32
Рисунок 2.2 – Шина
«Шина» - в данном способе все ПК подключены к единственной
линии коаксиальному кабелю.
Достоинства:
Все компьютеры равноправны;
Выход из строя одного узла не оказывает влияния на
остальные;
Расход кабеля существенно уменьшен.
Недостатки:
Недостаточная надежность сети из-за проблем с разъемами
кабеля;
Низкая производительность (10Mbit/s);
Длина линии связи ограничена;
Устаревшая технология.
Рисунок 2.3 - Кольцо
33
«Кольцо» - тип соединения рабочего узла с двумя другими, от
одного из них принимаются данные, а второму передаются.
Достоинства [40]:
Быстрое создание и настройка этой топологии локальных
сетей;
Легкое масштабирование;
Большое количество возможных абонентов;
Устойчивость к перегрузкам и отсутствие сетевых конфликтов.
Недостатки:
Ненадежность сети в целом;
Отсутствие устойчивости к повреждениям кабеля;
Большой расход кабеля.
Устаревшая технология
Были рассмотрены основные типы вариантов топологий сети,
где в данном случае самыми оптимальным вариантом является
топология звезды, т.к. будет рассматриваться довольно большая сеть,
которая берёт в охват несколько зданий с большим общим
количеством ПК и типов соединений для стабильной работы в ЛВС.
2.3 Выбор технологии ЛВС
Существует несколько основных архитектур ЛВС: Ethernet,
TokenRing, ArcNet, FDDI и ATM.
Каждая из них по-своему уникальная, обладает своими
достоинствами и недостатками, а также ориентирами при использовании.
34
Если Ethernet, TokenRing и ArcNet используется для разных топологий, но
в большинстве своём могут использовать простые кабели на тип
коаксиального или витой пары, то технология FDDI использует
исключительно дорогие и более совершенные оптоволоконные кабеля для
более серьёзных сетей.
В сети будет использоваться самая распространённая технология
Ethernet, а конкретней - Gigabit Ethernet. Подобное решение было принято
на соотношении цены/качества – из-за общей распространённости и
простоты установки, а также выбором между оптоволокном и витой парой.
Выбирая технологию также требуется осознавать, как она будет
взаимодействовать с выбранной топологией и какую пользу можно с этого
получить. Проектируемая сеть будет являться расширением
существующей сети организации, которая уже построена на технологии
Ethernet, поэтому для обеспечения дальнейшей поддержки и возможной
модернизации необходимо придерживаться одной технологии.
Виртуальные ЛВС (Virtual Local Area Network) являются
«надстройкой» над протоколом Ethernet, позволяя сетевым
администраторам разделить одну физическую коммутируемую сеть на
логические сегменты без необходимости прокладки дополнительных
кабелей и покупки нового оборудования [15].
Настройка VLAN’ов осуществляется на портах коммутаторов.
Каждый VLAN обеспечивает доступ по линии передачи данных ко всем
хостам, подключенным к портам коммутатора, настроенным с тем же
идентификатором VLAN. Тег VLAN – это 12-битное поле в заголовке
Ethernet, которое таким образом обеспечивает поддержку до 4096
виртуальных сетей. Маркировка VLAN стандартизирована в IEEE 802.1q.
При получении кадра без тега от подключенного хоста тег VLAN ID,
настроенный на этом интерфейсе добавляется в заголовок кадра канала
35
передачи данных с использованием формата 802.1q. Затем кадр 802.1q
пересылается к месту назначения. Каждый коммутатор использует тег,
чтобы разделять трафик каждого VLAN отдельно от других VLAN,
перенаправляя его только туда, где VLAN ID такой же.
Несколько VLAN’ов могут быть сконфигурированы на одном порту,
такой порт называется транковым (магистральным). Обычно транковые
порты служат для соединения между коммутаторами, но также могут быть
использованы и для подключения серверов [17].
Сегментация уровня доступа ЛВС с использованием VLAN
обеспечивает следующие преимущества:
1) Повышение безопасности доступа к сетевым ресурсам.
Оконечные устройства пользователей, размещенных в разных
VLAN, не могут взаимодействовать друг с другом на уровне
доступа. Передача данных из VLAN в VLAN обеспечивается за
счет механизма маршрутизации, действующего на уровне ядра
сети. При этом разграничение доступа к ресурсам выполняется
на третьем и четвертом уровнях модели OSI.
2) Повышение эффективности использования пропускной
способности в сети. Использование VLAN ограничивает
размер домена широковещания. Это значит, что паразитный
широковещательный трафик, генерируемый оконечными
устройствами, не выходит за границы VLAN и не оказывает
влияние на пропускную способность каналов связи.
3) Улучшения управляемости сети. Применение VLAN позволяет
контролировать принадлежность пользователей к
функциональным группам без выполнения физической
коммутации.
36
Для предотвращения петель коммутации на втором уровне модели
OSI используется протокол Spanning Tree Protocol (STP). За счет обмена
служебными пакетами коммутаторы, на которых запущен STP, строят
топологию, в которой между двумя любыми устройствами существует
только один активный на данный момент маршрут (второго уровня модели
OSI) [20].
Использование протокола STP в проектируемой сети ограничено,
поскольку интерфейсы между коммутаторами объединяются в логически
единый канал, используя технологию Eth-Trunk.
На всех коммутаторах настраивается протокол VBST (VLAN-Based
Spanning Tree). Данный протокол строит связующее дерево для каждого
VLAN, позволяя балансировать траффик. Для новых VLAN
проектируемой сети корневым коммутатором является ядро ЛВС.
На коммутаторах уровня доступа активируется функциональность
BPDU Protection и Edged-port на портах, ведущих к оконечным
устройствам для отключения отправки и получения BPDU (служебных
пакетов протокола STP). Функция Edged-port отключает отправку BPDU на
порту коммутатора, а BPDU Protection выключает порт (с пометкой
errdisable) при приеме на этом порту пакета BPDU.
Пользовательский сегмент уровня доступа ЛВС объединяет
технические средства, обеспечивающие непосредственное подключение
рабочих групп пользователей. На этом уровне осуществляется коммутация
трафика на уровне 2 и 3 модели OSI для пользователей, размещенных в
виртуальных сетях (VLAN). На устройствах уровня доступа ЛВС
выполняется размещение абонента в конкретном VLAN на основе
аппаратного идентификатора оборудования, и осуществляются базовые
процедуры проверки подключенных абонентов с точки зрения
информационной безопасности. В качестве оборудования уровня доступа
37
используются стекируемые управляемые коммутаторы, которые
выполняют следующие функции [19]:
подключение рабочих мест пользователей к высокоскоростным
магистралям Системы;
предоставление электропитания по сети Ethernet (PoE) для
оборудования, поддерживающего данный функционал;
предоставление доступа к сетевым сервисам;
размещение пользователей в виртуальных сетях VLAN в
соответствии с принадлежностью к логической группе;
обеспечение транковых соединений с поддержкой тегирования по
протоколу 802.1q;
выполнение верификации подключаемого оконечного оборудования
по MAC-адресам.
2.4 Активное и пассивное оборудование ЛВС
2.4.1 Активное оборудование
Для реализации уровня доступа ЛВС предусматривается
использование высокоскоростных коммутаторов 3-го уровня модели OSI
производства компании Huawei. Предполагается использование 2-х
моделей коммутаторов: S5720-28X-PWR-SI, S5720-52X-PWR-SI. Модели
коммутаторов S5720-28X-PWR-SI и S5720-52X-PWR-SI поддерживают
функционал PoE на своих портах. Коммутаторы поддерживают порты
Gigabit Ethernet (10/100/1000Base-T) с разъемами RJ-45 и 4 порта 10 Gigabit
Ethernet c разъемами SFP+.
Коммутаторы серии Huawei S5720-SI представляют собой
высокоскоростные L3-коммутаторы с поддержкой развитых средств
качества обслуживания, политик безопасности и возможностью
предоставления питания конечным устройствам по технологии PoE.
38
Коммутаторы могут объединяться в высокопроизводительный
отказоустойчивый стек, функционируя как единое устройство. Для
организации восходящих каналов могут использоваться четыре порта,
предназначенные для установки трансиверов типа SFP/SFP+ и
поддерживающие скорости 1/10 Гбит/с.
Коммутаторы данной серии предназначены для подключения
пользователей на уровне доступа.
Внешний вид коммутаторов Huawei S5720-SI представлен на
рисунках 2.4, 2.5. В таблице (2.1) приводятся технические и физические
характеристики коммутатора.
Рисунок 2.4 – Внешний вид коммутатора Huawei S5720-28X-PWR-SI-AC
Рисунок 2.5 – Внешний вид коммутатора Huawei S5720-52X-PWR-SI-AC
Наименование
характеристики
Значение
S5720-28X-PWR-SI-
AC
S5720-52X-PWR-SI-
AC
Размещение в стойке,
RU
1
1
Количество медных
портов 1Gb, шт
24
48
Количество портов для
трансиверов типа
SFP/SFP+, шт
4
4
Коммутационная
емкость, Гбит/с
336
336
39
Наименование
характеристики
Значение
S5720-28X-PWR-SI-
AC
S5720-52X-PWR-SI-
AC
Производительность
пересылки, миллион
пакетов в секунду
96
132
Количество
коммутаторов в стеке,
шт
9
9
Количество портов с
поддержкой PoE
24
48
Вес без модулей, кг
<=8
<=8
Входное напряжение,
В
100 – 240
100 - 240
Максимальная
потребляемая
мощность (без PoE),
Ватт
56,1
93,1
Габариты (Ширина х
Глубина х Высота), мм
442 х 420 х 43,6
442 х 420 х 43,6
Таблица 2.1 – Технические характеристики коммутаторов серии Huawei S5720-SI
Для подключения к существующему ядру сети будут использоваться
оптические трансиверы Huawei OMXD30000 (рисунок 2.6), т.к. расстояние
от коммуникационной стойки до серверной составляет более 150 метров,
что делает невозможным использование обычной витой пары.
Рисунок 2.6 – оптический модуль расширения Huawei OMXD30000
Наименование характеристики
Трансивер Huawei OMXD30000
SPF+
Тип разъема
LC
40
Дуплекс
Да
Скорость передачи данных
10240 Мбит/с
Передача сигнала на расстояние
До 0.3 км
Длина волны
850 нм
Таблица 2.2 – Характеристики трансивера Huawei OMXD30000
Для обеспечения возможности подключения мобильных устройств
сотрудников, таких как ноутбуки, смартфоны и планшеты предлагается
использовать Wi-Fi – точки доступа Huawei AP4050DN в кол-ве 3-х штук
для обеспечения максимального покрытия и устойчивого соединения, в
частности в кабинете директора. Данная точка может работать в двух
режимах: как самостоятельная единица, так и в составе корпоративной Wi-
Fi системы и управляться с выделенного WiFi-контроллера. Однако, т.к.
это первая инсталляция Wi-Fi оборудования в компании, то рационально
иметь возможность расширения покрытия беспроводной сети в будущем
без замены существующих точек доступа.
Рисунок 2.7 – внешний вид Huawei AP4050DN
41
Наименование характеристики
Точка доступа AP4050DN
Размеры (В×Ш×Г)
35 мм×170 мм×170 мм
Входное напряжение
Источник питания постоянного
тока: 12 В±10%
Источник питания PoE: в
соответствии со стандартом
IEEE 802.3af/at
Максимальная потребляемая
мощность
12,1 Вт
Температура эксплуатации
От -10°C до +50°C
Тип антенны
Встроенная двухдиапазонная
всенаправленная антенна
Максимальное количество
одновременно подключенных
пользователей
≤ 512
Максимальная мощность передачи
2,4 ГГц: 23 дБм (общая)
5 ГГц: 23 дБм (общая)
MIMO: пространственные потоки
2×2:2
Протоколы радиосвязи
802.11a/b/g/n/ac/ac Wave 2
Максимальная скорость
1,267 Гбит/с
Таблица 2.4 – Характеристики точки доступа Huawei AP4050DN
Многим сотрудникам коммерческого отдела необходимо наличие
городского телефона для осуществления рабочих звонков. Предлагается
использовать проектируемую ЛВС в том числе и для работы IP-телефонии.
Благодаря особенностям виртуальных ЛВС можно настроить порты
доступа на коммутаторе для функционирования таких телефонов, для
этого создается т.н. voice VLAN, в котором пакеты голосового трафика
отделены от пакетов, приходящих с офисного компьютера и имеют более
высокий приоритет для предоставления качественной связи.
Схема подключения таких телефонов может быть как раздельная, так
и сквозная. Для экономии проводов и портов на коммутаторе будем
использовать сквозное подключение компьютера через телефон к
коммутатору: