Проектування структурної схеми розробляємої ЛОМ

Приклад виконання розділу

У відповідності до технічного завдання та на підставі даних, які отримані у попередніх розділах, складемо структурну схему локальної мережі 10 Base 5 Ethernet на 20 робочих станцій.

Умовні позначення:

РС – робоча станція;

С – сервер;

К – комутатор;

П – принтер;

Ш – шлюз;

ДБЖ – джерело безперебійного живлення;

ГМ – глобальна мережа

Рисунок 6.1

 

Аналізуючи схему, робимо наступні висновки, які пов’язані з виконанням технічного завдання:

1. Абоненти (робочі станції) розподілені рівномірно по поверхах та кімнатах;

2. Передбачена можливість підключення до Internet та наявність E-mail. Для цього використовується окремий сервер С1 та шлюз;

3. Забезпечене безперебійне живлення серверів та шлюзу, що дає можливість функціонування Internet, E-mail, бази даних при відсутності напруги в мережі живлення;

4. Передбачено три принтери, які розташовані по одному на кожному поверсі;

5. Сервер С2 є файл-сервером і використовується для створення бази даних.

6. Використання двох серверів дозволяє розділити їх функції і не створювати затримок в роботі мережі.

7. Кількість сегментів дорівнює трьом і задовольняє завданню.

Отже, можна зробити висновок, що схема задовольняє завданню.

 

 

Вибір типу мережевого обладнання

Апаратура локальних мереж

Вибір апаратури має важливе значення на етапі проектування мережі, так як вартість апаратури складає найбільш суттєву частину від вартості мережі в цілому.

До апаратури локальних мереж відносяться:

– мережеві адаптери;

– трансивери;

– репітери;

– концентратори;

– комутатори;

– мости;

– маршрутизатори;

– шлюзи;

– узгоджуючі термінатори.

Крім того, до апаратної частини локальної мережі можливо віднести кабелі для передачі інформації, а також електричні з’єднувачі для приєднання кабелів.

7.1.1 Мережеві адаптери (вони ж контролери, карти, плати, інтерфейси, NIC – Network Interface Card) – це основна апаратура локальної мережі, без якої мережа неможлива.

Призначення мережевого адаптеру (МА) – спряження комп’ютера (чи іншого абонента) з мережею, тобто забезпечення обміну інформацією між комп’ютером і каналом зв’язку у відповідності з прийнятими правилами обміну. Власне вони виконують функції нижніх рівнів.

Як правило, МА виконуються у вигляді друкованого вузла (комірки), який вставляється в слоти розширення системної магістралі (шини) комп’ютера (частіше за все ISA чи PCI). Цей вузол мережевого адаптеру за звичаєм має один чи декілька зовнішніх з’єднувачів для підключення до нього кабелю.

Функції МА діляться на:

- магістральні – виконують обмін адаптера з магістраллю (системною шиною) комп’ютера (тобто впізнавання своєї магістральної адреси, пересилання даних у комп’ютер та із нього, вироблення сигналу переривання комп’ютера тощо;

- мережеві – забезпечують спілкування адаптера з мережею.

Для нормальної роботи МА в складі комп’ютера необхідно установити його обновні параметри:

- базову адресу порту уведення/виведення (тобто початкову адресу зони адрес, по яким комп’ютер буде спілкуватись з МА);

- номер використовуємого переривання (тобто номер лінії запросу, по якій МА буде доповідати комп’ютеру про необхідність обміну з ним);

- базові адреси буферної і завантажуємої пам’яті (тобто початкові адреси зон адрес пам’яті, яка входить до складу МА, по яким комп’ютер буде спілкуватись з даною пам’яттю).

Ці параметри можуть вибиратися у вузлі МА за допомогою перемичок (джемперів) чи перемикачів, але можуть задаватися і програмно за допомогою спеціальної програми ініціалізації МА, яка поставляється разом з вузлом МА.

При виборі усіх параметрів (адрес та номерів переривань) необхідно слідкувати, щоб вони відрізнялись від тих, що зайняті іншими пристроями комп’ютера (як системними, так і додатково підключеними).

Сучасні мережеві адаптери часто підтримують режим Plug-and-Play, тобто їм не потрібне настроювання параметрів зі сторони користувача. Настроювання в них виконується автоматично під час вмикання комп’ютера.

Основні мережеві функції МА:

- гальванічне розв’язування комп’ютера і кабеля мережі (через імпульсні трансформатори);

- перетворення логічних сигналів в мережеві і навпаки;

- кодування та декодування мережевих сигналів;

- впізнання пакетів, що приймаються (які адресовані даному абоненту);

- перетворення паралельного коду в послідовний при передаванні і зворотнє перетворення при прийманні;

- буферування інформації, яка передається та приймається, в буферній пам’яті МА;

- організація доступу до мережі у відповідності з прийнятим методом управління обміном;

- подрахування контрольної суми пакетів при передаванні і прийманні.

Деякі МА дозволяють реалізовувати функцію віддаленого навантаження, тобто підтримувати роботу в мережі бездискових комп’ютерів, які завантажують свою операційну систему прямо з мережі. Для цього в склад таких МА включається постійна память з відповідною програмою завантаження. Але не всі мережеві програмні засоби підтримують даний режим роботи.

Якщо МА може працювати з декількома типами кабеля, то ще одним налаштовуємим параметром може бути вибір типу кабеля. Технічно це може бути реалізовано за допомогою групи перемикачів на модулі МА, які перекомутують визначені ланцюги під вибраний кабель.

Всі останні апаратні засоби мережі мають допоміжний характер, і без них часто можно обійтись.

7.1.2 Трансивери (приємопередавачі) служать для передачі інформації між адаптером і кабелем мережі або між двома сегментами мережі. Трансивери підсилюють сигнали, перетворюють сигнали в іншу форму (наприклад, электричний сигнал в оптичний). Трансиверами також часто називають вбудовані в МА приємопередавачі.

7.1.3 Репітери або повторювачі відновлюють ослаблені сигнали (їх амплітуду і форму), приводячи їх форму до початкового виду. Мета такої ретрансляції сигналів складається в збільшенні довжини мережі (рис. 7.1).

Рисунок 7.1

 

Однак часто репітери виконують і деякі інші функції, наприклад, гальванічне розв’язування з’єднувальних сегментів.

І репітери, і трансивери не виконують ніякої інформаційної обробки сигналов, які через них проходять.

7.1.4 Концентратори (hub) – служать для об’єднання в одну мережу декількох сегментів.

Концентратори разом з МА і кабельною системою представляють той мінімум обладнання, за допомогою якого можна створювати локальні мережі. Така мережа буде представляти собою загальне розподілене середовище. При цьому мережа не може бути достатньо великою, так як у протилежному випадку знижується продуктивність мережі. Тому концентратори і МА дозволяють будувати невеликі базові фрагменти мереж, які потім повинні об’єднуватися один з одним за допомогою мостів, комутаторів і маршрутизаторів.

Основна функція концентратора – це повторення кадру на всіх портах (стандарт Ethernet) або тільки на деяких портах у відповідності до алгоритму, який визначається відповідним стандартом.

7.1.5 Комутатори або перемикачі, вони ж комутуючі концентратори (Switched Hubs), дозволяють розділити єдину мережу на декілька мереж для збільшення допустимого розміру мережі або для зниження навантаження (трафіка) в окремих частинах мережі. Вони передають із одного сегмента мережі в інший сегмент не всі пакети, а тільки ті, які дійсно адресовані комп’ютерам із іншого сегмента. При цьому сам пакет комутатором не приймається. Це приводить до зниження інтенсивності обміну в мережі в результаті розділення навантаження, так як кожний сегмент працює тільки зі своїми пакетами.

7.1.6 Мости, маршрутизатори і шлюзи служать для об’єднання в єдину мережу декількох різнорідних мереж з різними протоколами обміну нижнього рівня, в тому числі, з різними форматами пакетів, різними методами кодування, різною швидкістю передавання тощо. Тобто забезпечується «прозорість» мережі для протоколів високого рівня.

Ці пристрої значно складніші концентраторів, так як від них потребується достатньо складна обробка інформації. Реалізуються вони на базі комп’ютерів, які підключені до мережі за допомогою МА. По суті, це спеціалізовані абоненти (вузли) мережі.

7.1.6.1 Мости служать для об’єднання мереж з різними стандартами обміну (наприклад, Ethernet та Arcnet) або декількох сегментів (частин) однієї і тієї ж мережі (рис. 7.2, 7.3).

Рисунок 7.2

 

Рисунок 7.3

 

У другому випадку міст служить тільки для розділення навантажень сегментів, підвищуючи тим самим продуктивність мережі в цілому.

7.1.6.2 Маршрутизатори. Їх головна задача – вибір для кожного пакета оптимального маршрута. Вони використовуються, як правило, в складних розгалуджених мережах, які мають декілька маршрутів між абонентами.

Маршрутизатори не перетворюють протоколи нижніх рівнів, тому вони з’єднують тільки сегменти одноімених мереж.

7.1.6.3 Шлюзы – це пристрої для з’єднання зовсім різних мереж з протоколами, які дуже відрізняються.

7.1.7 Для забезпечення нормального проходження сигналу по „довгій” лінії без відбиттів і викривлень використовується узгодження електричних ліній зв’язку.

Лінія рахується „довгою” у двох випадках:

1) коли довжина лінії співрозмірна чи більша довжини хвилі найбільш високочастотної складової спектру сигналу;

2) коли t_л >0,1t_ф,

де t_л – затримка сигналу лінією;

t_ф – тривалість фронту імпульса.

Принцип узгодження простий: на кінцях кабелю необхідно установити узгоджуючі резистори (термінатори) з опором, який рівний хвильовому опору кабелю, що використовується.

 

Приклад виконання розділу

 

Тип мережевого обладнання визначається видом ЛОМ та її розмірами. Відповідним напрацюванням для вибору обладнання є складена в попередньому розділі структурна схема мережі.

Апаратні засоби включають в себе кабель, роз’єми, термінатори, трансивери і трансиверні кабелі, комутатор, джерело безперебійного живлення та шлюз.

Для з’єднання частин товстого коаксіального кабелю та приєднання до нього термінаторів використовують роз’єми N – типу (рис. 7.4, 7.5).

Рисунок 7.4

Рисунок 7.5

 

Два куски товстого кабелю можуть з’єднуватись за допомогою роз’ємів N – типу та Barrel – з’єднувачів (рис.7.6).

Рисунок 7.6

 

Для кожного з трьох сегментів потрібно використовувати один кусок кабелю. Можливо брати декілька кусків, але при цьому вони повинні бути із однієї партії одного виробника, щоб звести до мінімуму можливі неоднорідності на стиках і відповідно зменшити викривлення сигналів. Але в даному проекті при невеликій кількості робочих станцій та невеликій довжині сегментів потрібно обійтись одним куском кабелю в кожному сегменті.

На обох кінцях кожного сегменту повинні бути встановлені 50 –омні термінатори N – типу, один із яких потрібно заземлити.

Товстий кабель не підводять безпосередньо до комп’ютерів мережі. Для цього використовуються спеціальні трансивери (вони ж MAU –Medium Attachment Unit – пристрій приєднання до середовища). Трансивер встановлюється безпосередньо на коаксіальному кабелі і з’єднується з адаптером трансиверним кабелем. Трансивери приєднуються до кабелю частіше всього за допомогою спеціальних з’єднувачів (виробник – корпорація АМР), які не потребують розрізання кабелю, а просто проколюють його оболонку та ізоляцію і забезпечують електричне з’єднання з центральною жилою та опліткою, а також механічне кріплення. Ці з’єднувачі носять назву “вампірів” (рис. 7.7).

Рисунок 7.7

 

Інший тип з’єднувачів потребує розрізання кабелю і встановлення його на два кінці з’єднувачів. Це значно складніше і тому цей тип з’єднувачів менш популярний.

Трансиверний кабель вміщує чотири екранованих скручених пари. Його довжина може досягати 50 метрів. На кінцях трансиверного кабелю встановлюються 15 контактні з’єднувачі DIX. Трансивер живиться від внутрішнього джерела живлення комп’ютера.

Мінімальна відстань між точками підключення трансиверів до кабелю становить 2,5 м.

На попередньому рисунці представлений мінімальний набір обладнання для односегментної мережі. Розробляєма мережа має три сегменти, а також зв’язок з глобальною мережею Internet. Це потребує додатковою обладнання.

7.2.1 Комутатор. Дозволяє розділити єдину мережу на декілька мереж для збільшення допустимого розміру мережі або для зниження навантаження (трафіка) в окремих частинах мережі. В даному проекті це можливість розширення мережі та врахування того фактору, що обмін інформацією проходить в межах трьох підрозділів фірми, а значить це краще робити в межах трьох сегментів.

Комутатори в реальному темпі проходження бітів розпізнають адресу приймача пакету і приймають рішення про те, чи потрібно цей пакет переправляти, і якщо потрібно, то кому. Ніякої обробки пакетів не виконується, тому комутатори практично не уповільнюють обміну по мережі.

Колізії комутатором не ретранслюються, що вигідно відрізняє його від концентратора.

Головне правило про розбитті мережі на сегменти з використанням комутатора – це “правило 80/20“, при виконанні якого комутатор працює ефективно. Згідно цьому правилу, потрібно забезпечити, щоб не менше 80% всіх передач проходило в межах одного сегмента. І тільки до 20% передач може проходити через комутатор.

Можна говорити про виконання цього правила в проекті, так як робочі станції сегментів згруповані по виробничій ознаці – це окремі підрозділи виробничої фірми.

7.2.2 Сервери. Їх два, один – для підключення до глобальної мережі, другий – для створення загальної бази даних.

Таке використання серверів дозволяє мати доступ до Інтернету та електронної пошти, не ускладнюючи склад мережі.

Загальна база даних не є оперативною, звертання до неї робочих станцій не дуже часте, тому використання одного сервера для таких цілей економічно виправдане.

7.2.3 Принтери розташовані на кожному із трьох поверхів і є власністю підрозділів. Вони можуть управлятись будь – якою робочою станцією поверхів через комп’ютер, до якого вони підключені.

7.2.4 Джерело гарантованого живлення дозволяє при відсутності напруги в системі електропостачання працювати в автономному режимі на сервері, виходячи в Інтернет, одержувати інформацію по електронній пошті і, при необхідності, направляти її на інший сервер в базу даних.

7.2.5 Для з’єднання розроблямої локальної мережі з глобальною мережею використовується шлюз. Це пристрій для з’єднання різних мереж з протоколами, які сильно відрізняться, що ми маємо в даному випадку.