушные);

Ø кабельные (медные и волоконно-оптические);

Ø радиоканалы наземной и спутниковой связи.

 Проводные - линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Кабельные линии - представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных  типа

кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Беспроводные линии связи - образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (KB, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation - AM) пo типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation - FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

Сетевой адаптер

Сетевой адаптер «Ethernet-адаптер» — по названию технологии — дополнительное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

По конструктивной реализации сетевые платы делятся на:

1. внутренние — отдельные платы, вставляющиеся в ISA, PCI или PCIE слот;

2. внешние, подключающиеся через LPT, USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использующиеся в ноутбуках;

3. встроенные в материнскую плату.

4. На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 4 типа разъёмов:

5. 8P8C для витой пары;

6. BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля;

7. 15-контактный разъём AUI трансивера для толстого коаксиального кабеля.

8. оптический разъём (en:10BASE-FL и другие стандарты 10 Мбит Ethernet)

Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, но в любой данный момент работает только один из них.

При конфигурировании карты сетевого адаптера могут быть доступны следующие параметры:

1. номер линии запроса на аппаратное прерывание IRQ

2. номер канала прямого доступа к памяти DMA (если поддерживается)

3. базовый адрес ввода-вывода

4. базовый адрес памяти ОЗУ (если используется)

5. поддержка стандартов авто согласования дуплекса/полудуплекса, скорости

6. поддержка тегированных пакетов VLAN (802.1q) с возможностью фильтрации пакетов заданного VLAN ID

7. параметры WOL (Wake-on-LAN)

8. функция Auto-MDI/MDI-X автоматический выбор режима работы по прямой либо перекрестной обжимке витой пары

9. MTU канального уровня

В зависимости от мощности и сложности сетевой карты она может реализовывать вычислительные функции (преимущественно  подсчёт  и

генерацию контрольных сумм кадров) аппаратно либо программно (драйвером сетевой карты с использованием центрального процессора).

Серверные сетевые карты могут поставляться с двумя (и более) сетевыми разъёмами. Некоторые сетевые карты (встроенные в материнскую плату) также обеспечивают функции межсетевого экрана (например, nForce).

Сетевой адаптер совместно с драйвером выполняют две операции: передачу и прием кадра. Передача кадра из компьютера в кабель состоит из перечисленных ниже этапов (некоторые могут отсутствовать, в зависимости от принятых методов кодирования):

1. Прием кадра данных LLC через межуровневый интерфейс вместе с адресной информацией MAC-уровня. Обычно взаимодействие между протоколами внутри компьютера происходит через буферы, расположенные в оперативной памяти. Данные для передачи в сеть помещаются в эти буферы протоколами верхних уровней, которые извлекают их из дисковой памяти либо из файлового кэша с помощью подсистемы ввода-вывода операционной системы.

1. Оформление кадра данных MAC-уровня, в который инкапсулируется кадр LLC (с отброшенными флагами 01111110). Заполнение адресов назначения и источника, вычисление контрольной суммы.
2. Формирование символов кодов при использовании избыточных кодов типа 4В/5В. Скремблирование кодов для получения более равномерного спектра сигналов. Этот этап используется не во всех протоколах — например, технология Ethernet 10 Мбит/с обходится без него.
3. Выдача сигналов в кабель в соответствии с принятым линейным кодом — манчестерским, NRZI, MLT-3 и т. п.

Прием кадра из кабеля в компьютер включает следующие действия:

1. Прием из кабеля сигналов, кодирующих битовый поток.

2. Выделение сигналов на фоне шума. Эту операцию могут выполнять различные специализированные микросхемы или сигнальные процессоры DSP. В результате в приемнике адаптера образуется некоторая битовая последовательность, с большой степенью вероятности совпадающая с той, которая была послана передатчиком.

3. Если данные перед отправкой в кабель подвергались скремблированию, то они пропускаются через дескремблер, после чего в адаптере восстанавливаются символы кода, посланные передатчиком.

4. Проверка контрольной суммы кадра. Если она неверна, то кадр отбрасывается, а через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC передается соответствующий код ошибки. Если контрольная сумма верна, то из MAC-кадра извлекается кадр LLC и передается через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC. Кадр LLC помещается в буфер оперативной памяти.

Повторители

Повторитель — сетевое оборудование, предназначенное для увеличения расстояния сетевого соединения и его расширения за пределы одного сегмента или для организации двух ветвей, путём повторения электрического сигнала «один в один». Бывают одно портовые повторители и много портовые. В терминах модели OSI работает на физическом уровне.

Отличие от концентратора повторитель обладает гораздо меньшим временем задержки, ввиду того что он, как правило, обладает двумя разъемами для подключения кабеля. Ему нет необходимости где-то концентрировать сигнал и распространять на остальные выходы.

Мосты и коммутаторы

Сетевой мост — сетевое устройство второго уровня модели OSI, предназначенное для объединения сегментов (подсети) компьютерной сети в единую сеть.

Сетевой мост работает на канальном уровне сетевой модели OSI, при получении из сети кадра (пакета) сверяет MAC-адрес назначения последнего и, если он принадлежит данной подсети, передаёт (транслирует) кадр дальше в тот сегмент, которому предназначался данный кадр; если кадр не принадлежит данной подсети, мост ничего не делает.

Термин «прозрачные» мосты объединяет большую группу устройств, поэтому их принято группировать в категории, базирующиеся на различных характеристиках изделий:

1. Прозрачные мосты объединяют сети с едиными протоколами канального и физического уровней модели OSI;
2. Транслирующие мосты объединяют сети с различными протоколами канального и физического уровней;
3. Инкапсулирующие мосты соединяют сети с едиными протоколами канального и физического уровня через сети с другими протоколами.

Мост обеспечивает:

1. ограничение домена коллизий

2. задержку фреймов, адресованных узлу в сегменте отправителя

3. ограничение перехода из домена в домен ошибочных фреймов:

4. карликов (фреймов меньшей длины, чем допускается по стандарту (64    байта))

5. фреймов с ошибками в CRC

6. фреймов с признаком «коллизия»

7. затянувшихся фреймов (размером больше, чем разрешено стандартом)

Мосты «изучают» характер расположения сегментов сети путём построения адресных таблиц вида «Интерфейс: MAC-адрес», в которых содержатся адреса всех сетевых устройств и сегментов, необходимых для получения доступа к данному устройству.

Мосты увеличивают латентность сети на 10-30 %. Это увеличение латентности связано с тем, что мосту при передаче данных требуется дополнительное время на принятие решения.

Сетевой коммутатор - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как много портовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы (3 уровень OSI).

Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует фреймы (кадры) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время.

Существует три способа коммутации. Каждый из них — это комбинация таких параметров, как время ожидания и надёжность передачи.

1. С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю информацию в кадре, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после этого посылает в него кадр.

2. Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает в кадре только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нём нет метода обнаружения ошибок.

3. Без фрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации    фрагментов  коллизий  (первые  64  байта  кадра

анализируются на наличие ошибки и при её отсутствии кадр обрабатывается в сквозном режиме).

Задержка, связанная с «принятием коммутатором решения», добавляется к времени, которое требуется кадру для входа на порт коммутатора и выхода с него, и вместе с ним определяет общую задержку коммутатора.

Маршрутизатор

Маршрутиза́тор или роутер —специализированный компьютер, который пересылает пакеты между различными сегментами сети на основе правил и таблиц маршрутизации. Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур. Для принятия решений о пересылке пакетов используется информация о топологии сети и определённые правила, заданные администратором.

Маршрутизаторы работают на «сетевом» (третьем) уровне сетевой модели OSI, нежели свитч и концентратор (хаб), которые работают соответственно на втором и первом уровнях модели OSI

Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в заголовке пакета, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя, фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/рас шифрование передаваемых данных и т. д.

Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится идентификатор сети получателя (состоящий из адреса и маски сети), адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты, административное расстояние — степень доверия к источнику маршрута и некоторый вес записи — метрика. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация.

Таблица маршрутизации может составляться двумя способами:

1. статическая маршрутизация — когда записи в таблице вводятся и изменяются вручную. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы.
2. динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации — RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев — количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п. Критерии вычисления оптимальных маршрутов чаще всего зависят от протокола маршрутизации, а также задаются конфигурацией маршрутизатора. Такой способ построения таблицы позволяет автоматически держать таблицу  маршрутизации  в  актуальном  состоянии и  вычислять

оптимальные маршруты на основе текущей топологии сети. Однако динамическая маршрутизация оказывает дополнительную нагрузку на устройства, а высокая нестабильность сети может приводить к ситуациям, когда маршрутизаторы не успевают синхронизировать свои таблицы, что приводит к противоречивым сведениям о топологии сети в различных её частях и потере передаваемых данных.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы xDSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное (аппаратное) устройство, так и обычный компьютер, выполняющий функции маршрутизатора. Существует несколько пакетов программного обеспечения (на основе ядра Linux, на основе операционных систем BSD) с помощью которого можно превратить ПК в высокопроизводительный и многофункциональный маршрутизатор, например, Quagga, IPFW или простой в применении PF.

Структура организации

Практическая часть

Сетевая архитектура системы

 

В результате анализа информационных потоков предприятия для построения сети