Общие сведения о локальных сетях на базе технологии Ethernet.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
По выполнению курсовых проектов по дисциплине
«ОРГАНИЗАЦИЯ, ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ»
Улан-Удэ – 2011
Проектирование компьютерных сетей Ethternet: Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 230111 ― Компьютерные сети.
В методических указаниях даются краткие сведения о проектировании компьютерных сетей, материалы по структурированной кабельной системе, приведен пример проектирования.
Составитель: Литвинова М.А.
Рецензент:
Оглавление
1.Общие указания по выбору варианта и оформлению курсового проекта ……... 4
2. Примерное техническое задание. ............................................................................. 5
3. Состав проекта. .......................................................................................................... 6
4.1. Структурированная кабельная система (СКС) .................................................... 6
Приложение 1 ............................................................................................................... 12
Приложение 3 ............................................................................................................... 13
Приложение 4 ............................................................................................................... 14
4.2. Общие сведения о локальных сетях на базе технологии Ethernet. .................. 15
Таблица 1 Разновидности Ethernet и их физические характеристики .................... 23
5. Методика расчёта и проектирования сети Ethernet. ............................................. 24
Таблица 2 Технологии локальных сетей ................................................................... 26
Таблица 3 Сетевые задачи, используемые в современных локальных сетях ........ 28
6. Перечень нормативных документов регламентирующих параметры ЛВС. ...... 34
7. Список литературы. .............................................................................................. 37
Общие указания по выбору варианта и оформлению курсового проекта
Курсовой проект выполняется в первом семестре 3-го курса.
Целью курсового проекта является расчёт топологии и конфигурации локальной вычислительной сети (ЛВС), разработка эскизного проекта. В качестве номера варианта задания студент берет свой шифр. Задание на курсовой проект генерируется с помощью программы, которую можно получить при выполнении лабораторных работ по дисциплине "Организация, принципы построения и функционирования компьютерных сетей".
Типовое задание на курсовой проект включает:
• план и размеры помещений для размещения ЛВС;
• число рабочих станций в каждом помещении;
• техническое задание
Оформление курсового проекта - на листах формата А4, объем пояснительной записки 25 - 35 страниц. Титульный лист оформляется в соответствии с общепринятыми требованиями. В начале пояснительной записки должно быть подшито техническое задание, в конце приводится список литературы. 4
Примерное техническое задание.
| СОГЛАСОВАНО: Главный инженер | УТВЕРЖДАЮ: Генеральный директор |
| ОАО "Предприятие" | ОАО "Предприятие" |
| ______________А.В. Петров | _____________А.А.Иванов |
| "___"______________2011г. | "___"______________2011г. |
Техническое задание
на проект создания вычислительной сети
в здании заводоуправления ОАО "Предприятие"
Улан-Удэ,
Состав проекта
Исполнитель представляет Заказчику проектную документацию для создания вычислительной сети (ВС) в здании заводоуправления ОАО "Предприятие".
ВС включает в себя следующие системы:
· структурированную кабельную систему (СКС) для локальной вычислительной сети (ЛВС);
· активное сетевое оборудование.
1.1. Структурированная кабельная система (СКС)
1.1.1. Цель создания СКС
Назначение СКС – надежное обеспечение на физическом уровне высокоскоростной передачи сигналов сетевого оборудования.
Основные цели монтажа СКС:
Создать единую среду информационной передачи данных всей организации;
Обеспечить надежную работу СКС на весь период эксплуатации;
Снизить эксплуатационные затраты и время на техническое обслуживание кабельной системы.
1.1.2. Характеристики объекта проведения монтажных работ
Объект – четырехэтажное здание. Несущие конструкции и перекрытия железобетонные. Межкомнатные перегородки кирпичные. Высота потолков разная на каждом этаже (2,7 – 3,85м). Более подробная информация о состоянии объекта прилагается в файлах с поэтажными схемами (Приложение 1, 2).
1.1.3. Основные требования к техническим решениям
Создаваемая система должна поддерживать широкий диапазон приложений и создаваться без предварительного знания тех приложений, которые могут быть использованы в будущем. Все расчеты выполняются в соответствии с поэтажными планами (Приложение 2) и Таблицей размещения рабочих мест (Приложение 3).
Кабельная система должна соответствовать требованиям международного стандарта ISO 11801 на структурированные кабельные системы (СКС).
В СКС входят следующие подсистемы:
1.1.3.1.Подсистема рабочего места
Рабочее место служит интерфейсом между горизонтальной кабельной подсистемой и активным оборудованием конечного пользователя. Общее количество рабочих мест в здании – 458
Одно рабочее место состоит:
Розетка RJ-45 для подключения к компьютерной сети
Розетка RJ-45 для подключения к телефонной сети
Розетки электропитания (требования по данному пункту изложены в разделе «Система электропитания рабочих мест пользователей»)
Для подключения рабочих станций к СКС индивидуальные рабочие места укомплектовать коммутационными шнурами (патч-кордами) категории не ниже 5e длиной 3 м, оконцованные с двух сторон вилками RJ-45.
1.1.3.2.Кабельная подсистема
Кабельная система должна иметь конфигурацию «звезда». Максимальная протяженность любого кабельного сегмента не превышает 90 м вне зависимости от типа передающей среды. Разводка от коммутационного шкафа к каждой телекоммуникационной розетке выполняется отдельным четырехпарным кабелем типа «витая пара», характеристики которого соответствуют не ниже категории 5e.
1.1.3.3.Система кабельных каналов
Кабельные каналы должны соответствовать международным кабельным стандартам, руководствам по инсталляции СКС и методам построения телекоммуникационных распределительных систем. Сечения кабельных трасс должны быть выбраны с учетом 30% запаса на развитие и переконфигурацию кабельной системы исходя из максимального количества рабочих мест (1 рабочее место на 6 м 2) с учетом связей с кроссовой АТС (см. п.1.1.3.5. и Приложение 3).
В системе кабельных каналов выделяются следующие подсистемы:
Трассы прокладки кабелей в пределах рабочих помещений.
Прокладываются в коробах по всему, если возможно, периметру помещения (в большом количестве комнат, по стене, выходящей в коридор смонтированы неразъемные шкафы до потолка) на уровне рабочей поверхности стола. Соответственно информационные и силовые розетки монтируются в пластиковые монтажные рамки, которые могут быть установлены в эти короба. В помещениях, где предъявляются повышенные требования к дизайну, возможны другие решения. Список этих помещений в Приложении 4.
Трассы прокладки кабелей по коридорам этажей.
По коридору основной поток кабелей в металлическом лотке.
Вертикальные кабельные трассы.
Особые условия:
На 1 этаже в комнате 1-05 монтаж СКС не производится, однако сечение лотка (короба) на этаже должно быть выбрано с учетом будущего подключения этой комнаты.
На 2 этаже в осях 19 – 22 комната [2] будет перестроена и разделена на части. Поэтому подключение рабочего места в комнате [1] должно быть выполнено без короба, однако сечение лотка на остальной части этажа должно быть выбрано с учетом будущего подключения этой комнаты (ком. [2], максимальное количество раб. мест - 36).
На 3 этаже в комнате 3-26 монтаж СКС не производится, однако сечение лотка на этаже должно быть выбрано с учетом будущего подключения этих комнат.
1.1.3.4.Коммутационная (кроссовая)
Расположение коммутационных шкафов (стоек) выбрать исходя из требований п. 1.1.3.2. Наиболее приемлемым вариантом является размещение основного коммутационного узла в комнате 3-15 и дополнительного в комнате 3-04. Однако Исполнитель может предложить и другие варианты расположения. При оборудовании стойки (шкафа) необходимо:
Со стороны центра коммутации информационная («компьютерная») часть кабельной системы завершается кроссовым полем ЛВС, состоящим из 24 или 48-портовых коммутационных панелей RJ-45, смонтированных в отдельной стойке (блоке стоек) из расчета общего количества рабочих мест - 458. Коммутационные панели должны быть сгруппированы поэтажно.
Для монтажа активного сетевого оборудования и серверов предусмотреть отдельную стойку (шкаф).
Предусмотреть по возможности резерв места для возможного увеличения количества рабочих мест. Предоставить схему расположения оборудования по коммутационным шкафам.
Все кросса СКС должны быть укомплектованы необходимым количеством вертикальных и горизонтальных органайзеров.
1.1.3.5. Связь с кроссовым залом АТС
Для обеспечения подключения информационных портов СКС к телефонной системе здания от каждого центра коммутации до кроссового зала АТС (комната [3], 1 этаж) должно быть проложено необходимое количество 100 парной витой пары 3 категории исходя из условий:
· количество пар из расчета максимального количества рабочих мест – 458.
· в кроссовом зале АТС устанавливается шкаф с кроссом типа KRONE.
· коммутация между панелями телефонной системы и панелями горизонтальной СКС производится шнурами с разъемами RJ45-RJ45.
1.1.3.6. Связь с другими зданиями
Связь со зданием вычислительного центра.
Должна быть использована существующая оптоволоконная линия (AMP 62,5/125; 4 жилы; длина – 234 метра) между зданиями ЗУ и ВЦ. Вводная коробка AMP расположена в комнате 3-29 на 3 этаже (см. Приложение 2 лист 3). Необходимо перейти от применяемого в настоящее время стандарта 100BASE-FX на стандарт 1000BASE-SX либо 1000BASE-LH. Допускается связь между оптоволоконной линией и центром коммутации по 1000BASE-T.
1.2 Активное оборудование
Активное сетевое оборудование, должно удовлетворять требованиям стандарта IEEE 802.3 на локальные вычислительные сети технологии FastEthernet производительностью 100 Мбит/с и на GigabitEthernet производительностью 1000 Мбит/с.
Требования к активному сетевому оборудованию:
a) поддержка стандартных сетевых протоколов и технологий:
· Ethernet: IEEE 802.3, 10BaseT,
· Fast Ethernet: IEEE 802.3u, 100BaseTX,
· Gigabit Ethernet: IEEE 802.3z, IEEE 802.3x, IEEE 802.3ab,
· 1000BaseTX,
· VLAN Trunking/Tagging: IEEE 802.1Q,
· Spanning-Tree Protocol: IEEE 802.1D;
b) подключение рабочих станций к сети по технологии коммутируемого FastEthernet;
c)подключение серверов по технологии Gigabit Ethernet;
d) подключение этажных центров коммутации к магистрали по каналам GigabitEthernet с возможностью объединения нескольких каналов;
e)управляемость по протоколам:
· Simple Network Management Protocol (SNMP),
· Management Information Base (MIB),
· Remote Monitoring (RMON),
· расширяемость;
f) возможность установки приоритетов и контроль полосы пропускания различного сетевого трафика для обеспечения бесперебойной работы видеоконференций и других мультисервисных приложений, чувствительных к временным задержкам;
g) поддержку программных систем централизованного администрирования сети, протокола SNMP, RMON и функционально подобных ему.
Спецификация на активное оборудование должна быть представлена отдельно. Предусмотреть по возможности 15-25 % запас сетевых портов, для подключения дополнительного оборудования и пользователей.
1.3 Документы, составляющие проектную документацию.
Проектная документация, которую представляет Исполнитель, включает следующие документы:
· описание технического решения и эскиз СКС вычислительной сети с графическим оформлением от руки;
· спецификации активного оборудования, необходимого для реализации проекта;
· расчеты, характеризующие стоимость активного оборудования проекта, в действующих ценах (факультативно);
Приложения:
1. Описание здания заводоуправления – 1 лист
2. Схема размещения рабочих мест в здании ЗУ – 1 лист
3. Таблица размещения рабочих мест – 1 лист
4. Список помещений с повышенными требованиями к дизайну – 1 лист
Приложение 1
к техническому заданию
Описание здания заводоуправления
1. Здание четырехэтажное. Форма здания – несимметричная, Т-образная. Габарит здания 105 х 80 метров. Несущие конструкции и перекрытия железобетонные. Межкомнатные перегородки кирпичные.
2. Высота потолков разная - от 2,72 до 3,85 метров. Потолок коридора между колоннами 4 - 23 представляет собой вентиляционный короб (бетонная плита толщиной ~ 30 мм армированная металлической сеткой), поэтому высота потолка в коридоре ниже, чем в комнатах, на 300…400 мм.
3. На 3 и 4 этаже в стенах коридора имеются многочисленные выемки глубиной до 200 мм.
4. Комнаты [25] на 1 и 2 этажах здания являются 2-х этажной пристройкой на отдельном фундаменте, толщина стены ~ 1000 – 1200 мм (пустотелая).
5. Существует комплекс вертикальных телефонных шахт (внутреннее сечение ~ 500х600 мм), имеющих дверцы (~ 600х700 мм) на каждом этаже. Привязка шахт к колоннам здания с точностью ±1 м.
Поэтажный план здания. Чертеж.
Приложение 3
к техническому заданию
Таблица размещения рабочих мест
| Этаж | Количество, шт. | |||||
| 1 центр коммутации (к. 315) | 2 центр коммутации (к. 304) | Итого: | ||||
| Подключаемых р.м. | Всего р.м. | Подключаемых р.м. | Всего р.м. | Подключаемых р.м. | Всего р.м. | |
| Итого: |
Приложение 4
к техническому заданию
Список помещений с повышенными требованиями к дизайну
| № п/п | № комнаты | Этаж | Примечание |
| 2-10 | Стеновые панели | ||
| [25] | Стеновые панели – темное полированное дерево | ||
| 2-01 | Стеновые панели – темное полированное дерево | ||
| 2-04 | Стеновые панели – светлое полированное дерево | ||
| 2-02 | Стеновые панели – светлое полированное дерево | ||
| 3-16 | Стеновые панели | ||
По каждой комнате принятие решения по дизайну – после осмотра помещений специалистами Исполнителя.
Общие сведения о локальных сетях на базе технологии Ethernet.
В данном разделе описана технология Ethernet – наиболее распространенная технология современных локальных сетей.
4.2.1. Классификация и характеристики локальных сетей
Локальные вычислительные сети (ЛВС, LAN) – это распределенные вычислительные системы, объединяющие компьютеры, находящиеся в пределах одного или нескольких зданий. Узлы локальной сети находятся, как правило, в пределах 3 км.
Локальные сети классифицируются, прежде всего, по протоколам 1 и 2 уровней OSI, то есть, по технологии используемого сетевого оборудования: Ethernet, Token Ring, FDDI, AppleTalk.
По масштабам и иерархии построения различают:
a) сети рабочих групп (5-20 станций);
b) сети отделов (20-100 станций);
c) сети предприятий (корпоративные сети).
Последние часто имеют развернутую структуру сетевых служб и по географии иногда выходят за рамки локальных сетей, образуя кампусные сети, сети с удаленным доступом, а также сети других масштабов, вплоть до корпоративных частных глобальных сетей. Количество станций в корпоративных сетях варьируется в широких пределах: от 20 компьютеров до десятков тысяч.
Одной из главных характеристик локальных сетей, как и остальных видов компьютерных сетей, являются их пропускные способности, диапазоны которых приведены в таблице выше.
4.2.2. Основы технологии Ethernet. Физическая и логическая топологии
Для понимания принципов Ethernet необходимо общее представление о принципах работы компьютерных сетей и разбиения задачи сетевой связи на уровни, изложенных выше.
Ethernet в переводе с английского означает «Эфирная сеть». Предшественницей этой технологии была система радиосвязи для разбросанных по Гавайскому архипелагу станций под названием ALOHA. Основываясь на принципах, заложенных в ALOHA, компания Xerox построила свою собственную кабельную сеть с пропускной способностью 2,94 Мбит/с для связи максимум 100 компьютеров. Проект оказался настолько успешным, что Xerox совместно с DEC и Intel разработала затем спецификацию для Ethernet на 10 Мбит/с. Позднее эта спецификация легла в основу международного стандарта IEEE 802.3.
В настоящее время термин Ethernet используется для описания всех локальных сетей, использующих метод коллективного доступа к среде передачи данных с опознанием несущей и обнаружением коллизий. Перед тем, как описать этот метод, введем понятие логической топологии сети.
Физическая топология сети – это реальное соединение ее узлов и линий связи. Физическая топология может отличаться от логической. Поясним разницу.
Первые сети Ethernet строили на основе коаксиального кабеля и имели физическую топологию «шина». Современные локальные сети Ethernet и Fast Ethernet строятся на основе витой пары и концентраторов (коммутаторов) по физическим топологиям «звезда» и «дерево». Осталась также обратная совместимость с сетями Ethernet на коаксиале, такие смешанные сети строятся по комбинированной топологии.
Логическая топология – это схема соединения, связанная с методом доступа к передающей среде. Поскольку при технологии Ethernet все компьютеры локальной сети имеют возможность одновременного доступа к передающей среде, логическая топология является «шиной». Несмотря на изменение физической топологии в Fast Ethernet, при этом не изменился метод доступа к среде, следовательно, логическая топология также не изменилась.
Для более глубокого понимания смысла логической топологии приведем характерный пример из технологии Token Ring. Тут напротив, используется логическая топология «кольцо», при которой станции сети имеют строго поочередный доступ к передающей среде, независимо от физической топологии сети, которая может быть как кольцом, так и шиной.
4.2.3. Метод коллективного доступа с опознанием несущей и обнаружением коллизий
В Ethernet все компьютеры сети имеют возможность одновременно получать данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину. Кабель, к которому подключены все компьютеры, работает в режиме коллективного доступа. В конкретный момент времени передавать данные на общую шину может только один компьютер в сети. При этом все компьютеры сети обладают равными правами доступа к среде. Чтобы упорядочить доступ компьютеров к общей шине, используется метод коллективного доступа с опознанием несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD). Опишем этот метод.
Первая часть данного метода описывает принцип коллективного доступа к среде передачи данных.
Когда какая-либо станция А в Ethernet хочет передать кадр станции Б, она пытается вначале определить, что никакая другая станция в это время ничего не передает. В стандарте Ethernet признаком свободной линии является «тишина», то есть напряжение 0 В. В стандарте Fast Ethernet признаком свободного состояния среды является не отсутствие сигналов на шине, а передача по ней специального Idle-символа. Если рабочая станция обнаруживает несущий сигнал, то для нее это является признаком занятости шины и передача данных откладывается, то есть станция переходит в режим ожидания.
В случае если кабель свободен, станция начинает передачу немедленно. По окончании передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать паузу, называемую межкадровым интервалом (Inter Packet Gap, IPG). Эта пауза необходима для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние и для обеспечения равных прав всем станциям на передачу данных, то есть для предотвращения монопольного захвата одной станцией общей шины. По окончании паузы станции сети определяют среду как свободную и могут снова начать передачу данных.
Длительность межкадрового интервала для 10-мегабитного Ethernet составляет 9,6 мкс, а для 100-мегабитного Fast Ethernet – в 10 раз меньше, то есть 0,96 мкс. Межкадровый интервал равен времени, необходимому для передачи 12 байт или 96 бит. Если определить в качестве единицы измерения временного интервала время, необходимое для передачи одного бита — битовый интервал (bt), то межкадровый интервал равен 96 bt. Такой способ определения временных интервалов не зависит от скорости передачи данных и часто используется в стандарте Ethernet.
Вторая часть метода описывает способ разрешения конфликтов, возникающих в разделяемой среде передачи. Если две станции начинают передачу одновременно, то происходит конфликт (коллизия). Все узлы сети должны быть способны распознать возникающую коллизию. Четкое распознавание коллизий всеми станциями сети является необходимым условием корректной работы сети Ethernet. Если какая-либо передающая станция не распознает коллизию и решит, что кадр данных передан ею верно, то этот кадр будет утерян. Из-за наложения сигналов при коллизии информация кадра исказится, и он будет отбракован принимающей станцией из-за несовпадения контрольной суммы.
Искаженная информация будет повторно передана каким-либо протоколом верхнего уровня, например транспортным или прикладным, работающим с установлением соединения. Но повторная передача сообщения протоколами верхних уровней произойдет через значительно более длительный интервал времени по сравнению с микросекундными интервалами, которыми оперирует протокол Ethernet. Поэтому если коллизии не будут надежно распознаваться узлами сети Ethernet, то это приведет к заметному снижению полезной пропускной способности данной сети.
Для того чтобы иметь возможность распознать коллизию, каждая станция прослушивает сеть во время и после передачи кадра. Обнаружение коллизии основано на сравнении посылаемого станцией сигнала и регистрируемого сигнала. Если регистрируемый сигнал отличается от передаваемого, то станция определяет эту ситуацию как коллизию.
Пусть первая станция, решив, что шина свободна, начинает передачу кадра. До самой удаленной от нее второй станции этот кадр дойдет не мгновенно, а через некоторый промежуток времени t. Если немного раньше вторая станция, также решит, что шина свободна, и начинает передачу своего кадра, то возникает коллизия. Искаженная информация дойдет обратно до первой станции также через время t. Поэтому коллизия будет обнаружена первой станцией через время 2t после начала передачи ею кадра.
Данная характеристика – время разрешения конфликта (время двойного оборота) – имеет огромное значение для эффективности протокола, в частности во многом именно она определяет ограничения на максимальный диаметр сети Ethernet и количество концентраторов на пути распространения сигнала.
Обнаружение коллизии должно произойти до окончания передачи кадра. Отсюда получается простое соотношение между временем, необходимым для передачи кадра минимальной длины Tmin и задержкой сигнала при распространении в сети: Tmin 2 t, где t – время распространения сигнала по сети Ethernet.
Алгоритм отката.
После возникновения коллизии станция, ее обнаружившая, делает паузу, после которой предпринимает следующую попытку передать кадр. Пауза Δt после коллизии является случайной и выбирается по следующему правилу:
Δt = L · τ , где
τ – интервал отсрочки равный 512 bt, что при скорости 100 Мбит/с составит 5,12 мкс.
L – целое случайное число, выбранное из диапазона [0; 2N].
N – номер повторной попытки передачи данного кадра.
После первой попытки пауза может либо отсутствовать, либо составлять один или два интервала отсрочки. После второй попытки пауза может либо отсутствовать, либо быть равной одному, двум, трем или четырем интервалам отсрочки и т.д. После 10-й попытки интервал, из которого выбирается пауза, не увеличивается. Таким образом, после десятой попытки передачи кадра случайная пауза может принимать значения от 0 до 1024·512 bt = 524288 bt. Для Ethernet и Fast Ethernet это соответствует временному диапазону от 0 до 52,4 мс и 5,24 мс соответственно.
Передатчик предпринимает всего 16 последовательных попыток передачи кадра. После 16 конфликтов контроллер отказывается от дальнейших попыток передать кадр и сообщает об этом компьютеру. Все дальнейшие действия по исправлению ситуации должны осуществляться высокоуровневыми протоколами.
Такой алгоритм позволяет разрешить коллизии, когда конфликтующих станций немного, а также ликвидировать их за приемлемое время, когда множество станций пытается передавать одновременно.
4.2.4. Формат кадра Ethernet
Максимальный размер кадра Ethernet составляет 1526 байт (12208 бит), а минимальный – 72 байт (576 бит). При частоте передачи 10 МГц время передачи пакета минимальной длины составляет 57,6 мс. Это время несколько больше, чем удвоенное время распространения сигнала, равное 51,2 мс, следовательно условие выполняется. Последняя цифра получена исходя из максимально допустимого в Ethernet расстояния между узлами в 2500 м.
Каждый кадр начинается с преамбулы длиной 7 байт, причем каждый байт преамбулы представляет собой чередующуюся последовательность единиц и нулей. Преамбула позволяет принимающей стороне подстроиться под передающую станцию, т. е. синхронизироваться с ней. Следом за преамбулой идет стартовый байт (10101011), сигнализирующий о начале кадра.
| Байты | 0-1500 | ||||||
| Поле | Преамбула | Начало кадра | Адрес получателя | Адрес отправителя | Длина поля данных | Данные | Контрольная сумма |
Рис. 1. Формат кадра Ethernet.
Далее кадр содержит два 6-байтных поля адреса – получателя и отправителя. Если сетевая плата Ethernet определяет, что адрес получателя совпадает с ее собственным, то, считав кадр, она передает его для дальнейшей обработки на более высокие уровни. Если адреса не совпадают, то кадр игнорируется. Адреса Ethernet могут быть обычными, групповыми и широковещательными. Если все биты адреса равны единице, то это широковещательный адрес, и такой пакет предназначен всем станциям.
Поле длины кадра состоит из двух байтов и определяет длину поля данных (от 0 до 1500 бит). Однако, ввиду ограничений на минимальную длину кадра, поле данных не может быть короче 46 байт. Если же объем передаваемых данных меньше, то поле данных дополняется заполняющими битами.
Заканчивается кадр концевиком – контрольной последовательностью. Она служит для проверки кадра на наличие ошибок.
4.2.5. Физическая и логическая сегментация Ethernet с помощью повторителей и мостов.
Физическим сегментом Ethernet называется отрезок витой пары, соединяющий 2 узла сети при топологии «звезда» и «дерево» или коаксиального кабеля, соединяющей несколько узлов при топологии «шина».
В сетях Ethernet, построенных на топологии «звезда» и «дерево», в качестве промежуточного узла применяются концентраторы и коммутаторы. Сигнал, пришедший на один из 2 портов повторителя (или его многопортового аналога – концентратора), копируется им на все остальные порты. Повторитель служит для удлинения линии связи, усиления и улучшения качества сигнала. Концентратор дополнительно служит для объединения нескольких (обычно 8, 16, 24 или 32) станций по топологии «звезда». Концентраторы передают любой сигнал, в том числе и коллизии. При этом они вносят задержку при передаче, поэтому количество концентраторов в сети Ethernet ограничено (см. табл. 1 ниже).
Мост (или его усовершенствованный вариант – коммутатор), в отличие от концентратора, не просто усиливает поступивший сигнал, а считывает адрес станции-отправителя и заносит его в свою оперативную память, запоминая, с какого порта поступил кадр. При поступлении некоторого другого кадра в адрес этой станции коммутатор не отправляет его не на все порты, а только на тот, где, по его сведениям, находится данная станция. Коммутаторы делят сеть Ethernet на логические сегменты. Логический сегмент Ethernet – это участок сети, ограниченный портом коммутатора с одной стороны и сетевыми картами станций с другой. Внутри логического сегмента возможно наличие концентраторов.
Коллизии распространяются только в пределах одного логического сегмента, поэтому он называется также доменом коллизий. Поскольку ограничения на диаметр сети Ethernet и количество концентраторов обусловлены максимальным временем двойного оборота сигнала и необходимостью распознавания конфликта, в сетях Ethernet, построенных на коммутаторах, такого ограничения нет. Так как цена на коммутаторы в последнее время значительно упала, концентраторы используются всё меньше.
4.2.6. Развитие спецификации Ethernet
Технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet являются дальнейшим развитием Ethernet. Сети Fast Ethernet имеют номинальную пропускную способность в полудуплексном режиме 100 Мбит/с, сети Gigabit Ethernet – 1 Гбит/с. В полнодуплексном режиме при использовании двух пар проводов эти значению удваиваются.
Fast Ethernet и Gigabit Ethernet имеют другое коммуникационное оборудование, сетевые карты, но часто обратно совместимы с Ethernet. Качественные принципы работы Fast и Gigabit Ethernet в общих чертах сходны с Ethernet, различия в основном в количественных характеристиках.
В таблице 1 приведены физические характеристики различных спецификаций Ethernet.
Таблица 1. Разновидности Ethernet и их физические характеристики
| Стандарт | Физическая спецификация | Кабели, разъемы | Ограничения на длину физ. сегмента, м | Макс. число повторителей | макс. число станций | сети, м | |||||||||
| Ethernet (IEEE 802.3i) | 10Base5 (Thicknet) | Толстый коаксиал RG-8/11, разъемы AUI | 500 min 2,5 м | 4 (2 сегмента без узлов) | |||||||||||
| 10Base2 (Cheapernet) | Тонкий коаксиал RG-58A/U, разъемы BNC | 185 (200) min 0,5 м | |||||||||||||
| 10BaseTX | 2ВП UTP3-4-5, RJ-45 | ||||||||||||||
| 10BaseF | ОМ ОВ / ММ ОВ 62.5, разъемы ST | 1000/5000 | - | 1000/ 5000 | |||||||||||
| Fast Ethernet (IEEE 802.3u) | 100BaseTX | 2ВП UTP, STP Type 1, разъемы RJ-45 | 1 класса I / 2 класса II (кабель между повторит. – до 5 м) | 200-320 | |||||||||||
| 100BaseFX | ММ ОВ 62.5, 125 мкм, разъемы ST, SC | 160 (rep) / 412 (полудуплекс)/ 2000 (полнодуплексн.) | |||||||||||||
| 100BaseT4 | 4ВП UTP3-4-5, RJ-45 | ||||||||||||||
| Gigabit Ethernet (802.3z) | 1000BaseLX | ММ ОВ / ОМ ОВ, разъемы ST, SC | 316 (550/3000) | - | 550/ 3000 | ||||||||||
| 1000BaseSX | ММ ОВ 62.5/50 мкм разъемы ST, SC | 275 (300/550) | - | 300/ 550 | |||||||||||
| 1000BaseCX | коаксиал, (ВП STP), RJ-45 | - | |||||||||||||
| (802.3ab) | 1000BaseT | ВП STP5-6 RJ-45 | - | ||||||||||||
Условные сокращения:
2ВП – 2-жильная,
4ВП – 4-жильная витая пара;
ОВ – оптоволокно,
ММ – многомодовое,
ОМ – одномодовое.
5. Методика расчёта и проектирования сети Ethernet.
Целью курсового проектирования является расчет технических характеристик локальной сети, определение аппаратных и программных средств комплектации локальной вычислительной сети (ЛВС) предприятия, размещение узлов сети и каналов сетевой связи, расчет экономических характеристик корпоративной локальной сети.
Исходными данными для проектирования сети является техническое задание которое включает в себя:
· перечень необходимых задач и служб, выполняющихся в сети;
· количество и расположение компьютеров – рабочих станций и серверов;
· план помещений, в которых необходимо построить локальную сеть;
· дополнительные технические, экономические и эксплуатационные требования.
При проектировании выполняются следующие задачи:
1) выбор сетевой технологии (технологий);
2) расчет и планирование среднего трафика и коэффициента использования сети;
3) выбор топологии сетевых соединений;
4) определение перечня необходимого сетевого оборудования и типа кабельной системы;
5) разработка схемы кабельной разводки и размещения рабочих станций и серверов;
6) выбор и определение перечня используемого сетевого программного обеспечения и протоколов;
7) расчет стоимости внедрения локальной сети и экономического эффекта ее эксплуатации.
Ниже приведен порядок проектирования ЛВС.