Проектирование LAN

     Используемый  в работе стандарт Fast Ethernet обеспечивает пропускную способность сети 100 Мбит/с. Также кабель категории 5е может  обеспечить пропускную способность 1 Гбит/с, что оставляет возможность модернизации сети по пути увеличения быстродействия. 
 
 

 

        2.3 Определение загруженности сети 

       Нагрузка  на сеть—это объем данных, реально  передаваемый по сети в единицу времени. Произведем расчет нагрузки по формуле: 

                            

           …. (1) 

       где n-число компьютеров в сети;

             V_NW-нагрузка на один компьютер в сети, определяемая как: 

                                     

      (2) 

       где D-объем переданных данных;

              t= время передачи данных. 

       В рассматриваемом случае принимаем, что: 

       D=8 Мбайт, t=60 с, тогда =  

       При этом нагрузка на сеть составляет: 

         

       2.4 Пропускная способность сети 

       Пропускная  способность (С)—это максимально возможная для данной сети скорость передачи данных, которая определяется битовой скоростью и рядом другими ограничивающими факторами (длительность интервалов, между передаваемыми блоками данных, объём передаваемой по сети служебной информации и др.). Значения пропускной способности для сетевых технологий известны и приводится в стандарте. В большинстве случаев можно принять пропускную способность равной битовой скорости (100 Мбит/с).

       Таким образом, С составляет 100Мбит/с = 12,5Мбайт/с. 

       2.5 Коэффициент использования сети 

       Коэффициент использования сети равен отношению  нагрузки на сеть к пропускной способности:

                                               

    ..  (3) 

       Несмотря  на то, что скорость передачи данных в сети определённой технологии всегда одна и та же, производительность сети уменьшается с увеличением объёма передаваемых данных. Во-первых, объём  передаваемых данных (трафик) делится между всеми компьютерами сети. Во-вторых, даже та доля пропускной способности разделяемого сегмента, которая должна приходиться на один узел, очень часто ему не достаётся из-за особенностей работы механизма доступа к общей среде передачи данных. После определённого предела увеличение коэффициента использования сети приводит к резкому  уменьшению реальной скорости передачи данных. Потери времени, связанные с работой механизма доступа к разделяемой среде зависят от характера обращений компьютеров к сети и не могут быть точно рассчитаны, поэтому для обеспечения достаточной производительности задаётся предельное значение коэффициента использования сети, при котором сеть будет быстро реагировать на обращения пользователей.

       

. 

       

 

       

 

       2.6 Логическая сегментация 

       Расчёты, выполненные выше, показали необходимость  выполнения логической сегментации  LAN. Для сбалансированной работы сети сегментация должна происходить с учётом следующих основных соображений: 

                                     

,      (4) 

       где M₁-количество сегментов во всем здании;

             V_i- количество компьютеров в i-том сегменте;

             S-пропускная способность сети.

       В случае нашей сети, построенной на коммутаторах, домен коллизии возникает  между центральным коммутатором этажа и коммутатором подразделений. Это так называемый сегмент сети. Количество сегментов в здании 55, поэтому формула (4) примет вид: 

       

 

       

 

       В нашем случае при проектировании сети используется метод микросегментации, основанный на использовании коммутаторов. К коммутатору при этом подключаются не сегменты сети, а отдельные узлы— серверы и рабочие станции. Каждое такое соединение является разделяемой средой только для сетевой карты компьютера и порта коммутатора. Нагрузка на сегмент сети равна в этом случае трафику, приходящемуся на данный узел.

       При использовании метода микросегментации коммутатор и рабочая станция  соединяются двумя физически  разделёнными каналами и все узлы конкретного сетевого сегмента должны поддерживать полудуплексный режим. Дуплексный режим может быть реализован только при непосредственном соединении портов оконечного оборудования.

       Для обеспечения хорошей производительности сети следует использовать неблокирующие  коммутаторы.

 

      3.ЭТАП ФИЗИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ LAN 

1. Выбор физической среды передачи данных

 

       В качестве физической среды передачи данных, при использовании технологии Fast Ethernet, наиболее оптимальным решением является  выбор неэкранированной витой пары пятой категории, как физической среды ориентированной на поддержку высокоскоростных протоколов. Технические характеристики приведены в Приложении 2. 

2. Выбор коммуникационного (структурообразующего) обрудования  LAN

 

       Оборудование  LAN необходимо выбрать из наилучшего соотношения цена/качество. В случае отказа структурообразующего оборудования неисправность отражается на работе многих компонентов сети. Финансовые потери при сбоях могут во много раз превысить стоимость оборудования, при покупке которого этих сбоев можно избежать. Поэтому ключевые узлы будем строить на оборудовании компании CISCO Systems, Ins. Это обуславливается высокой нагрузкой на эти узлы при необходимости постоянной стабильной работы. Несмотря на высокую цену, данное оборудование отличается качеством и окупает затраты на его приобретение.

       Технические характеристики приведены в Приложении 2. 

3. Активное  сетевое оборудование

 

 

Таблица 1- Перечень используемого активного  сетевого оборудования 

4. Серверное оборудование

 

       Стоимость информации на серверах превосходит стоимость самого оборудования. Важно уделить особое внимание надежности и безопасности хранимых данных. Этим требованиям удовлетворяет серверное оборудование фирмы IBM System x, которое также обеспечивает: более высокую производительность в расчете на ватт потребляемой электроэнергии; более высокую экономическую эффективность; простоту  управления и обслуживания; поддерживание доступности и снижение уровня  риска.

       Сервер IBM System x3550 M3 создан на основе новейших процессоров Intel® Xeon®, отличающихся исключительной вычислительной мощностью и отличными функциями охлаждения и управления энергопотреблением. Благодаря вдвое большей производительности по сравнению с предыдущими поколениями и гибкой, энергосберегающей конструкции, в которой интегрированы низковольтные компоненты, x3550 M3 позволяет поддерживать требовательные рабочие нагрузки при более низкой стоимости в расчете на ватт.

       Сервер x3550 M3 отличается гибкой, масштабируемой конструкцией и обеспечивает простой способ модернизации от четырех до восьми жестких дисков. Обширные средства управления системами, такие как усовершенствованные средства диагностики и возможность централизованного контроля ресурсов, облегчают развертывание, интеграцию, обслуживание и управление.

       Для обеспечения безопасности сети, помимо серверов описанных в задании  предлагается дополнительно установить Firewall+Proxy сервер между маршрутизатором здания и провайдером. Настроенный для прозрачного доступа он будет предотвращать попытки несанкционированного доступа к сети извне и экономить сетевой трафик за счет прокси сервера. Так как нагрузка на серверы не высокая, то можно сократить их количество, используя при этом средства виртуальных машин. Вместо закупки 3 серверов для СУБД или файловых хранилищ можно купить один физический сервер и установить на него необходимое количество виртуальных машин.

В данной сети необходимо использовать 64 серверов IBM System x3550 M3 

5. Оборудование  для рабочих мест

 

       Для рабочих мест пользователей предлогается закупить сетевые адаптеры фирмы Intel, как зарекомендовавшей себя одним из первых мест среди производителей сетевого оборудования. Среди преимуществ адаптеров Intel- высокая скорость работы, низкая нагрузка на центральный процессор, использование контроллера с адаптивной технологией, поддержка функций удаленного управления.

       Для организации телефонной связи применяются  технологии IP-телефонии. На рабочие места пользователей устанавливаются IP-телефоны фирмы 3Com. Эта фирма является одним из лидеров среди производителей сетевого оборудования и в тоже время отличается невысокими ценами.

        

 

Таблица 2- Перечень оборудования для рабочих мест 

6. Пассивное сетевое оборудование

 

       Внутри  помещений кабели проводятся по стенам в пластиковых коробах. Помимо кабеля Ethernet параллельно в них проводятся силовые кабели для подключения телефонов. На оконечных местах провода выводятся в розетки на коробах.

       Между комнатами кабели проводятся в лотках над подвесным потолком, это позволяет использовать кратчайшие маршруты прокладки кабеля и обеспечивает аккуратность и красоту организации. Провода между этажей проводятся через коммуникационный стояк. В серверном  помещении кабели укладываются под фальшпол.

       Кабель  UTP 4-cat 5e, КССПВ-5е. 

7. Распределение адресного пространства

 

       Главное требование, предъявляемое при распределении  адресного пространства сети- уникальность IP-адресов. Диапазон составляет: 192.168.0.0-192.168.255.0. В рамках указанного диапазона администратор может выбирать адреса произвольным образом, руководствуясь синтаксическими правилами. Таблица распределения адресного пространства проектируемой сети приведена в Приложении 3. 

8. Проверочный расчет времени двойного оборота

 

       В сети Fast Ethernet время передачи кадра минимальной длины должно быть не меньше PDV-времени двойного оборота сигнала. PDV складывается из задержек сигналов в кабелях и задержек, вносимых сетевыми адаптерами и коммутаторами. Время передачи кадра минимальной длины составляет 512 битовых интервала. Задержки, вносимые прохождением сигналов по каждому метру неэкранированной витой пары 5-ой категории, составляет 1,112 бит.  Задержки, которые вносят два взаимодействующих через коммутатор сетевых адаптера составляет 100 бит. Между двумя наиболее удаленными друг от друга узлами сети суммарная длина сегментов составляет 130 метров. Сегменты соединены тремя коммутаторами. Таким образом, время двойного оборота сигнала составляет: 444,56 бит- это значение меньше времени передачи кадра минимальной длины.