Выбор типа и топологии сети. Топологии сетей

Выбор используемой топологии зависит от условий, задач и возможностей, или же определяется стандартом используемой сети. Основными факторами, влияющими на выбор топологии для построения сети, являются:

среда передачи информации (тип кабеля);

метод доступа к среде;

максимальная протяженность сети;

пропускная способность сети;

метод передачи и др.

Рассмотрим вариант построения сети: на основе технологии Fast Ethernet.

Данный стандарт предусматривает скорость передачи данных 100 Мбит/сек и поддерживает два вида передающей среды - неэкранированная витая пара и волоконно-оптический кабель. Для описания типа передающей среды используются следующие аббревиатуры, табл.

Таблица 3. Стандарт Fast Ethernet

Правила проектирования топологии стандарта 100Base-T.

100Base-TX.

Правило 1: Сетевая топология должна быть физической топологией типа «звезда» без ответвлений или зацикливаний.

Правило 2: Должен использоваться кабель категории 5 или 5е.

Правило 3: Класс используемых повторителей определяет количество концентраторов, которые можно каскадировать.

· Класс 1. Можно каскадировать (стэковать) до 5 включительно концентраторов, используя специальный каскадирующий кабель.
· Класс 2. Можно каскадировать (стэковать) только 2 концентратора, используя витую пару для соединения средозависимых портов MDI обоих концентраторов.

Правило 4: Длина сегмента ограничена 100 метрами.

Правило 5: Диаметр сети не должен превышать 205 метров.

Правило 6: Метод доступа CSMA/CD.

100Base-FX.

Правило 1: Максимальное расстояние между двумя устройствами - 2 километра при полнодуплексной связи и 412 метров при полудуплексной для коммутируемых соединений.

Правило 2: Расстояние между концентратором и конечным устройством не должно превышать 208 метров.

Существует несколько факторов, которые необходимо учитывать при выборе наиболее подходящей к данной ситуации топологии.

Таблица 4. Преимущества и недостатки топологий.

Топология	Преимущества	Недостатки
	Экономный расход кабеля. Сравнительно недорогая и несложная в использовании среда передачи. Простота, надежность. Легко расширяется	При значительных объемах трафика уменьшается пропускная способность сети. Трудно локализовать проблемы. Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей
	Все компьютеры имеют равный доступ. Количество пользователей не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на производительность	Выход из строя одного компьютера может вывести из строя всю сеть. Трудно локализовать проблемы. Изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети
	Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры. Централизованный контроль и управление. Выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети	Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть

Исходя из всего вышеперечисленного, оптимальным видом топологии для проекта является звездная топология стандарта 100Base-TX с методом доступа CSMA/CD, так как она имеет широкое применение в наши дни, её легко модифицировать и у нее имеется высокая отказоустойчивость.

В задании нам предлагается разработать сеть на основе сервера, поэтому дадим краткую характеристику таких сетей.

Серверные среды характеризуются наличием в сети серверов, обеспечивающих защиту сети и ее администрирование. Серверы могут выполнять множество ролей.

В Windows NT серверные сети организованы в так называемые домены. Домен - это совокупность сетей и клиентов, совместно использующих информацию системы защиты. Защитой домена и полномочиями на регистрацию управляют специальные серверы - контроллеры домена. В домене имеется один контроллер, называемый основным (PDC, Primary Domain Controller), и вспомогательные резервные контроллеры (BDC, Backup Domain Controller), которые выполняют функции контроллера домена, когда PDC занят или недоступен.

Ни один из компьютеров в сети не сможет обращаться к разделяемым ресурсам сервера, пока не пройдет аутентификацию на контроллере домена.

Преимущества серверных сетей

Серверные сети имеют такие преимущества, как:

Сильная централизованная защита

Центральное хранилище файлов, благодаря чему все пользователи могут работать с

одним набором данных, а резервное копирование важной информации значительно упрощается

Возможность совместного использования серверами доступного аппаратного и программного обеспечения снижает общие затраты

Способность совместного использования дорогого оборудования, например лазерных принтеров

Оптимизированные выделенные серверы функционируют в режиме разделения ресурсов быстрее, чем одноранговые узлы

Менее назойливая система защиты - доступ к разделяемым ресурсам всей сети -

обеспечивается по одному паролю

Освобождение пользователей от задачи управления разделяемыми ресурсами

Простая управляемость при большом числе пользователей

Централизованная организация, предотвращающая потерю данных на компьютерах

Недостатки серверных сетей

Серверным сетям присущи и некоторые недостатки, которые в основном относятся к стоимости серверного оборудования:

Дорогое специализированное аппаратное обеспечение

Дорогостоящие серверные ОС и клиентские лицензии

Как правило, требуется специальный администратор сети.

3.2Выбор топологии

Топология сети - это ее физическая схема, отображающая расположение узлов и соединение их кабелем. Каждая топология имеет собственные сильные и слабые стороны. Выделяют четыре основные сетевые топологии:

Звездообразная;

Кольцевая;

Ячеистая (сотовая).

Шинная топология

Шинная топология часто применяется в небольших, простых или временных сетевых инсталляциях.

В типичной сети с шинной топологией кабель содержит одну или более пар проводников, а активные схемы усиления сигнала или передачи его от одного компьютера к другому отсутствуют. Таким образом, шинная топология является пассивной. Когда одна машина посылает сигнал по кабелю, все другие узлы получают эту информацию, но только один из них (адрес которого совпадает с адресом, закодированным в сообщении) принимает ее. Остальные отбрасывают сообщение.

В каждый момент времени отправлять сообщение может только один компьютер, поэтому число подключенных к сети машин значительно влияет на ее быстродействие. Перед передачей данных компьютер должен ожидать освобождения шины. Указанные факторы действуют также в кольцевой и звездообразной сетях.

Еще одним важным фактором является Поскольку шинная топология является пассивной, электрический сигнал от передающего компьютера свободно путешествует по всей длине кабеля. Без оконечной нагрузки сигнал достигает конца кабеля, отражается и идет в обратном направлении. Такое эхоотражение и путешествие сигнала туда и обратно по кабелю называется зацикливанием (ringing). Для предотвращения подобного явления к обоим концам кабельного сегмента подключается Терминаторы поглощают электрический сигнал и предотвращают его отражение. В сетях с шинной топологией кабели нельзя оставлять без оконечной нагрузки.

Преимущества шинной топологии

Она надежно работает в небольших сетях, проста в использовании и понятна.

Шина требует меньше кабеля для соединения компьютеров и потому дешевле, чем другие схемы кабельных соединений.

Шинную топологию легко расширить. Два кабельных сегмента можно состыковать в один длинный кабель с помощью цилиндрического соединителя BNC. Это позволяет подключить к сети дополнительные компьютеры.

Для расширения сети с шинной топологией можно использовать повторитель. Повторитель (repeater) усиливает сигнал и позволяет передавать его на большие расстояния.

Недостатки шинной топологии

Шинная топология обычно имеет следующие недостатки:

Интенсивный сетевой трафик значительно снижает производительность такой

сети. Поскольку любой компьютер может передать данные в произвольный момент времени, и в большинстве сетей они не координируют друг с другом моменты передачи, в сети с шинной топологией с большим числом компьютеров станции часто прерывают друг друга, и немалая часть полосы пропускания (мощность передачи информации) теряется п

онапрасну. При добавлении компьютеров к сети проблема еще более усугубляется;

Каждый цилиндрический соединитель ослабляет электрический сигнал, и большое

их число будет препятствовать корректной передаче информации по шине.

Сеть с шинной топологией трудно диагностировать. Разрыв кабеля или неправильное функционирование одного из компьютеров может привести к тому, что другие узлы не смогут взаимодействовать друг с другом. В результате вся сеть становится неработоспособной.

Звездообразная топология

В топологии типа "звезда" все кабели идут к компьютерам от центрального узла, где они подключаются к концентратору (hub).

Звездообразная топология применяется в сосредоточенных сетях, в которых конечные точки достижимы из центрального узла. Она хорошо подойдет в тех случаях, когда предполагается расширение сети и требуется высокая надежность.

Каждый компьютер в сети с топологией типа "звезда" взаимодействует с центральным концентратором, который передает сообщение всем компьютерам (в звездообразной сети с широковещательной рассылкой} или только компьютеру-адресату (в коммутируемой звездообразной сети).

Активный концентратор регенерирует электрический сигнал и посылает его всем подключенным компьютерам. Такой тип концентратора часто называют многопортовым повторителем (multiport repeater). Для работы активных концентраторов и коммутаторов требуется питание от сети. Пассивные концентраторы, например коммутационная кабельная панель иликоммутационный блок, действуют как точка соединения, не усиливая и не регенерируя сигнал. Электропитания такие устройства не требуют.

Для реализации сети с топологией типа "звезда" можно применять несколько типов кабелей. Гибридный концентратор позволяет использовать в одной звездообразной сети разные типы кабелей.

Расширять звездообразную сеть можно путем подключения вместо одного из компьютеров еще одного концентратора и подсоединения к нему дополнительных машин. Так создается гибридная звездообразная сеть.

Преимущества звездообразной топологии

Такая сеть допускает простую модификацию и добавление компьютеров, не нарушая остальной ее части. Достаточно проложить новый кабель от компьютера к центральному узлу и подключить его к концентратору. Если возможности центрального концентратора будут исчерпаны, следует заменить его устройством с большим числом портов.

Центральный концентратор звездообразной сети удобно использовать для диагностики. Интеллектуальные концентраторы (устройства с микропроцессорами, добавленными для повторения сетевых сигналов) обеспечивают также мониторинг и управление сетью.

Отказ одного компьютера не обязательно приводит к останову всей сети. Концентратор способен выявлять отказы и изолировать такую машину или сетевой кабель, что позволяет остальной сети продолжать работу.

В одной сети допускается применение нескольких типов кабелей (если их позволяет использовать концентратор).

Недостатки звездообразной топологии

При отказе центрального концентратора становится неработоспособной вся сеть.

Многие сети с топологией типа "звезда" требуют применения на центральном узле

устройства для ретрансляции широковещательных сообщений или коммутации сетевого графика.

Все компьютеры должны соединяться с центральной точкой, это увеличивает расход кабеля, и, следовательно, такие сети обходятся дороже, чем сети с иной топологией.

Сети с кольцевой топологией

В кольцевой сети каждый компьютер связан со следующим, а последний - с первым. Кольцевая топология применяется в сетях, требующих резервирования определенной части полосы пропускания для критичных по времени средств (например, для передачи видео и аудио), в высокопроизводительных сетях, а также при большом числе обращающихся к сети клиентов (что требует ее высокой пропускной способности).

В сети с кольцевой топологией каждый компьютер соединяется со следующим компьютером, ретранслирующим ту информацию, которую он получает от первой машины. Благодаря

такой ретрансляции сеть является активной, и в ней не возникают проблемы потери сигнала, как в сетях с шинной топологией. Кроме того, поскольку "конца" в кольцевой сети нет, никаких оконечных нагрузок не нужно.

Некоторые сети с кольцевой топологией используют метод эстафетной, передачи. Специальное короткое сообщение-маркер циркулирует по кольцу, пока компьютер не пожелает передать информацию другому узлу. Он модифицирует маркер, добавляет электронный адрес и данные, а затем отправляет его по кольцу. Каждый из компьютеров последовательно получает данный маркер с добавленной информацией и передает его соседней машине, пока электронный адрес не совпадет с адресом компьютера-получателя, или маркер не вернется к отправителю. Получивший сообщение компьютер возвращает отправителю ответ, подтверждающий, что послание принято. Тогда отправитель создает еще один маркер и отправляет его в сеть, что позволяет другой станции перехватить маркер и начать передачу. Маркер циркулирует по кольцу, пока какая-либо из станций не будет готова к передаче и не захватит его.

Все эти события происходят очень часто: маркер может пройти кольцо с диаметром в 200 м примерно 10000 раз в секунду. В некоторых еще более быстрых сетях циркулирует сразу несколько маркеров. В других сетевых средах применяются два кольца с циркуляцией маркеров в противоположных направлениях. Такая структура способствует восстановлению сети в случае возникновения отказов.

Преимущества сетей с кольцевой топологией

Поскольку всем компьютерам предоставляется равный доступ к маркеру, никто из них не сможет монополизировать сеть.

Недостатки сетей с кольцевой топологией

Отказ одного компьютера в сети может повлиять на работоспособность всей сети.

Кольцевую сеть трудно диагностировать.

Добавление или удаление компьютера вынуждает разрывать сеть.

Сотовая топология

Ячеистая (сотовая) топология характеризуется наличием избыточных связей между устройствами. Например, в истинной сети с сеточной структурой (mesh) существует прямая связь между всеми устройствами сети. Для большого числа устройств такая схема оказывается неприемлемой. Большинство сотовых сетей не являются истинными ячеистыми структурами, а представляют собой гибридные сотовые сети, содержащие некоторые избыточные связи (но не между всеми узлами).

Преимущества и недостатки сотовой сети

Основным достоинством сети с сотовой структурой является ее отказоустойчивость. Другие преимущества включают в себя гарантированную пропускную способность канала связи и то, что такие сети достаточно легко диагностировать.

К недостаткам сотовой топологии относятся сложность инсталляции и реконфигурации, а также стоимость поддержки избыточных каналов.

Шинно-звездообразная топология

Шинно-звездообразноя топология комбинирует сети типа "звезда" и "шина", связывая несколько концентраторов шинными магистралями. Если один из компьютеров отказывает, концентратор может выявить отказавший узел и изолировать неисправную машину. При отказе концентратора соединенные с ним компьютеры не смогут взаимодействовать с сетью, а шина разомкнется на два не связанных друг с другом сегмента.

Звездообразно-кольцевая топология

В звездообразной колъцевой топологии (которую называют также кольцом с соединением типа "звезда") сетевые кабели прокладываются аналогично звездообразной сети, но в центральном концентраторе реализуется кольцо. С внутренним концентратором можно соединить внешние, тем самым расширив петлю внутреннего кольца.

Основные понятия

Если обратиться к стандартам структурированных кабельных систем (СКС), то для их кабельной системы определены следующие элементы:

магистральная кабельная система группы зданий (включает соединения каждого распределителя здания с распределителем группы зданий);
магистральная (вертикальная) кабельная система здания (обеспечивает соединение каждого из распределителей этажа с распределителем здания);
горизонтальная кабельная система этажа (кабель от розетки пользователя до этажного распределителя).

Для «домашних» (территориальных, кампусных) сетей горизонтальная кабельная система в ее традиционном виде бессмысленна, так как на одном этаже редко бывает более 2-3 пользователей. По сути, в жилом доме роль горизонтальной разводки выполняет «подъездное» распределение.

Из-за малого количества пользователей в доме (обычно менее 20-30) нет необходимости выделять каждый подъезд в отдельную подсистему со своим активным (или пассивным) оборудованием. Более того, в ряде случаев это даже вредно из-за сложностей организации распределителей в реальных условиях.

Еще одной особенностью подобных сетей является фактическое отсутствие коммутационных (распределительных) панелей - их роль выполняет активное оборудование. В дальнейшем, по мере увеличения количества абонентов и широкого использования многопарных кабелей, потребность в них неизбежно возникнет. Но пока я считаю преждевременным использовать коммутационные панели как необходимый структурный элемент.

Учитывая эти особенности, для «домашних» сетей можно определить следующие структурные элементы:

абонентская система здания. Как следует из названия, она служит для подключения конечных пользователей к активному (редко пассивному) оборудованию Ethernet-провайдера внутри одного дома;
магистральная кабельная система. Служит для объединения активного оборудования абонентских систем здания в единую инфраструктуру и их соединения с другими сетями (в том числе с Интернетом).

Основываясь на этих определениях, рассмотрим подробнее основные варианты построения сетей, начиная с магистралей и заканчивая абонентской системой.

«Начинающая» сеть (гирлянда)

Основным признаком «начинающей» сети можно считать отсутствие упорядоченной структуры и явно выраженных магистралей. Кабель, проложенный первоначально для одного отдаленного пользователя, может в любой момент стать основой для подключения еще нескольких домов (с десятками абонентов). При этом активное оборудование (и его месторасположение) остается прежним.

В общем, такая сеть напоминает непрерывно и беспорядочно растущий организм. Очень велико влияние субъективных (или попросту случайных) факторов. Естественно, невозможно предсказать, какую форму примет сеть через значительный промежуток времени.

Такая сеть очень похожа на елочную гирлянду. Активные устройства соединены последовательно на нескольких «лучах», которые, в свою очередь, тоже могут иметь многочисленные разветвления.

Подобная сеть стоит довольно дешево и вполне способна развиваться за счет подключения новых пользователей. Будучи достаточно надежной (до определенных пределов), она обеспечивает приемлемую скорость, поэтому почти все начинающие Ethernet-провайдеры прошли через этот этап.

Но при росте сети последовательно соединенные коммутаторы (хабы) оказываются слабым звеном. Отказы недорогого оборудования отнюдь не редки по самым разным причинам - «зависание», сбои питания, повреждения в грозу, замокания, воровство, вандализм и т.п. А следствием неисправности любого устройства в цепочке может стать неработоспособность всей подключенной к нему линии. При этом наиболее удаленным абонентам приходится мириться с большими простоями.

Давать здесь однозначные рекомендации сложно - условия могут сильно различаться не только в разных городах, но и в разных районах. С точки зрения надежности можно признать нерациональным построение цепочки более чем из 2-3 активных устройств. В целом это совпадает с рекомендациями стандартов СКС, только надо учитывать, что в их основу положены существенно более надежные решения и большого «запаса» по этому параметру домашняя сеть иметь не будет.

Поэтому ответ на традиционный вопрос начинающих сетестроителей - сколько можно соединить последовательно коммутаторов, или хабов, - может быть таким: если принимать во внимание только техническую (или теоретическую) работоспособность, данные можно передавать и по линии из 30-50 коммутаторов, но строить такую сеть, мягко говоря, нерационально - практика показывает, что уже при 15-20 последовательно соединенных устройствах сеть становится практически неработоспособной (разумеется, с точки зрения последнего абонента в «гирлянде»).

Из вышесказанного можно сделать следующие выводы. На сегодняшний день подобный способ развития имеет смысл только в небольших городах с низким платежеспособным спросом, причем в отсутствие конкуренции. Здесь ему альтернативы нет.

Второй вариант применения «начинающей» сети удобен как временный вариант минимизации расходов в случае возможности аренды надежной и относительно недорогой опорной сети. При этом на первом этапе несколько пользователей могут быть подключены небольшой «гирляндой», а в случае увеличения их количества - переведены на отдельный (арендованный или приобретенный) магистральный канал (оптоволокно, xDSL и т.п.).

«Звезда» или «кольцо»?

Традиционно считается, что локальные сети должны строиться по топологии «звезда», а кольцевая архитектура присуща серьезным телекоммуникационным системам на основе SDH/ATM (это очень эффективное средство повышения надежности в телефонии, где несколько АТС могут продолжать работу независимо от вышедшего из строя узла).

Однако любая многосвязная архитектура более надежна, чем простое соединение. И кольцо Ethernet - не исключение. С распространением недорогих коммутаторов, поддерживающих STP (протокол покрывающего дерева), использование резервных связей стало достаточно простым процессом, не требующим вмешательства администраторов сети. При использовании «кольца» в случае выхода из строя того или иного узла (или части кабельной системы) работоспособность сети в целом сохраняется.

«Звезда», в свою очередь, немного лучше приспособлена для предоставления обычной для локальной сети централизованной услуги. Действительно, в ЛВС почти всегда есть сервер или маршрутизатор, для доступа к которому (по большому счету) и построена сеть. Общение пользователей «напрямую» не слишком нужно, а часто и просто запрещено по соображениям безопасности.

Кроме того, кольцевая топология является избыточной по числу связей, а значит, и более дорогой. Вопрос надежности стоит не слишком остро из-за небольших размеров «обычной» ЛВС.

Какая топология более предпочтительна для домашней сети? Вопрос сложный и далеко не однозначный. Даже в корпоративных сетях до недавнего времени в качестве альтернативы единого центра (магистрали, вырожденной до внутренней шины коммутатора) предлагалось решение на базе распределенной магистрали (обычно на основе технологии FDDI).

Ethernet вытеснил FDDI, предложив STP с похожими возможностями, по сути, «в нагрузку» к обычному активному оборудованию. Но выбор архитектуры магистрали от этого не стал проще. Достоинства и недостатки есть у обоих способов.

Кроме перечисленных, большое влияние на выбор топологической схемы может оказать множество субъективных факторов. Например, исторически сложившиеся кабельные линии, местные условия прокладки или финансовые возможности.

В общем, можно сделать вывод, что «кольцо» несколько более предпочтительно по условиям надежности, но для его выбора необходимы серьезные первоначальные вложения и наличие самой технической возможности строительства «кольца».

Однако на практике идеальные топологические решения встречаются очень редко. Реальность - это в большой степени путь компромисса. Ведь вопрос не стоит - «или-или», как в случае с противостоянием двух политических систем. Просто нужно оптимальное решение, и, скорее всего, оно будет представлять собой синтез описанных выше схем.

В связи с этим полезно рассмотреть несколько типичных примеров.

Сравнение топологий «Звезда» и «Кольцо»

Выбор топологии в реальных условиях

сновной бич домашних сетей - это трудности прокладки кабелей. Спроектировать и построить инфраструктуру крупного предприятия или межстанционные соединения АТС можно не считаясь с затратами, изменяя под проект местные условия. В случае необходимости можно выкопать новый туннель, возвести эстакаду, проложить подводный кабель и т.п.

При прокладке недорогих сетей ситуация принципиально иная: неизбежно приходится подстраиваться под застройку города. В некоторых местах прокладка невозможна, где-то нежелательна или стоит очень дорого. Масса на первый взгляд незначительных помех часто превращает подобные работы в «шаманство», требует от проектировщика глубоких знаний местных условий.

Основным типом сети, который сложно уложить в вышеописанные схемы, является линейный.

Такая сеть представляет собой уже рассмотренную выше «гирлянду» в ее самом примитивном и ненадежном виде. Отказ любого промежуточного узла вызывает прекращение услуги абонентам, подключенным далее по линии.

Вдобавок приходится констатировать, что это один из самых распространенных сегодня типов небольших сетей. Использованию такой формы способствуют особенности линейной городской застройки, экономия магистрального кабеля, стремление с минимальными затратами «дотянуться» до «перспективного» дома (или хорошего друга) и т.п.

Что же можно сделать для увеличения надежности линейной структуры?

Наиболее очевидным вариантом будет превращение «гирлянды» в «звезду», пусть кабели лежат рядом или даже в одной оболочке. Такой подход позволит избежать отказа всей сети при локальном сбое электропитания или при неисправностях активного оборудования. Иначе говоря, каждый узел работает с центральным узлом независимо от других.

Можно заметить, что в этом нет ничего нового - именно так обычно строится внутридомовая проводка телефонии или СКС. Подобно этому, для магистрали может с успехом применяться один физический кабель, особенно в сетях небольшого и среднего размера.

Но, как правило, это технически осуществимо (и рентабельно) только в случае использования оптоволокна. Стоимость большого количества волокон в одном кабеле не слишком высока (хотя и вполне ощутима). В то же время для медных многопарных кабелей при таком подходе нет места: 100-200 м - вот предел их работы. А это очень мало для междомовых магистралей.

Очевидно, что для любой среды передачи кабель будет самым уязвимым звеном. Его повреждение вызовет отказ всех расположенных далее узлов без исключения. Это основной и неустранимый недостаток линейной «звезды».

В случае применения отдельного кабеля главным недостатком становится его большой расход. Кроме того, использовать специальные решения типа П-296 сложно - пучок толстых кабелей (более 10 мм диаметром каждый) хорошо заметен, поэтому будет привлекать внимание злоумышленников. К тому же выглядит это довольно некрасиво, даже на большой высоте.

Помимо всего прочего кабели хоть и разделены, но идут по одной трассе. Поэтому вероятность их одномоментного отказа остается достаточно высокой.

Вышеописанных проблем можно избежать, применив линейное «кольцо». Действительно, совсем необязательно замыкать магистраль при помощи своих кабелей. Это вполне можно сделать и через Интернет (либо через какую-нибудь иную сеть передачи данных).

При этом понадобится более тонкая настройка программной части сети. В пользовательском компьютере может быть установлен только один «шлюз по умолчанию» (маршрутизатор, которому отправляются дейтаграммы IP, адресованные во внешние сети).

Следовательно, в случае повреждения линии в какой-либо точке желательна (но в общем случае не обязательна) автоматическая «подмена» основного канала резервным. Это сравнительно просто сделать с помощью фиктивных адресов пользователей и несколько сложнее с помощью реальных адресов, но в целом такая «подмена» не представляет неразрешимой задачи.

Как и в классическом «кольце», общий отказ возможен только при одновременной неисправности двух активных устройств или при повреждении кабелей в двух точках. Понятно, что вероятность такого события невелика, поэтому можно получить вполне надежную сеть при линейной топологии в случае оплаты «запасного» канала подключения к Интернету.

Нужно отметить, что резервные коммуникации могут быть значительно менее скоростными, чем основные, а значит, и сравнительно недорогими, вполне доступными Ethernet-провайдеру средней величины.

Еще одним вариантом линейного «кольца» можно считать «гирлянду», в которой предусмотрена «обратная петля» - одна пара волокон в кабеле проходит по очереди через все активные устройства, а другая идет «цельной» и соединяет первый и последний узлы сети.

«Обратная петля» позволяет при малых затратах надежно защититься от отказов активного оборудования, но в этом случае сеть уязвима при повреждении кабеля.

Тем не менее это, пожалуй, лучший способ для небольшой линейной сети, в которой построение обычного «кольца» слишком сложно или дорого.

Но что делать, если финансовое положение участников «начинающей» сети не позволяет использовать оптоволокно в линейной «звезде», «обратной петле» или в схемах, которые используют резервирование? В этом случае ситуацию может улучшить (но не исправить полностью) следующая топология:

Итак, ни в коем случае не следует стремиться построить длинную «гирлянду» из последовательных активных устройств. Значительно более целесообразно выделить магистраль, использующую минимальное количество оборудования. Пусть иногда придется возвращаться - расход кабеля при этом будет не слишком большим, зато общая надежность сети значительно возрастет. Например, для недорогого П-296 (П-270) вполне достижимо проложить 400-500 м без повторителей. Значит, на сеть радиусом в 1,5 км (а это очень много) понадобится всего 4-5 устройств, в то время как при построении «гирлянды» количество повторителей составит 15-20 штук.

Не нужно хорошо разбираться в теории вероятностей, чтобы сделать вывод о времени простоя сети при разных топологиях построения. Очевидно, что «гирлянда» будет больше ремонтироваться, чем работать.

В заключение, для пояснения общих принципов построения сети, предлагаем вашему вниманию схему вполне реальной (не придуманной) сети. Увы, расположение домов пришлось не указывать из соображений безопасности.

На схеме видны два связанных кольца, в которых часть узлов является центром небольшой «звезды». Таким образом, полностью вывести сеть из строя достаточно сложно. Обрыв любого кабеля на кольце не остановит работу. А разветвления позволяют охватить значительную территорию (практически весь район).

По сути, это компромисс «звезды» и «кольца», адаптированный под имеющиеся дома, с учетом минимальных затрат кабеля и оборудования. И все это с сохранением достаточной потенциальной надежности.

В «транзитных» точках предполагалась установка 3com SS II 1000 с оптоволоконным модулем, в узловых точках - дополнительно 3com SS II 3000 FX c пятью оптоволоконными портами и одним витопарным.

В результате получилась очень недорогая, но надежная 100-мегабитная магистраль, с поддержкой STP и хорошими возможностями управления. Стоимость 10-мегабитного управляемого (!) абонентского порта (без учета кабелей) менее 20 долл. Можно предположить, что полная стоимость сети, с учетом всех затрат по строительству, окажется не более 60-70 долл. за порт. На мой взгляд, это очень даже неплохо.

В случае если сеть будет предназначена для оказания более дорогих услуг по передаче данных, можно сориентировать ту же самую топологию на более современное железо. Например, поставить 3com SS II 1100 на «транзит» и 3com SS II 3300 (или Intel 550F/T) в узлы.

Ну, а совсем уж богатым можно предложить Catalyst 2950 и что-то типа 3508 в точки разветвления. При этом полная стоимость абонентского порта приблизится к привычным в СКС 500 долл., а сеть будет мало похожа на домашнюю. Но вполне возможно, именно так будут устроены коммуникации Ethernet-провайдеров лет через пять...

Абонентская система здания

сновное назначение абонентской системы здания (иначе говоря, внутридомовой разводки) - подключение конечных пользователей к активному (очень редко пассивному) оборудованию Ethernet-провайдера внутри одного дома. В функциональном плане назначение данной системы почти то же (в терминах СКС), что и у горизонтальной кабельной системы, но прокладка сети в жилом доме обладает целым рядом особенностей.

Во-первых, как было показано выше, в качестве базового протокола оптимально использовать 10Base-T, требования которого к качеству коммуникаций невысоки. Основным материалом бесспорно можно считать витую пару 5-й категории. Единственное, на что при этом стоит обратить внимание, - это количество пар в кабеле. Спецификации Ethernet 10/100base-T явно определяют необходимый минимум - две пары, максимальное их количество не ограничено и может быть выбрано по потребности (например, довольно широко используются 25- и 50-парные кабели).

Во-вторых, из вполне понятных экономических соображений Ehternet-провайдерам приходится подстраиваться под архитектурные особенности зданий. Нельзя прокладывать коммуникации без учета расходов, как это принято при инсталляции СКС (тем более совмещать их со строительством или капитальным ремонтом). Поэтому желательно еще на стадии проекта (или эскиза) учесть пропускную способность шахт слаботочной проводки, вводов, возможность крепления кабелей, предусмотреть защиту активного оборудования от злоумышленников и многое другое.

В-третьих, заранее не известно ни количество, ни расположение абонентов. Подводить кабели ко всем без исключения квартирам имеет смысл только в элитных домах. В большинстве зданий по статистике подключаются в первый год не более 10% жильцов, и такие затраты просто необоснованны. В результате абонентская система растет постоянно, по мере увеличения количества абонентов.

Учитывая вышесказанное, рассмотрим наиболее важный аспект в строительстве абонентской системы здания - топологию сети, которая определяется в основном местоположением активного оборудования.

Хаотичное расположение оборудования

Подобная топология достаточно типична для начинающих сетей. Само название говорит о том, что упорядоченной структуры нет, оборудование ставится «где удобно» и, скорее всего, «когда угодно». Например, нужно подключить соседа - ставится хаб (коммутатор) в подъездном щитке. Или расстояние до соседнего дома оказалось слишком велико, в результате на чердаке (техэтаже) поставлено активное устройство. А то и еще проще - в момент прокладки не удалось получить доступ на один из этажей (нет никого из жильцов) - ставится еще один разветвитель.

Таким образом, причин (и мотиваций) может быть много - от вполне резонных до сиюминутных. Результат обычно получается вполне работоспособным, но до определенных пределов, за которыми может последовать частичная или полная неработоспособность сети (часто с труднообъяснимыми симптомами).

Можно согласиться, что современное активное оборудование очень дешево, надежно и позволяет легко создавать разветвленные запутанные сети. Кроме того, используется минимальное количество кабеля и проводятся самые простые монтажные работы.

Но для промышленного использования такой вариант не годится по следующим причинам:

отдельное электропитание каждого устройства приводит к необходимости подключения к силовой сети во множестве точек. Пока это делается пиратским способом, особых сложностей не видно (кроме заметного снижения надежности и повышения сложности работ). Но как только потребуется официальная сдача сети, пусть даже самой первичной инстанции (ЖЭК, ДЭУ), быстро выяснится вся сложность ситуации. Как минимум потребуются электрический счетчик, щиток под него, предохранители... В общем, можно без преувеличения сказать, что проблемы с пожарной инспекцией, энергосбытом, ГСН и другими инстанциями будут фактически неразрешимыми;
для оказания качественной услуги, надежной авторизации и защиты абонентов необходим удаленный контроль каждого пользователя на порту активного оборудования. Однако до выпуска недорогих малопортовых управляемых коммутаторов еще довольно далеко, а их стоимость пока отличается от цены простейших хабов (являющихся в настоящее время фундаментом хаотичных сетей) на сотни долларов. Таким образом, рассматриваемая сеть, с точки зрения администраторов, является «черным ящиком», процессы внутри которого не поддаются контролю, а тем более управлению;
обслуживание активного оборудования - едва ли не самая большая статья расходов Ethernet-провайдеров. Очевидно, что гораздо проще следить за состоянием одного мощного коммутатора, чем за десятком небольших хабов, рассеянных по дому (да еще не всегда с очевидным местоположением, доступом и правом собственности). То же самое в полной мере относится и к защите от злоумышленников - чем меньше устройств, тем их проще охранять.

Полагаю, что каждого из перечисленных пунктов достаточно для создания мотивации к переходу на другие схемы построения абонентских систем здания (конечно, при наличии финансовых возможностей).

Структурирование по подъездам

В этом варианте пользователи подключаются к «своему», обслуживающему только их подъезд устройству (хабу, коммутатору). Оборудование всех подъездов подключено к одному коммутатору, который, в свою очередь, тем или иным образом включен в магистраль.

Этот вариант является фактическим отражением офисных локальных сетей. Только роль «вертикальной» межэтажной магистрали играют «межподъездные» связи, а разводка внутри подъезда - аналог горизонтальной кабельной системы этажа в терминах СКС.

Такая схема может применяться, если в подъезде имеется достаточное количество абонентов (не менее 10-15), которое оправдывает размещение отдельного коммутатора.

Наиболее правильное место размещения с точки зрения топологии сети - один из средних этажей. Однако, как правило, архитектурой отечественных зданий это не предусмотрено и приходится искать место на техэтаже, в подвале, в лифтовой и подобных местах. При этом может проявиться главный недостаток централизованных схем - узость шахт слаботочной проводки. К сожалению, с этим приходится считаться; ниже мы расскажем о нескольких способах, позволяющих снять остроту проблемы.

Второй существенный недостаток: сдача «инстанциям» даже единственного в подъезде устройства может оказаться очень дорогой, особенно в старых домах, где есть сложности с удобным местом размещения и правильным подводом питания. Хотя нельзя не признать, что если возникла потребность в установке коммутатора в каждом подъезде (много абонентов), должно хватить средств и на легализацию.

Один дом - один распределительный пункт

Предельная централизация абонентской системы здания - установка оборудования в одной точке дома, куда сходятся кабельные линии от всех абонентов.

Протокол 10Base-T позволяет на современных кабелях 5-й категории нормально работать на расстояниях до 200 метров (а часто и более). Учитывая, что высота 10-этажного дома около 30 метров, длина на подъезд - примерно 25-30 метров, вполне достаточно одного активного устройства на 7-8 подъездов. В случае если здание очень большое, целесообразно рассматривать его логически как несколько домов, соединенных магистралями (в том числе оптоволоконными).

Преимущества этой схемы перед предыдущей очевидны: установка, подвод питания, обслуживание, защита от злоумышленников - все в одном месте. Но недостатки тоже имеются - главным образом это кабельные линии большей протяженности и немалой толщины.

Что лучше выбрать? Решение придется принимать в основном из архитектурных соображений. Если существует реальная возможность протащить толстые пучки кабелей через шахты слаботочной проводки, то вариант с одним распределительным пунктом будет более предпочтителен. То же самое относится к ситуации, когда в подъезде приходится прокладывать новые кабельные каналы (это нередкий случай в старых домах, где слаботочная проводка не предусмотрена вообще).

Когда коммуникационные трубы слишком узкие, строение многоэтажное (более 10-12 этажей) и много абонентов (или есть перспективы их появления), целесообразно использовать структурную схему, ориентированную на установку активного оборудования в каждом подъезде.

Централизованная схема удобнее в относительно невысоком здании (менее 10-12 этажей) с числом абонентов в подъезде менее 10-15. Под это определение попадает около 90% отечественных домов, поэтому можно считать данный вариант основным.

Следует подчеркнуть дополнительное преимущество схемы с одним распределительным пунктом в доме. При развертывании сети часто бывает, что пользователей мало (всего 1-2 на дом). Понятно, что ставить в этой ситуации несколько активных устройств сразу не выгодно. А когда сеть разрастется, не придется менять ее топологию - достаточно вместо 6-портового хаба поставить мощный 25-портовый коммутатор или даже что-то более серьезное. Кабельная система здания может остаться прежней.

Минимизация толщины кабельного пучка

Так или иначе, но чем тоньше кабель, тем проще его использовать на реальных объектах. При этом стандартный для офисных локальных сетей 4-парный кабель является, пожалуй, наименее подходящим решением из-за наличия двух неиспользуемых пар. Поэтому в стесненных условиях целесообразно подключать один кабель сразу к двум портам (разделяя пары через розетку или плинт).

Еще больший выигрыш дает 25- или 50-парный кабель. Экономия толщины в этом случае идет за счет одной на все пары внешней оболочки и более плотной упаковки пар. Но возникает проблема этажной разводки - делать ее полностью на каждом этаже почти нереально (дорого и заметно снизится качество электрического тракта). Решить задачу можно следующими способами:

выводить из-под общей оболочки несколько пар на каждом этаже (2, 4, 6 или более), а остальные пускать дальше, не разрезая. Но я, к сожалению, не знаю красивого способа сделать это. Можно аккуратно вскрыть оболочку вдоль многопарного кабеля на длину порядка 10 см, обрезать нужные пары с одной стороны и вывести их наружу. Далее закрыть надрез (скорее всего изолентой) и подсоединить выведенные пары к тонкому кабелю (2- или 4-парному), которым выполнена проводка до пользователя;
более правильно с точки зрения стандартов будет разделать весь многопарный кабель на одном из средних этажей на специальном плинте («Крона» или «110»), а затем развести по абонентам подъезда обычной витой парой. Недостатки - больший расход кабеля, относительно дорогостоящий плинт (порядка 20 долл.), необходимость запаса сечения кабельных каналов на «обратную» прокладку.

Однако, несмотря на внешние сложности, использовать многопарный кабель при массовых прокладках очень удобно. 25-парный кабель эквивалентен шести обычным 4-парным витым парам, но значительно тоньше и удобнее в работе.

В последнее время некоторые Ethernet-провайдеры стараются проложить по стояку слаботочной проводки подъезда 25-парный кабель сразу - «на вырост». Подключение пользователей к нему делается позже, по мере необходимости. Со стороны оборудования весь кабель заводится на 50-100-парный плинт, а далее (иногда через грозозащиты) в коммутатор.

Такой подход позволяет напрямую подключать к коммутатору до 12 абонентов в каждом подъезде. При большем количестве пользователей придется прокладывать дополнительный кабель (не обязательно многопарный).

Помимо этого остается «неправильный», но дешевый выход - подключить нескольких соседей на один хаб и передать его последним на полное «самообслуживание». Иногда это удобно как для провайдера (его ответственность заканчивается на порту хаба), так и абонентам - они сэкономят на подключении.

КомпьютерПресс 8"2002

При принятии решения о выборе типа сети основной вопрос состоит в том, может ли организация позволить себе файловый сервер, сетевую операционную систему и администратора сети. Если да, то можно использовать серверную сетевую среду. Если нет - одноранговая сеть.

Можно организовать одноранговую сеть аналогично серверной, используя для хранения файлов и обслуживания разделяемых ресурсов (например, принтеров) один мощный одноранговый компьютер. Это позволит централизованно администрировать ресурсы и выполнять резервное копирование на одной машине. Между тем такой компьютер будет испытывать большую нагрузку, поэтому нужно сделать так, чтобы с ним работало ограниченное число ПК. Используемые таким образом компьютеры называют невыделенными серверами.

Исходя из поставленных условий проектирования (большое число рабочих станций, необходимость расширения, высокий уровень безопасности, большое количество ресурсов и т.д.), правильным решением будет проектирование сети на основе выделенного сервера, что позволит выполнить поставленные требования.

Выбор топологии.

звездообразная;
кольцевая;
ячеистая (сотовая).

Шинная топология.

Шинная топология часто применяется в небольших, простых или временных сетевых инсталляциях.

В типичной сети с шинной топологией кабель содержит одну или более пар проводников, а активные схемы усиления сигнала или передачи его от одного компьютера к другому отсутствуют. Таким образом, шинная топология является пассивной . Когда одна машина посылает сигнал по кабелю, все другие узлы получают эту информацию, но только один из них (адрес, которого совпадает с адресом, закодированным в сообщении) принимает ее. Остальные отбрасывают сообщение.

Еще одним важным фактором является . Поскольку шинная топология является пассивной, электрический сигнал от передающего компьютера свободно путешествует по всей длине кабеля. Без оконечной нагрузки сигнал достигает конца кабеля, отражается и идет в обратном направлении. Такое эхоотражение и путешествие сигнала туда и обратно по кабелю называется зацикливанием (ringing). Для предотвращения подобного явления к обоим концам кабельного сегмента подключается (терминаторы). Терминаторы поглощают электрический сигнал и предотвращают его отражение. В сетях с шинной топологией кабели нельзя оставлять без оконечной нагрузки.

Преимущества шинной топологии:

она надежно работает в небольших сетях, проста в использовании и понятна;

шина требует меньше кабеля для соединения компьютеров и потому дешевле, чем другие схемы кабельных соединений;

шинную топологию легко расширить. Два кабельных сегмента можно состыковать в один длинный кабель с помощью цилиндрического соединителя BNC. Это позволяет подключить к сети дополнительные компьютеры;

для расширения сети с шинной топологией можно использовать повторитель. Повторитель (repeater) усиливает сигнал и позволяет передавать его на большие расстояния.

Недостатки шинной топологии:

интенсивный сетевой трафик значительно снижает производительность такой сети. Поскольку любой компьютер может передать данные в произвольный момент времени, и в большинстве сетей они не координируют друг с другом моменты передачи, в сети с шинной топологией с большим числом компьютеров станции часто прерывают друг друга, и немалая часть полосы пропускания (мощность передачи информации) теряется понапрасну. При добавлении компьютеров к сети проблема еще более усугубляется;

каждый цилиндрический соединитель ослабляет электрический сигнал, и большое их число будет препятствовать корректной передаче информации по шине;

сеть с шинной топологией трудно диагностировать. Разрыв кабеля или неправильное функционирование одного из компьютеров может привести к тому, что другие узлы не смогут взаимодействовать друг с другом. В результате вся сеть становится неработоспособной.

В первую очередь определитесь с типом несущей.
Дело в том, что использование коаксиального кабеля или витой пары подразумевает принципиально различные архитектуры локальной сети.

В первом случае сеть будет строиться по принципу «общей шины» - все входящие в нее компьютеры последовательно соединяются друг с другом в цепочку при помощи отрезков кабеля, образуя единую магистраль.

Это довольно удобно, если все пользователи вашей сети живут на одной лестничной площадке или в квартирах, расположенных одна под другой.
Однако, если компьютеры разбросаны по всему подъезду (или дому), коаксиальный кабель будет петлять, что неудобно уже на этапе первичной прокладки сети.

Если же потребуется подключить к ней еще несколько новых пользователей, проблемы возрастут в геометрической прогрессии.
К тому же «общая шина» опасна: если будет испорчен отрезок сети между двумя компьютерами, то отключается вся сеть.

Скорость передачи по тонкому коаксиальному кабелю (по своей структуре он аналогичен тому, который применяется в телеантеннах - только сопротивление в нем составляет 50 Ом) ограничена.
Она не более 10 Мбит/с.

Витая пара позволяет создать совершенно иную сетевую архитектуру.
Кабель витой пары аналогичен обычному телефонному, только вместо 2 (или 4) проводов в нем используется 8, разделенных на 4 пары.

Витая пара - более гибкий и практичный кабель, удобный в укладке и хорошо защищенный от внешнего воздействия.
Однако главный плюс этого варианта в другом: на витой паре основывается локальная сеть типа «звезда» или «дерево» - в центре ее находится коммуникационное устройство (в простейшем случае - концентратор) с несколькими портами, к каждому из которых посредством кабеля присоединяется конечный компьютер …

При помощи витой пары можно создавать сети с пропускной способностью в 10 Мбит/с, 100 Мбит/с (Fast Ethernet) и 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet).

Драйвер AMD Radeon Software Adrenalin Edition 19.9.2 Optional

Новая версия драйвера AMD Radeon Software Adrenalin Edition 19.9.2 Optional повышает производительность в игре «Borderlands 3» и добавляет поддержку технологии коррекции изображения Radeon Image Sharpening.

Накопительное обновление Windows 10 1903 KB4515384 (добавлено)

10 сентября 2019 г. Microsoft выпустила накопительное обновление для Windows 10 версии 1903 - KB4515384 с рядом улучшений безопасности и исправлением ошибки, которая нарушила работу Windows Search и вызвала высокую загрузку ЦП.

Драйвер Game Ready GeForce 436.30 WHQL

Компания NVIDIA выпустила пакет драйверов Game Ready GeForce 436.30 WHQL, который предназначен для оптимизации в играх: «Gears 5», «Borderlands 3» и «Call of Duty: Modern Warfare», «FIFA 20», «The Surge 2» и «Code Vein», исправляет ряд ошибок, замеченных в предыдущих релизах, и расширяет перечень дисплеев категории G-Sync Compatible.