Проектирование сети

Горизонтальная подсистема

Горизонтальная подсистема - это территориальная подсистема. Обычно основной объем работ по прокладкам кабеля приходится на нее. Подсистема рабочей группы и административная подсистема, как правило, являются ее составными частями. В зависимости от характеристик объекта, на котором она устанавливается (производственный цех, этаж административного здания, спортивный стадион, морской порт, выставочный павильон и т.п.), эту подсистему приходится проектировать на оптоволокне, защищенной или незащищенной витой паре, коаксиальном кабеле. Однако, в последнее время, для этих целей редко используется коаксиальный кабель. Обычно применяют витую пару или волоконно-оптический кабель.

В последнее время  все чаще принимается решение  о применении в горизонтальных подсистемах  оборудования, работающего со скоростью 100 Мбит/сек. В тех же случаях, когда нет смысла в использовании сетевого оборудования с пропускной способностью выше 10 Мбит/сек (оборудование 3-й категории), но есть перспектива развития сети, желательно сразу установить кабельную систему, способную работать со скоростью 100 Мбит/сек (5-й категории), в результате при дальнейшем развитии сети (переходе на оборудование 5-й категории) не придется производить никаких работ, связанных с заменой кабельного хозяйства.

Однако, для того, чтобы  кабельная подсистема 5-й категории, собранная на базе 4-х парных неэкранированных витых парах (а именно UTP кабель, как правило, применяется в данных подсистемах), работала надежно, необходимо соблюдать определенные правила:

- все четыре пары  кабеля имеют цветовую маркировку, с помощью которой различаются номера пар проводов. Существуют два основных стандарта распределения пар проводов по контактам разъемов RJ45: EIA-T568A и EIA-T568B;

- некоторые фирмы (например Hubbell Premise Wiring) выпускают соединители с отличным от приведенного выше распределением пар;

- в пределах одной  горизонтальной подсистемы использовать  кабель одной марки одного  и того же производителя;

- вся подсистема должна  содержать изделия только 5-й категории  (включая патч-панели, розетки и  разъемы);

- горизонтальные кабели должны иметь длину порядка 90 метров (стандарт IEEE 802.3 запрещает применение кабеля длиной более 90 м);

- соединительные кабели (кабели, прокладываемые от розетки  до сетевого адаптера компьютера) не должны иметь длину более  10 метров;

- общая длина горизонтального  и соединительного кабелей не  должна превышать 100 метров;

- расплетение пар при  их заделке допускается не  более чем на 1/2 дюйма (12.7 мм);

- общее количество  соединителей в горизонтальной  проводке не должно превышать  четырех устройств.

Вертикальная подсистема

Вертикальные подсистемы - территориальные подсистемы, служащие для подключения горизонтальных подсистем друг к другу. Обычно реализуются  на базе коаксиального кабеля, защищенной витой пары (STP) или волоконно-оптического кабеля.

Административная подсистема

Эту кабельную подсистему, как правило, не выделяют в виде самостоятельной  структуры. С одной стороны это  правильно, но ее желательно обозначить перед Заказчиком как отдельную  структуру. Административная подсистема кабельного монтажа - это функциональная подсистема. Ее назначение - связывать подсистемы рабочих групп и горизонтальные подсистемы в единое целое. Она должна обеспечивать возможность установления резервных связей, подключение дополнительных рабочих мест и других подсистем. Нередко в рамках административной подсистемы требуется поддержка автономной системы энергоснабжения, голосовой и видио-связи. Одно из основных требований к административной подсистеме - гибкость и возможность увеличения мощности.

Базовая подсистема (кампус)

Базовые подсистемы служат для объединения вертикальных (домовых) или административных подсистем друг с другом. В этом случае наиболее оправдано применение оптоволокна. В настоящее время на оптоволокне Ethernet работает с скоростями 10 Мбит/сек и 100 Мбит/сек, ожидается появление оборудования со скоростью 660 Мбит/сек (теоретическая пропускная способность оптических кабелей на сегодня оценивается цифрой 200Гбит/сек).

Предприятия, выпускающие  оборудование для ЛВС, работая над  проблемой объединения между собой разных типов кабельных сетей, выработали универсальный подход для решения этой проблемы - интеллектуальный модульный концентратор (Intelligent Hub). Этот вид оборудования выпускается в виде блока со сменными модулями, обеспечивающими связи со всеми типами кабельных систем

Вопросы разработки структурных схем ЛВС и выбора типов компонент  ЛВС содержатся в работе [2].

 

6.2.5 Организация IP – подсетей. Назначение IP адресов. Сеть кампуса.

 

IP адреса характеризуют  сетевые соединения, а не компьютеры. IP адреса назначены на сетевые интерфейсы на компьютерах. На настоящий момент большинство компьютеров в IP-сети обладают единственным сетевым интерфейсом (и имеют, как следствие, единственный IP адрес). Но компьютеры (и другие устройства) могут иметь несколько (если не много) сетевых интерфейсов - и каждый интерфейс будет иметь свой IP адрес. Так, устройство с 6 работающими интерфейсами (например, маршрутизатор) будет иметь 6 IP адресов - по одному на каждую сеть, с которой он соединен.

В текущей (IPv4) реализации IP адресов, IP адрес состоит из 4-х байтов. Для удобства (и по организационным причинам) IP адреса обычно записываются в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками.

Часть IP-адреса компьютера определяет сеть, в которой находится данный компьютер, оставшиеся биты IP адреса определяют непосредственно компьютер (сетевой интерфейс). Старшие биты IP адреса определяют, к какому 'классу' относится сеть:

• IP адрес сети класса A использует крайние левые 8 битов для идентификации сети, оставшиеся 24 бита (три байта) идентифицируют сетевые интерфейсы компьютера в сети. Адреса класса A всегда имеют крайний левый бит, равный нулю (признак класса А) - поэтому первый байт адреса (номер сети) принимает значения от 0 до 127. Так доступно максимум 2⁷= 128 номеров для сетей класса A, с каждым, содержащим до 33,554,430 возможных интерфейсов. Однако, сети 0.0.0.0 (известна как заданный по умолчанию маршрут) и 127.0.0.0 (зарезервирована для организации обратной связи (loopback)) имеют специальные предназначения и не доступны для использования, чтобы идентифицировать реальные сети. Соответственно, могут существовать только N=126 номеров для сети класса A, т.е. N=2^m-2, где m – количество разрядов, отведенных под номер сети.
• IP адрес сети класса B использует крайние левые 16 битов (первые 2 байта) для идентификации сети, оставшиеся 16 бит идентифицируют сетевые интерфейсы компьютера в сети. Адреса класса B всегда имеют крайние левые два бита, установленные в 1 0 (признак класса В). Сети класса B имеют диапазон адресов от 128 до 191 для первого байта и от 0 до 255 для второго, каждая сеть может содержать до 65534 возможных интерфейсов.
• IP адрес сети класса C использует крайние левые 24 бита для идентификации сети, оставшиеся 8 бит идентифицируют сетевые интерфейсы компьютера в сети. Адрес сети класса C всегда имеет крайние левые 3 бита, установленные в 1 1 0 или диапазон от 192 до 255 для крайнего левого байта. Имеется, таким образом, 4,194,303 номеров, доступных для идентификации сети класса C, каждая может содержать до 254 сетевых интерфейса. однако, сети класса C с первым байтом, большим, чем 223, зарезервированы и недоступны для использования и зарезервированы для групповых адресов подписки (класс сетей D).

 В результате IP-адрес можно представить в следующих вариантах:

Класс сети   Пригодный для  использования диапазон

 значений 

A                  1 - 126               

B                128 – 191. 0 - 255                 

C                192 – 223. 0 - 255. 0 – 255

              

Особые IP – адреса. Эти адреса не могут быть назначены хостам сети.

1. 0.0.0.0 – адрес узла, который сгенерировал этот пакет (применяется в сообщениях ICMP), в маршрутизаторах используется как маршрут по умолчанию;

2. 0.0.X.X  (нули в поле номера  сети и какие-то значения в поле номера узла) – узел назначения в той же сети, что и отправитель;

3. 255.255.255.255 (все единицы) – пакет рассылается всем узлам в той же сети, что и источник (ограниченное широковещательное сообщение – limited broadcast);
4. X.X.255.255 (в поле номера узла все единицы) – пакет рассылается всем узлам с указанным номером сети Х.Х (широковещательное сообщение – broadcast);

5. 224 - 255.0 - 255.0 - 255.0 - 255 - групповые адреса рассылок – multicast (класс сети – D);
6. 127.X.X.X – адрес модуля маршрутизации этого же узла, который отправляет кадр – loopback, используется для кольцевых тестов («самому себе»).

Специальные адреса, состоящие  из последовательности нулей, могут быть использованы только в качестве адреса отправителя, а состоящие из последовательности единиц – только в качестве получателя.

Имеются также специальные  адреса, которые зарезервированы  для сетей, использующих IP, но не связанных с Internet («внутренние» адреса):

• Одна сеть класса A - 10.0.0.0
• 16 сетей класса B   - 172.16.0.0 - 172.31.0.0
• 256 сетей класса C - 192.168.0.0 - 192.168.255.0

   Эти сочетания используются для того, чтобы не пересечься с "настоящими" сетями и станциями. Такие адреса не обрабатываются маршрутизаторами.

Примеры внутренних адресов.

Для сети класса A...

(один байт - поле сети, следующие  за ним - номер хоста)

 

        10.0.0.0 адрес  сети класса A;

        10.0.1.0 адрес  узла этой сети

        10.255.255.255 широковещательный  адрес этой сети.

 

Для сети класса B...

(два байта - поле сети, следующие  за ним - номер хоста)

 

        172.17.0.0 адрес  сети класса B

        172.17.0.1 адрес  узла этой сети

        172.17.255.255 широковещательный  адрес этой сети

 

Для сети класса C...

(три байта - поле сети, следующие за ним - номер хоста)

 

        192.168.3.0 адрес  сети класса C

        192.168.3.42 адрес  узла этой сети

        192.168.3.255 широковещательный  адрес этой сети

Почти все сетевые адреса, остающиеся доступными для распределения  в настоящее время - адреса класса C.

Сетевая маска. Сетевая маска называется еще маской подсети. Сетевая маска и ее значения показывают, как IP адреса интерпретируются локально на сегменте сети, поскольку это определяет то, как происходит организация подсетей.

Стандартная маска (под-) сети  содержит единицы в разрядах, соответствующих  полю сети и нули в остальных разрядах. Стандартные сетевые маски для  трех классов сетей выглядят так:

• маска для сети класса А: 255.0.0.0
• маска для сети класса B: 255.255.0.0
• маска для сети класса C: 255.255.255.0

Есть две важные особенности  относительно сетевой маски, которые  нужно помнить:

• Сетевая маска воздействует только локально (где «локально» означает - на этом специфическом сетевом сегменте);
• Сетевая маска используется для того, чтобы установить свой, более гибкий порядок разделения IP адреса на номер сети и номер узла.

Подсети. Важно, что организация подсетей имеет локальную конфигурацию, она невидима для остального мира.

Организация крупных сетей (например, класса А) вызывает очевидные проблемы с огромным трафиком и администрированием, если все компьютеры на большом сайте должны быть связаны с той же самой сетью: попытка управлять таким огромным чудовищем была бы кошмаром и сеть бы терпела крах  от загрузки собственным трафиком.

Для этого вводят организацию  подсетей: адрес сети класса A может  быть разбит на несколько (если не много) отдельных сетей. Управлять каждой отдельной сетью значительно  проще.

Это позволяет управлять  небольшими сетями и, весьма возможно, использовать различные технологии организации сетей. Нельзя смешивать Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM и т.п. на одном физическом сегменте сети, но сегменты на разных технологиях могут быть связаны друг с другом.

Другие причины для  организации подсетей:

Реализовать физическую инфраструктуру, связывающую отдельные подсети. Организация подсетей позволяет это сделать, используя единственный сетевой номер. Сейчас это обычно делают интернет-провайдеры, которые желают дать своим постоянным клиентам с локальными сетями статические IP адреса.