52
Коммутатор уровня
доступа
Cisco Catalyst 2960G-24TC-L
Коммутатор уровня ядра
распределения
Cisco Catalyst 3560G-24TS
Маршрутизатор
Cisco ISR 2901
Интернет
Маршрутизатор
Cisco ISR 2901
Рис. 2.2. Схема связи головного офиса и сети филиалов ЗАО «Чип и Дип»
Как видно из рис. 2.2, все связи подключены к каналу провайдера и
проходят через коммутатор уровня ядра. Конфигурация VPN-соединений будет
осуществляться на маршрутизаторах, установленных в филиале и главном офисе
ЗАО «Чип и Дип».
На следующем этапе выполним планирование IP-адресации сети. IP-адрес
в соответствии с протоколом IP4 представлен в виде последовательности 4 байт
X.X.X.X [22].
В состав IP-адреса входит номер сети и номер узла. Если сеть
изолируется, адрес выбирается администратором компьютерной сети из
созданных зарезервированных блоков адресов таких, как 192.168.0.0/16,
172.16.0.0/12 или 10.0.0.0/8. Поскольку ЗАО «Чип и Дип» имеет 1 филиал и
офис, то при проектировании необходимо организовать 2 подсети с
возможностью организации доступа одной сети в другую.
Распределение IP-адресов между сетями филиала и главного офиса
приведено в табл.2.6.
53
Таблица 2.6
Распределение IP-адресов между сетями филиалов и главным офисом
Структурное подразделение
IP-адрес, префикс
Сеть главного офиса ЗАО «Чип и Дип»
191.168.1.0./24
Филиал ЗАО «Чип и Дип»
191.168.2.0 /24
При проектировании необходимо создать возможность установления
границ для филиала и главного офиса. Для этого при создании адресного
пространства для филиала необходимо выделить ту часть, которая будет входить
в подсеть VLAN, и ту часть, которая будет соответствовать адресу устройства
этой подсети. Для адресации внутри структурного подразделения выделен один
байт, в данном случае будет организована возможность размещения не более 15
машин. Поскольку количество рабочих станций в филиале ЗАО «Чип и Дип»
равна 24, то данного количества пользователей для VLAN будет достаточно.
В данном случае IP-адрес можно представить в виде шаблона [3]:
XXXXYYYY, где
XXXX - это адрес определенной подсети VLAN,
YYYY - адрес устройства подсети VLAN.
Схема IP-адресации VLAN в филиале и главном офисе ЗАО «Чип и Дип»
приведена в табл.2.7.
Таблица 2.7
Адресация VLAN в рамках филиалов ЗАО «Чип и Дип
VLAN
XXXX
YYYY
Подсеть
Начальный IP-
адрес
Конечный IP-
адрес
Резервна
я сеть
0001
0001-
1111
192.168.1.16/28
192.168.1.17/28
192.168.1.31/28
VLAN2
0010
0001-
1111
192.168.1.32/28
192.168.1.33/28
192.168.1.47/28
VLAN3
0011
0001-
1111
192.168.1.48/28
192.168.1.49/28
192.168.1.63/28
VLAN4
0100
0001-
1111
192.168.1.64/28
192.168.1.65/28
192.168.1.79/28
VLAN5
0101
0001-
192.168.1.80/28
192.168.1.81/28
192.168.1.95/28
54
VLAN
XXXX
YYYY
Подсеть
Начальный IP-
адрес
Конечный IP-
адрес
1111
Первые и последние 16 адресов будут относиться к маршрутизаторам и
серверам. Филиалам ЗАО «Чип и Дип» будет доступен диапазон VLAN 2-5, это
позволит обеспечить текущие потребности ЗАО «Чип и Дип».
2.3.3 Последняя миля и связь с VoIP
Решение Cisco для построения сетей IP-телефонии позволяет решить
следующие задачи:
- построить современную многофункциональную систему цифровой
телефонии, поддерживающей IP-сети;
- подключать IP-телефонию к сети общего пользования, а также
интегрировать различными участками существующей телефонной сети
предприятия;
- предоставить различные современные сервисы для пользователей сети.
Дополнительной возможностью является возможность передачи
видеоинформации. Средства Cisco IP-телефонии позволяют организовать
современную сеть с передачей видео и голоса.
Решение Cisco IP-телефонии включает в свой состав следующие
компоненты:
1. Управляющий сервер Cisco Call Manager для управления телефонными
соединениями, а также предоставления дополнительных функций абонентам по
передаче голоса и видео.
2. Специализированные IP-телефоны, которые подключаются к локальной
сети с интерфейсом Gigabit Ethernet.
Для интеграции с обычными системами телефонии используются
различные голосовые шлюзы. Такая функция реализуется посредством
мультисервисных маршрутизаторов Cisco, которые включают в свой состав
голосовые модули. Дополнительно при организации IP-телефонии существует
55
возможность использования Cisco USB-камер и программного обеспечения для
улучшения связи [5].
Рассмотрим различные варианты построения IP-сетей. В зависимости от
потребности организации существует возможность организации распределенной
IP-сети. В данном случае сеть охватывает нескольких абонентов, которые
осуществляют взаимодействие в пределах одного здания.
Сеть IP-телефонии представлена в виде сети офиса или филиала с
поддержкой интерфейса Gigabit Ethernet. Основным устройством является
сервер Cisco Call Manager и IP-телефоны, количество которых определяется
производительностью сервера. Пользовательские IP-телефоны, как и серверы,
могут подключаться к коммутаторам, при этом возможно использовать
технологию Power Over Ethernet. Также в пределах локальной сети могут быть
размещены серверы приложений для накопления голосовой почты или
организации интерактивного речевого взаимодействия.
Для подключения системы IP-телефонии необходимо использовать
голосовые шлюзы. Компания Cisco предлагает различные модели голосовых
шлюзов, основанных на цифровых и аналоговых интерфейсах. В случае
создания интегрированной сети IP-телефонии в пределах одного здания для
масштабируемости и отказоустойчивости устанавливается сервер Cisco Call
Manager. Максимальное количество телефонов, поддерживаемых сервером,
составляет от 100 до 1500 телефонов. Кроме этого, существует возможность
дальнейшего масштабирования сети [8].
Для передачи голоса и видео используются технологии средства
обеспечения качества сервиса QoS кодеки G.711 (несжатый голос), а также
различные ресурсы сервисных модулей.
Организация видеотелефонии обеспечивается установкой системы Cisco
VT Advantage или подключением видеотерминалов к системе IP-телефонии. В
данном случае сервер Cisco Call Manager производит управление телефонными
соединениями и видеозвонками.
Для организации видеоконференций дополнительно устанавливают
устройства MCU, входящие в серию продуктов Cisco IP/VS. Для интеграции
56
системы видеоконференций в некоторых случаях используется гейткипер для
соединения ISDN видеоконференций по протоколу Н.320.
Наиболее распространенным вариантом организации IP-телефонии
является создание централизованного сервиса с поддержкой механизмов
качества сервиса QoS. В такой системе Cisco Call Manager размещается в
главном офисе и производит управление соединениями с телефонных аппаратов,
которые размещены в офисе.
Такая архитектура позволяет обеспечить централизованное управление
системой видеоконференции и телефонной связи, обеспечить простой доступ к
сети офиса к сервисам телефонии, которые находятся в главном офисе,
организовать доступ в голосовой почте, справочникам IP-телефона, повышает
эффективность использования каналов сети Интернет для передачи трафика и
голоса, исключается необходимость технической поддержки в сети филиала.
Третьим вариантом является построение сети IP-телефонии с помощью
управляющих сервисов Cisco Call Manager. Такая модель применяется для
объединения крупных сетей и в данном случае неуместна.
На основании выполненного анализа выбираем модель распределенной
системы IP-телефонии [14].
Для организации IP-телефонии необходимо приобрести IP-телефоны,
которые будут интегрированы с сетями передачи данных и поддерживают
современные технологии построения IP-сетей. В качестве IP-телефонов
выбираем IP-телефоны Cisco 7970 G, включающие жидкокристаллический
цветной дисплей, позволяющие управлять телефонными сообщениями и
обеспечивающие высококачественную громкую связь и возможность
подключения гарнитуры.
Схема организации IP-телефонии в сети филиала ЗАО «Чип и Дип»
приведена на рис.2.3.
57
Коммутатор уровня
доступа
Cisco Catalyst 2960G-24TC-L
Коммутатор уровня ядра
распределения
Cisco Catalyst 3560G-24TS
Маршрутизатор
Cisco ISR 2901
Интернет
Маршрутизатор
Cisco ISR 2901
Голосовой шлюз
Голосовой шлюз
IP WAN
MCU
Рис. 2.3. Схема организации IP-телефонии в сети филиала ЗАО «Чип и Дип»
Среди преимуществ организации распределенной системы IP-телефонии
следует отметить:
- поддержка работы с сервером Cisco Call Manager, размещенным в
главном офисе предприятия для управления локальными телефонами,
размещенными в офисах;
- максимальное количество телефонов, поддерживаемых на одном сервере
от 100 до 7500;
- возможность обеспечения в офисах предприятия механизмов качества
сервиса QoS;
- интеграция с телефонами сети общего назначения для подключения
существующих аналоговых телефонов и аппаратов;
- размещение голосовых шлюзов, как в главном офисе, так и в офисе
филиала.
58
2.3.4 Расчет основных технических характеристик сети
В сетях поддерживающих стандарт Gigabit Ethernet наиболее важным
параметром является время распространения сигнала.
Механизм передачи данных в сети Gigabit Ethernet зависит от скорости
распространения данных. В данном случае возникновение коллизий возможно с
течением времени, то есть при передаче 520 байт данных. Поскольку трафик
распространяется быстрее, то время должно быть сокращено с учетом длины
сети и возможности возникновения коллизий. По этой причине необходимо
соблюдать требования к длине сети и скорости передачи данных.
К основным требованиям стандарта Gigabit Ethernet являются требования
к длине кабеля. Если кабельная разводка завершается настенной розеткой на
стороне рабочей станции, а на стороне коммутатора панелью, то в расчете длины
сегмента необходимо учитывать каналы передачи данных между рабочей
станцией с розеткой и коммутатором с панелью [18].
В основе спецификации стандарта Gigabit Ethernet находится выбор
максимальной длины сегмента кабеля внутренней разводки, которая составляет
90 м и только 10 м оставляет для каналов передачи данных. Для корректной
работы в сети Gigabit Ethernet необходимо выполнять следующие требования:
- количество рабочих станций в сети не должно превышать 1024;
- задержки распространения сигналов между удаленными станциями не
должны быть более 575 битовых интервалов;
- сокращение расстояния при прохождении последовательности кадров
должны обеспечивать начальное кадровое расстояние до 96 битовых интервалов.
Выполнение этих требований позволит определить правила
конфигурирования сети и ограничения к максимальной длине сегментов и
максимальному диаметру сети [20].
PDV является параметром для анализа задержек при передаче сигнала в
компьютерной сети. Задержки измеряются в битовых последовательностях и не
должны превышать 576 битовых последовательностей. Для выбранного кабеля
59
передачи данных UTP5е задержки при передаче сигнала на 1метр составляют
1,112.
Для расчета PDV необходимо определить задержки, которые вносятся
кабелем «витая пара», сетевыми адаптерами и коммутаторами при передаче
кадров. Для определения величин задержек использовался стандарт IEEE 802.3.
По данным ЗАО «Чип и Дип» самый длинный сегмент размещен между
отделом сбыта и отделом информационных технологий и он включает в свой
состав два кабеля «витая пара» категории 5E, а также один сетевой адаптер.
Определим скорость распространения сигнала в кабеле «витая пара» по
следующей формуле:
,
1
З
ТК
t
v
(2.5)
где
- битовый интервал, равный 0,1 мкс;
З
t
- время задержки времени.
Для кабеля «витая пара» скорость распространения сигнала составит:
./105,8810
3,11
1000
66
смv
ТК
Для расчета коэффициента задержки будем использовать следующую
формулу:
,
TK
ТК
v
C
k
(2.6)
где
C
- скорость света, равная 300000 км/с.
Для кабеля «витая пара» коэффициент задержки составит:
.4,3
88500
300000
ТК
k
60
Задержка времени 1 метр кабеля «витая пара» категории 5е составляет
1,112 бит.
Определим скорость распространения сигнала и коэффициент задержек на
1 метр кабеля «витая пара»:
./103,8910
01,0112,1
1
66
смv
ТК
.3,3
89300
300000
ТК
k
Выполненные расчеты показали, что погрешность не высокая и кабель
позволяет обеспечивать необходимую скорость передачи данных в сети ЗАО
«Чип и Дип».
На следующем этапе математическим путем оценим скорость
распространения сигнала, коэффициент задержки времени в сети ЗАО «Чип и
Дип».
Длина канала передачи данных между отделом сбыта и отделом
информационных технологий по данным ЗАО «Чип и Дип» составляет 50 м с
учетом того, что кабель проходит через кабель-каналы, а длина кабеля в одном
кабинете в среднем равна 3 м.
Для определения задержек времени в сети ЗАО «Чип и Дип» будем
использовать следующую формулу:
Ltt
kзс
, (2.7)
где
k
t
- задержки времени 1 метр кабеля «витая пара» категории 5е,
равные 1,112 бит;
L
- длина наибольшего сегмента сети ЗАО «Чип и Дип», м.
Таким образом, задержки времени в наибольшем сегменте сети составят:
.6,5550112,1 bitt
зс
Задержки времени в наибольшем сегменте сети ЗАО «Чип и Дип» не
значительные. Следовательно, проектирование выполнено верно, поскольку по
61
техническим характеристикам его пропускная способность составляет 1000
Мбит/с.
2.4 Организация сети с географически разнесенными филиалами
Организация сети ЗАО «Чип и Дип» с филиалом после выполненной
модернизации приведена на рис. 2.4.
Коммутатор уровня
доступа
Cisco Catalyst 2960G-24TC-L
Коммутатор уровня ядра
распределения
Cisco Catalyst 3560G-24TS
Маршрутизатор
Cisco ISR 2901
Сервер
Dell Power Edge T30 Mini-Tower
Интернет
Маршрутизатор
Cisco ISR 2901
Голосовой шлюз
Голосовой шлюз
IP WAN
MCU
Коммутатор
NETIS ST3105GM
Коммутатор
NETIS ST3105GM
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200 ПК Lenovo S200 ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
Коммутатор
NETIS ST3105GM
Коммутатор
NETIS ST3105GM
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
ПК Lenovo S200
Сервер
Dell Power Edge T30 Mini-Tower
Межсетевой экран
Cisco ASA5506
Рис. 2.4. Организация сети ЗАО «Чип и Дип» с филиалом после выполненной
модернизации
Как видно из рис. 2.4, в корпоративной сети ЗАО «Чип и Дип» после
модернизации будут использоваться на уровне ядра маршрутизатор Cisco ISR
2901 и коммутатор Cisco Catalyst WS 3560G-24 TS, а на уровне доступа
коммутатор Cisco Catalyst 2960G-24TC-L.