Лабораторна робота № 14. Побудова корпоративної мережі з використанням засобів доступу до регіональних мереж

Мета роботи: одержати навички вибору устаткування, кабельної системи для побудови інфраструктури регіональної мережі рівня підприємства з використанням засобів віддаленого доступу та засобів доступу до регіональних мереж.

Теоретичні відомості

Устаткування для доступу до регіональних мереж

Корпоративна мережа поєднує локальні мережі та комп'ютери всіх структурних підрозділів підприємства, у тому числі віддалених від центрального відділення на значні відстані. Тому при організації корпоративної мережі найчастіше необхідно вирішувати завдання зв'язку віддалених підрозділів з використанням регіональних мереж. Територіальні транспортні засоби, використовувані для побудови корпоративної мережі, прийнято розділяти на дві категорії - магістральні засоби і засоби віддаленого доступу.

Магістральні засоби використовуються для утворення однорангових зв'язків між великими локальними мережами, що належать великим підрозділам підприємства. Магістральні регіональні мережі повинні забезпечувати високу пропускну здатність, тому що на магістралі поєднуються потоки даних великої кількості підмереж. Крім того, магістральні мережі повинні бути постійно доступні, тобто підтримувати дуже високий коефіцієнт готовності, тому, що по них передається трафік багатьох критичних для успішної роботи підприємства додатків. Звичайно як магістральні засоби використовуються цифрові виділені канали зі швидкостями від 2 Мб/з до 622 Мб/c, мережі з комутацією пакетів Х.25, Frame Relay, АТМ.

Засоби віддаленого доступу забезпечують зв'язок невеликих локальних мереж і окремих вузлів із центральною локальною мережею підприємства. У якості окремих вузлів можуть виступати банкомати або касові апарати.

До засобів віддаленого доступу пред'являються вимоги, що істотно відрізняються від вимог до магістральних засобів. Тому що точок віддаленого доступу в підприємства може бути дуже багато, де одною з основних вимог є наявність доступу до розгалуженої інфраструктури, що може використовуватися співробітниками не тільки на робочому місці. Крім того, вартість віддаленого доступу повинна бути помірною. При цьому вимоги до пропускної здатності у окремого комп'ютера або локальної мережі, що складається із двох-трьох клієнтів, звичайно укладаються в діапазон декількох десятків Кб/c.

Як транспортні засоби віддаленого доступу використовуються телефонні аналогові мережі, мережі ISDN і рідше - мережі Frame Relay. Якісний стрибок у розширенні можливостей віддаленого доступу відбувся у зв'язку зі стрімким зростанням популярності й поширеності мережі Internet.

Типи регіональних мереж

На рис. 4.1 наведений типовий приклад структури фрагменту глобальної мережі передачі даних.

Рис. 4.1. Фрагмент глобальної мережі передачі даних:

DCE – модем (D6U/CSU,TA);

S – комутатор, ЦКП;

R – маршрутизатор;

MUX – мультиплексор голос-дані;

K – компьютер;

PBX – офисная АТС;

NNI – інтерфейс мережа - мережа;

UNI – інтерфейс користувач – мережа.

Мережі можна розділити на три класи по засобу комутації, застосовуваному в комутаторах.

Мережі з постійною комутацією каналів, у яких абоненти мережі не можуть ініціювати комутацію з'єднань між собою – канали між абонентами комутируються на постійній основі оператором мережі. Ці мережі забезпечують виділені (dedicated або leased) канали, тому що для користувача комутатори мережі не видимі і мережа представляється каналом "точка – точка". Ці мережі діляться на два підкласи – аналогові й цифрові, залежно від типу техніки мультиплексування та комутації каналів. Аналогові мережі використовують мультиплексування із частотним поділом каналів (Frequency Division Multiplexing, FDM), а цифрові – мультиплексування з тимчасовим поділом каналів (Time Division Multiplexing, TDM). У свою чергу цифрові первинні мережі підрозділяються на мережі, що використовують апаратуру та протоколи технології PDH з швидкостями каналів від 64 Кб/с до 45 Мб/с, і мережі, що побудовані на основі апаратури й протоколів технології SONET/SDH зі швидкостями каналів від 51 Мб/c до 2.4 Гб/с.

Окремим випадком первинної мережі є канал "точка-точка", утворений кабелем без проміжної апаратури мультиплексування та комутації. Такий канал іноді називають не навантаженим, підкреслюючи факт відсутності комутаторів.

Мережі з комутацією каналів дозволяють абонентам мережі динамічно ініціювати встановлення з'єднань один з одним (телефонні мережі). Виділяють аналогові мережі, що використовують мультиплексування із частотним поділом каналів (FDM), і цифрові, що використовують мультиплексування з тимчасовим поділом каналів (TDM). Найпоширенішим типом цифрових телефонних мереж є мережі ISDN.

Мережі з комутацією пакетів, у яких комутатори оперують пакетами даних користувача. До мереж цього типу відносяться всі мережі, розроблені для передачі даних - Х.25, Frame Relay, ATM (останній тип призначений рівною мірою як для передачі комп'ютерних даних, так і для передачі голосу й будь-яких інших видів мультимедійного трафіка).

Типи пристроїв доступу до регіональних мереж

Незалежно від типу комутації, використовуваного в регіональній мережі, а також від того, чи використовуються в мережі магістральні засоби або засоби віддаленого доступу, всі абоненти мережі приєднуються до неї за допомогою встаткування доступу (Access Devices) яке дозволяє погодити протоколи та інтерфейси локальних мереж із протоколами та інтерфейсами регіональної мережі. Звичайно в глобальній мережі строго описаний і стандартизований інтерфейс взаємодії користувачів з мережею (User Network Interface, UNI). Це необхідно для того, щоб користувачі могли без проблем підключатися до мережі за допомогою комунікаційного устаткування будь-якого виробника, що дотримує стандарту UNI.

Пристрій доступу підтримує на вході інтерфейс локальної мережі, а на виході – необхідний інтерфейс UNI. Інтерфейс між локальною та глобальною мережами може бути реалізований пристроями різних типів. У першу чергу ці пристрої діляться на:

– апаратуру передачі даних (Data Circuit-terminating Equipment, DCE),

– прикінцеве обладнання даних (Data Terminal Equipment, DTE).

Пристрої DCE являють собою апаратуру передачі даних по регіональних каналах, що працює на фізичному рівні. Пристрої цього типу мають вихідні інтерфейси фізичного рівня, погоджені з регіональним каналом передачі даних. Розрізняють апаратуру передачі даних по аналогових і цифрових каналах. Для передачі даних по аналогових каналах застосовуються модеми різних стандартів, а по цифровим - пристрої DSU/CSU.

DTE - це дуже широкий клас пристроїв, які безпосередньо підготовлюють дані для передачі по глобальній мережі. DTE являють собою пристрої, що працюють на межі між локальними і глобальними мережами та виконують протоколи більш високих рівнів, ніж фізичний. DTE можуть підтримувати тільки канальні протоколи - такими пристроями є віддалені мости, або протоколи канального та мережного рівнів - маршрутизатори, або протоколи всіх рівнів, включаючи прикладний, - такими пристроями є шлюзи.

Зв'язок комп'ютера або маршрутизатора із цифровою виділеною лінією здійснюється за допомогою пари пристроїв, звичайно виконаних в одному корпусі або ж з’єднаних з маршрутизатором рис. 4.2. Цими пристроями є пристрій обслуговування даних і пристрій обслуговування каналу (відповідно Data Service Unit, DSU і Channel Service Unit, CSU). Пристрій обслуговування даних DSU перетворює сигнали, що надходять від прикінцевого обладнання даних DTE (звичайно по інтерфейсі RS-232 або HSSI), у біполярні імпульси інтерфейсу G.703. Пристрій обслуговування каналу CSU також виконує всі тимчасові обрахунки, регенерацію сигналу та вирівнювання завантаження каналу. CSU виконує більш вузькі функції, в основному воно займається створенням оптимальних умов передачі в лінії (вирівнювання). Ці пристрої, як і модулятори-демодулятори, часто позначаються DSU/CSU.

Рис. 4.2. Зв'язок комп'ютера з цифровою виділеною лінією:

K – комп’ютер, ООД;

S – коммутатор телефонної станції;

DSU/CSU - пристрій обслуговування канала і даних,

або комбінований пристрій УОД/УДК.

Прикінцеве обладнання даних - пристрій DTE - це пристрій, що працює на більш високому рівні, чим фізичний, і формує дані безпосередньо для передачі з локальної мережі в глобальну. За назвою DTE поєднуються кілька типів
пристроїв - маршрутизатори з інтерфейсами глобальних мереж, мультіплексори "голос - дані", пристрої доступу до мереж Frame Relay (FRAD), пристрої доступу до мереж Х.25 (PAD), віддалені мости. Коли до глобальної мережі підключається не локальна мережа, а окремий комп'ютер, то він при цьому сам стає пристроєм типу DTE. DTE приймають рішення щодо передачі даних у глобальну мережу, а також виконують форматування даних на канальному та мережному рівнях, а для сполучення з регіональним каналом використовують DCE. Такий поділ функцій дозволяє гнучко використовувати той самий пристрій DTE для роботи з різними глобальними мережами за рахунок заміни тільки DCE.

При передачі даних через глобальну мережу маршрутизатори з інтерфейсами глобальних мереж працюють так само, як і при з'єднанні локальних мереж – якщо вони приймають рішення щодо передачі пакета через глобальну мережу, то упаковують пакети прийнятого в локальних мережах мережного протоколу в кадри канального рівня глобальної мережі і відправляють їх відповідно до інтерфейсу UNI найближчому комутатору глобальної мережі через пристрій DTE. Кожний інтерфейс користувача із глобальною мережею має свою власну адресу у форматі, який використовується технологією цієї мережі. Відповідно до цієї адреси комутатори глобальної мережі передають свої кадри один одному, поки кадр не дійде до вузла-одержувача. При одержанні кадру маршрутизатор витягує з нього пакет і передає його по локальній мережі вже відповідно до використовуваного в ній протоколу канального рівня.

Коли вузлом глобальної мережі є окремий комп'ютер, то процедури інтерфейсу з мережею реалізуються його програмним забезпеченням, а також пристроєм DCE, підключеним безпосередньо до глобального каналу, у якості якого звичайно виступає модем. Іноді комп'ютер оснащується спеціальним адаптером (наприклад, адаптером мережі Х.25), що розвантажує центральний процесор, виконуючи більшу частину интерфейсних процедур апаратно.

Маршрутизатори з інтерфейсами глобальних мереж характеризуються типом фізичного інтерфейсу (RS-232, RS-422, RS- 530, HSSI, SDH), до якого приєднується пристрій DCE, а також підтримуваними протоколами регіональних мереж - протоколами комутації каналів для телефонних мереж або протоколами комутації пакетів для глобальних обчислювальних мереж.

Пристрої доступу до мереж Frame Relay (Frame Relay Access Devices, FRAD) являють собою спеціалізовані маршрутизатори. Їхня спеціалізація полягає в тому, що серед глобальних інтерфейсів вони підтримують тільки інтерфейси мереж Frame Relay, а також в скорочені функцій маршрутизації - найчастіше такі пристрої підтримують обмежений набір мережевих протоколів. Поява таких спеціалізованих пристроїв пов'язана з великою популярністю мереж Frame Relay.

Пристрої доступу до мереж Х.25 (Packet Assembler – Disassembler, PAD) призначені для збору даних від декількох повільних асинхронних терміналів у загальні пакети та подальшого відправлення пакетів у мережу. Вони розташовуються між прикінцевим обладнанням даних і апаратурою передачі даних і виконують три основні функції - буферизація, складання та розбирання пакетів.

Віддалені мости звичайно мають два інтерфейси – один для підключення до локальної мережі, а другий – для підключення до глобальної мережі. Тому що міст працює на канальному рівні та не підтримує протоколи маршрутизації, та віддалені мости найчастіше не працюють через глобальні мережі з комутацією пакетів, такі як Х.25, Frame Relay і т.п., тому що установлення з'єднання через ці мережі вимагає від мосту інтелектуальних здатностей пристрою третього рівня. Віддалений міст працює через виділені канали або через мережу з комутацією каналів.

Мультиплексори "голос – дані" призначені для сполучення в рамках однієї регіональної мережі комп'ютерного та голосового трафіка. Тому окрім вхідних інтерфейсів локальних мереж вони мають і інтерфейси для підключення телефонів і офісних АТС.

Мультиплексори "голос - дані" поділяють на дві категорії залежно від типу глобальної мережі, у якій вони можуть працювати.

Мультиплексори "голос - дані", що працюють у мережі з комутацією пакетів, упаковують голосову інформацію в кадри протоколу канального рівня і передають їхньому найближчому комутатору точно так само, як і маршрутизатори. Такий мультиплексор виконується на базі маршрутизатора, що для голосових пакетів використовує заздалегідь сконфігуровані маршрути. Якщо глобальна мережа підтримує пріоритети трафіка, то кадрам голосового трафіку мультиплексор присвоює найвищий пріоритет, щоб комутатори обробляли та передавали їх у першу чергу.

Іншим типом пристроїв є мультиплексори "голоc-дані", що працюють у мережі з комутацією каналів або первинної мережі виділених каналів. Ці мультиплексори розділяють пакети на більш дрібні частини – наприклад, байти, які передають відповідно до техніки мультиплексування використовуваної регіональної мережі - FDM або TDM. При використанні "неподільного" з погляду регіональної мережі каналу - наприклад, каналу 64 Кб/із цифрової мережі або каналу тональної частоти аналогової мережі, мультиплексор організовує поділ цього каналу між голосом і даними нестандартним методом.

Використання мультіплексорів "голос-дані" припускає наявність на протилежній стороні аналогічного мультіплексора, що виконує поділ голосового і комп'ютерного трафіка на окремі потоки.