Лекция 6 Тема занятия ЛВС на основе технологии

Лекция 6 Тема занятия: ЛВС на основе технологии Ethernet Учебные вопросы: 2. 5 Логическое структурирование ЛВС 2. 6 Сетевые операционные системы 2. 7 ЛВС Ethernet 2. 7. 1 Классические технологии Ethernet 2. 7. 2 Правила физического сегментирования ЛСЕ 1

2. 5 Логическое структурирование ЛВС

Логическое сегментирование Деление общей разделяемой среды на логические сегменты может быть осуществлено с помощью мостов, коммутаторов, маршрутизаторов и шлюзов. Мост (bridge) – передает информацию из одного логического сегмента в другой только если адрес РС назначения принадлежит другому сегменту (рис. 2. 5).

Логическое сегментирование

Логическое сегментирование На рис. 2. 5 общая шина ЛС делится на четыре логических сегмента отделов 1… 4. Компьютеры внутри каждого из отделов могут связываться между собой независимо от остальных сегментов. Внутри одного сегмента среда остается общей, разделяемой. Лишь в случае, когда в кадре, отправленном из одного сегмента, указан адрес назначения другого сегмента, мост осуществит соединение двух сред сегментов между собою для передачи пакета.

Мосты являются уже интеллектуальными устройствами, содержащими процессор. Они функционируют на втором протокольном уровне - канальном. При этом, мост выделяет в каждом кадре заголовок и информацию канального уровня. Он списывает из нее аппаратный – МАС адрес компьютера назначения, которому адресован кадр и передает кадр на порт, к которому этот компьютер подсоединен. Уникальный МАС адрес зашит производителем в ОЗУ каждой NIC в виде двенадцати шестнадцатеричных цифр, например 00. 60. 08. АС. 01. 74.

Коммутаторы (switch) - являются мостами нового поколения, более совершенными. Они содержат количество портов по числу компьютеров в сети. В результате, концентраторы могут быть исключены из сети. Коммутатор имеет собственную ОС и собственный процессор на каждый порт. Производительность ЛВС за счет этого резко повышается и появляется возможность создания, так называемых, виртуальных ЛВС – VLAN, независимо от отдела нахождения компьютера.

Маршрутизаторы (router) – обладают еще большими возможностями, чем коммутаторы. Они анализируют в кадре уже информацию 3 -го, протокольного уровня. Использование 3 -го уровня – сетевого – дает возможность маршрутизатору выяснить какой компьютер входит в какую сеть. Такой анализ проводится по так называемому составному адресу, например IP-адресу 12. 1. 1. 10. В нем есть идентификатор сети – 12 и идентификатор узла в сети – 1. 1. 10.

Маршрутизаторы На базе этой информации маршрутизатор обеспечивает независимое функционирование нескольких сетей, причем с отличающимися технологиями. Для этого они могут изменять формат кадров при передаче на выходной порт, например кадры Ethernet на кадры Token Ring.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы Другими преимуществами маршрутизаторов являются возможность работы в сети с замкнутыми контурами и выбирать наиболее рациональный маршрут из всех возможных (рис. 2. 6). От предыдущей представленная сеть отличается наличием дополнительной связи между подсетями отделов 1 и 2. Она может использоваться для повышения производительности и надежности сети.

Преимущества Другими преимуществами маршрутизаторов являются возможность работы в сети с замкнутыми контурами и выбирать наиболее рациональный маршрут из всех возможных

Выбор лучшего маршрута От предыдущей представленная сеть отличается наличием дополнительной связи между подсетями отделов 1 и 2. Она может использоваться для повышения производительности и надежности сети. Возможны несколько маршрутов прохождения пакетов. Например, из отдела 1 в отдел 4 могут быть маршруты последовательно через маршрутизаторы 1, 3 или через 1, 2, 3.

Шлюзы (gateway) – самые интеллектуальные устройства, работающие в том числе и на трех верхних протокольных уровнях – прикладном, представительном и сеансовом. Поэтому они способны согласовывать работу непосредственно приложений пользователя. Обычно их используют для объединения сетей, в которых применяется различное системное и прикладное ПО, например для объединения ЛВС и Интернет, а не для тривиального логического структурирования разделяемой среды. Тем не менее, шлюз обеспечивает решение и этой задачи.

Улучшение топологии и пропускной способности Таким образом, коммуникационное оборудование позволяет улучшить топологию ЛВС, применительно к особенностям конкретного предприятия. Одновременно решается задача повышения пропускной способности и надежности ЛВС, за счет структурирования ЛВС на логические сегменты.

Современные тенденции Сегодня появились ЛВС, в которых все ЭВМ подключены индивидуальными линиями связи через коммутаторы. При этом полностью отказываются от разделяемых сред. Такие технологии передачи данных получили приставку switched (коммутируемый) перед традиционным названием. Например switched Ethernet, switched FDDI и т. д. Они более дороги, но производительность их максимально высока.

Современные тенденции Для этих технологий появилась возможность использовать новый режим передачи данных – полнодуплексный, когда компьютер одновременно передает свои данные и принимает чужие. До этого, в условиях разделяемых сред применялся полудуплексный режим либо передачи либо приема данных.

2. 6 Сетевые операционные системы

Назначение сетевой ОС Сетевая ОС поддерживает функционирование сети и обеспечивает доступ пользователей к различным услугам, реализованным в ней. Первые ОС персональных компьютеров не поддерживали работу сети. Таковой была и широко известная MS DOS, устанавливаемая на компьютеры IBM PC в 80. . 90 годы прошлого века. Для поддержки даже простейших одноранговых ЛВС требовалась установка дополнительного ПО.

История сетевых ОС Первой сетевой ОС для IBM PC была Net. Ware (сетевое изделие) компании Novell. Этим объясняется ее высокая популярность в 90 -е годы. Однако, после разработки и активного внедрения ОС Windows компании Microsoft удалось серьезно потеснить Novel на рынке ОС, благодаря проводимой агрессивной ценовой политики. В 1992 г Microsoft выпускает ОС Windows for Workgroups 3. 11, поддерживающую ОЛС. Все последующие ОС Windows 95, 98, NT Workstation, ME, 2000, ХР, Vista, 7 также работают с ОЛВС. В настоящее время именно они наиболее популярны как клиентские ОС локальных сетей.

Серверные ОС Для ЛВСВС необходима установка на СС специализированной серверной ОС. Таковыми являются:

Версии Windows Server 2008 Последнее семейство продуктов Windows Server 2008 охватывают поддержку нескольких типов выделенных серверов: 1) Windows Web Server 2008. Поддерживает до 4 многоядерных процессоров и 4 Гбайт ОЗУ (64 -разрядная ОС –до 32 Гбайт). Оптимизирована для Web служб и узлов. 2) WS 2008 Standard. Предназначена для работы в ЛС малого или среднего размера. Поддерживает до 4 многоядерных процессоров, имеет встроенные средства виртуализации и 4 Гбайт ОЗУ (64 -разрядная ОС –до 32 Гбайт).

Версии Windows Server 2008 Последнее семейство продуктов Windows Server 2008 охватывают поддержку нескольких типов выделенных серверов: 3) WS 2008 Enterprise (для предприятий). Поддерживает до 8 процессоров и 64 Гбайт оперативной памяти (64 -разрядная ОС –до 2 Tбайт) на одном сервере. 4) WS 2008 Datacenter (для крупных предприятий -центров данных, например с ИС ERP). Поддерживает до 64 процессоров, до 2 Tбайт оперативной памяти.

ОС от компании Novell Компания Novell некоторое время находилась в кризисе, не обновляя свои продукты. Позже, в 2003 г. ею выпущена улучшенная версия ОС Net. Ware 6, 5, которая действует и сейчас пакетом исправлений SP 7. В том же году Novell выпустила и серверную платформу Open Enterprise Server 1 (OES 1). Эта серверная ОС обеспечивает выбор ядра: либо Net. Ware 6, 5 либо CNV/Linux (Suse Linux). В 2010 г для OES 1 вышел пакет исправлений SP 3.

Политика Microsoft Учитывая большую популярность ОС Net. Ware, компания Microsoft в комплект установочных компонентов всех версий Windows включает, кроме TCP/IP, стек фирменных сетевых протоколов IPX/SPX от компании Novell. Поскольку Microsoft не хотела платить Novell за использование торговой марки IPX/SPX, она называет его стеком NWLink. В начале 2011 г Novell куплена компанией Attachmate за 2, 2 млрд. долларов. Однако, поговаривают, что это подставная сделка и в действительности Microsoft купила Novell, позарившись на Suse Linux.

Операционные системы Unix Из других сетевых ОС следует упомянуть Unix, выпущенную еще в конце 70 -х годов компанией AT&T Bell Labs. Позже эта компания вошла в Novell, издавшей версию Unix. Ware. Около 70% серверов ГЛС использует различные версии Unix. В частности, в интересах Министерства обороны США широко применяются компьютеры Sun, в которых используют версию Unix Sun Solaris от компании Sun Microsystems, . В 2005 г вышла 10 версия этого продукта, бесплатно распространяемая через Интернет. В 2010 г Sun Microsystems куплена компанией Oracle.

Unix-подобные ОС Бесплатно распространяется также Unix – подобная ОС для ЛС, называемая Linux. Из-за значительно меньших расходов на эту ОС на нее переходит большое количество предприятий. Однако, недостаток Linux – не развитый пользовательский интерфейс, из-за чего основное управление ОС осуществляется из командной строки. Это требует затрат на переучивание персонала. Кроме того, существуют проблемы с поддержкой указанной ОС.

2. 7 ЛВС Ethernet 2. 7. 1 Классические технологии Ethernet

Стандарты Ethernet Технология Ethernet была разработана фирмой Xerox в 1975 г. Первоначально в качестве ФСПД предполагалось использовать так называемый «толстый» коаксиальный кабель диаметром ~ 1 см (0, 5”). В 80–е годы был принят стандарт IEEE 802. 3, в котором предусматривается пять модификаций Ethernet, в зависимости от применяемой ФСПД: 10 Base-5, 10 Base-2, 10 Base-T, 10 Base-FL, 10 Base-FB.

Стандарты Ethernet 1) 10 Base-5 ФСПД - коаксиальный кабель диаметром 0, 5”, с волновым сопротивлением 50 Ом, максимальная длина сегмента 500 м (без повторителей), максимальная длина сети 2, 5 км (с повторителями); 2) 10 Base-2 ФСПД - коаксиальный кабель диаметром 0, 2” (тонкий коаксиал), с волновым сопротивлением 50 Ом, максимальная длина сегмента 185 м (без повторителей), максимальная длина сети 925 м (с повторит);

Стандарты Ethernet 3) 10 Base-T ФСПД – неэкранированная витая пара (UTP – Unshielded Twisted Pair), образующая звездообразную топологию на основе концентратора, расстояние от него до конечного узла не более 100 м, максимальная длина сети 500 м (с повторителями);

Стандарты Ethernet 4) 10 Base-FL, 10 Base-FB ФСПД – волоконно-оптический кабель (Fiber optic), c топологией, аналогичной предыдущей 10 Base-T. Обе модификации - FL и FB – допускают максимальную длину сегмента 2 км. Они отличаются максимальной длиной сети – 2, 5 км и 2, 74 км и максимальным числом возможных повторителей – 4 и 5 соответственно. При этом стандарт FB предназначен только для соединения повторителей и не допускает его использование в конечных узлах.

Стандарты Ethernet Число 10 в названиях стандартов обозначают скорость передачи данных 10 Мбит/с, а слово base – метод передачи на одной частоте 10 МГц. Максимальное число узлов в сегменте для стандартов 5, 2, Т, F составляет 100, 30, 1024 и 1024 соответственно.

2. 7. 2 Правила физического сегментирования ЛСЕ

Правило 5 -4 -3 Напомним, что физическое сегментирование позволяет лишь увеличить максимальную длину сети, но не снимает ограничение на максимальное число узлов в сети. В коаксиальных стандартах 10 Base-5, 10 Base-2 правило физического сегментирования получило название «правило 5 -4 -3» : На пути следования сигнала в ЛВС Ethernet (ЛСЕ) не должно встречаться более 5 -ти кабельных сегментов и более 4 -х повторителей, причем только к 3 -м из них могут быть подключены РС (рис. 2. 7).

Правило 5 -4 -3 При этом во всей ЛВС могут быть более 4 -х повторителей. Правило регламентирует только их число между двумя любыми РС.

Правило 5 -4 -3 Следуя правилу 5 -4 -3 легко проверить правильность цифр, задающих максимальные длины сегментов и сети. Так, для «толстого» Ethernet максимальная длина сегмента 500 м, а максимальную длину сети найдем перемножением этого числа на число 5 из правила сегментирования: 500·5=2500 м=2, 5 км.

Правило 4 -х хабов Для звездообразной топологии 10 Base-T вместо «правила 5 -4 -3» применяют «правило 4 -х хабов» : Между двумя любыми узлами ЛВС не должно быть больше 4 -х повторителей или концентраторов. Для стандарта 10 Base-FB допустимо 5 хабов.

Смешанные ЛВС Если в ЛВС входят сегменты разных стандартов, то для проверки ее соответствия стандарту IEEE 802. 3 необходимо вычертить схему ЛВС, обозначить длину и тип кабеля для всех сегментов и убедится, что выполняется ряд требований: в сети нет пути между РС, содержащего более 5 -ти повторителей; в сети не более 1024 компьютеров (повторители не считаются); в сети отсутствуют соединения, превышающие допустимую длину.

Смешанные ЛВС Кроме того, необходимо выполнить ряд дополнительных требований, отдельных для путей содержащих 5, 4 и 3 повторителя, которые в лекции рассматривать не будем. Пример ЛВС со звездной топологией, содержащей сегменты сразу нескольких стандартов рассмотрен на рис. 2. 8. Столь жесткие правила и ограничения определяются особенностями доступа к ФСПД в технологии Ethernet. Эти особенности и рассмотрим на следующем занятии.

Смешанные ЛВС