Проектирование ЛВС предприятия

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.

      8.1.  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 (приложение 1).

9. 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.

10. 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.  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.

 

 

12. Мультисервис. IP – телефония, SIP, H.323.

 

Для того чтобы передавать голос, видео и данные в глобальных сетях были созданы сети нового поколения NGN. Благодаря NGN появилась возможность устраивать IP телефонию, аудио(видео)конференцию. Это стало возможно с помощью softswitch.

Softswitch – программный коммутатор, управляющий сеансами VoIP. В нем реализуется несколько подходов к построению IP-телефонии: H.323, SIP, MGCP.

H.323 рекомендация ITU-T, набор стандартов для передачи мультимедиа-данных по сетям с пакетной передачей.

Рекомендация H.323 разделяет передачу данных на четыре составляющих:

   -  Сигнализация - формирует  соединение и управляет его  статусом, описывает тип передаваемых  данных

   -    Управление потоковым  мультимедиа (видео и голос) - передача  данных посредством транспортных  протоколов реального времени (RTP)

   -    Приложения передачи  данных.

   - Коммуникационные интерфейсы - взаимодействие устройств на  физическом, канальном, сетевом уровнях.

SIP Session Initiation Protocol — протокол установления сеанса  передачи данных, который описывает способ установления и завершения пользовательского интернет-сеанса, включающего обмен мультимедийным содержимым.

В основу протокола рабочая группа заложила следующие принципы:

Простота: включает в себя только шесть методов (функций)

Независимость от транспортного уровня, может использовать UDP, TCP.

Персональная мобильность пользователей. Пользователи могут перемещаться в пределах сети без ограничений. При этом набор предоставляемых услуг остается неизменным.

Масштабируемость сети. Структура сети на базе протокола SIP позволяет легко ее расширять и увеличивать число элементов.

Расширяемость протокола. Протокол характеризуется возможностью дополнять его новыми функциями при появлении новых услуг.

Интеграция в стек существующих протоколов Интернет. Протокол SIP является частью глобальной архитектуры мультимедиа, разработанной комитетом IETF. Кроме SIP, эта архитектура включает в себя протоколы RSVP, RTP, RTSP, SDP.

Взаимодействие с другими протоколами сигнализации. Протокол SIP может быть использован совместно с другими протоколами IP-телефонии, протоколами ТфОП, и для связи с интеллектуальными сетями.

Таким образом softswitch позволят организовывать мультисервис. С помощью сети передачи данных пользователи могут пользоваться VoIP телефонами, IP телевидением, и многими другими функциями.

PoE – power over Ethernet, это система, позволяющая преобразовывать переменное напряжение 220 В в постоянное 48 В (от 36 до 52 В). Данная технология используется в коммутаторах для питания web камер, или IP телефонов.

Главное преимущество технологии PoE — отсутствие необходимости тянуть к сетевым устройствам отдельную электропроводку для подачи питания туда, где её нет. Беспроводные точки доступа, камеры видео наблюдения, системы контроля доступа, которые получают питание по технологии PoE, можно устанавливать везде, где это необходимо. Облегчается работа инсталлятора в труднодоступных местах.