7 Лабораторная работа № 7. Построение корпоративной сети связи с использованием средств доступа к региональным сетям

Цель работы. Получить навыки выбора оборудования, кабельной системы для построения инфраструктуры региональной сети связи уровня предприятия с использованием средств удаленного доступа и средств доступа к региональным сетям.

Теоретическая справка.

Корпоративная сеть объединяет локальные сети всех структурных подразделений предприятия, в том числе удаленных от центрального отделения на значительные расстояния, которые не под силу покрыть большинству используемых сегодня технологий локальных сетей. Поэтому при организации корпоративной сети зачастую необходимо решать задачу связи удаленных подразделений с использованием региональных сетей, называемых также территориальными.

Территориальные транспортные средства, используемые для построения корпоративной сети, принято делить на две большие категории – магистральные средства и средства удаленного доступа.

Магистральные средства используются для образования одноранговых связей между крупными локальными сетями, принадлежащими большим подразделениям предприятия. Магистральные региональные сети должны обеспечивать высокую пропускную способность, так как на магистрали объединяются потоки данных большого количества подсетей. Кроме того, магистральные сети должны быть постоянно доступны, то есть поддерживать очень высокий коэффициент готовности, так как по ним передается трафик многих критических для успешной работы предприятия приложений. Ввиду особой важности магистральных средств их высокая стоимость переходит на второй план. Так как у предприятия обычно имеется не так уж много крупных сетей, то к магистральным средствам не предъявляются требования поддержания разветвленной инфраструктуры доступа. Обычно в качестве магистральных средств используются цифровые выделенные каналы со скоростями от 2 Мб/с до 622 Мб/c, сети с коммутацией пакетов Х.25, Frame Relay, АТМ [2].

Средства удаленного доступа обеспечивают связь небольших локальных сетей и отдельных узлов с центральной локальной сетью предприятия. В качестве отдельных удаленных узлов также могут выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступ к центральной базе данных о легальных клиентах банка, пластиковые карточки которых необходимо авторизовать на месте. Банкоматы или кассовые аппараты обычно рассчитаны на взаимодействие с центральным компьютером по сети Х.25, которая в свое время специально разрабатывалась как сеть для удаленного доступа неинтеллектуального терминального оборудования к центральному компьютеру.

В качестве транспортных средств удаленного доступа используются телефонные аналоговые сети, сети ISDN и реже – сети Frame Relay. Качественный скачок в расширении возможностей удаленного доступа произошел в связи со стремительным ростом популярности и распространенности сети Internet. Транспортные услуги Internet дешевле, чем услуги междугородных и международных телефонных сетей, а их качество быстро улучшается.

Типы региональных сетей.

Сеть строится на основе некоммутируемых каналов связи, которые соединяются между собой коммутаторами S глобальной сети. Приведенная структура характерна как для магистральных сетей типа АТМ или Frame Relay, так и для сетей, используемых для удаленного доступа – аналоговых телефонных сетей, сетей ISDN или первичных цифровых сетей PDH/SDH. Все эти сети можно разделить на три класса по способу коммутации, применяемому в коммутаторах.

Сети с постоянной коммутацией каналов, в которых абоненты сети не могут инициировать коммутацию соединений между собой – каналы между абонентами коммутируются на постоянной основе оператором сети. Эти сети обеспечивают выделенные (dedicated или leased) каналы, так как для пользователя коммутаторы сети не видны и сеть представляется каналом "точка – точка". Эти сети делятся на два подкласса – аналоговые и цифровые, в зависимости от типа техники мультиплексирования и коммутации каналов. Аналоговые сети используют мультиплексирование с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiplexing, FDM), а цифровые – мультиплексирование с временным разделением каналов (Time Division Multiplexing, TDM). В свою очередь цифровые первичные сети подразделяются на сети, использующие аппаратуру и протоколы технологии PDH со скоростями каналов от 64 Кб/с до 45 Мб/с, и сети, построенные на основе аппаратуры и протоколов технологии SONET/SDH со скоростями каналов от 51 Мб/c до 2.4 Гб/с.

Сети с коммутацией каналов позволяют абонентам сети динамически инициировать установление соединений друг с другом (телефонные сети). Выделяют аналоговые сети, использующие мультиплексирование с частотным разделением каналов (FDM), и цифровые, использующие мультиплексирование с временным разделением каналов (TDM). Наиболее распространенным типом цифровых телефонных сетей являются сети ISDN.

Сети с коммутацией пакетов, в которых коммутаторы оперируют пакетами пользовательских данных. К сетям этого типа относятся все сети, разработанные для передачи данных – Х.25, Frame Relay, ATM (последний тип предназначен в равной степени как для передачи компьютерных данных, так и для передачи голоса и любых других видов мультимедийного трафика) [2].

Типы устройств доступа к региональным сетям.

Независимо от типа коммутации, используемого в региональной сети, а также от того, используются ли в сети магистральные средства или средства удаленного доступа, все абоненты сети присоединяются к ней с помощью оборудования доступа (Access Devices), которое позволяет согласовать протоколы и интерфейсы локальных сетей с протоколами и интерфейсами региональной сети. Обычно в глобальной сети строго описан и стандартизован интерфейс взаимодействия пользователей с сетью (User Network Interface, UNI). Это необходимо для того, чтобы пользователи могли без проблем подключаться к сети с помощью коммуникационного оборудования любого производителя, который соблюдает стандарт UNI.

Устройство доступа поддерживает на входе интерфейс локальной сети, а на выходе - требуемый интерфейс UNI. Интерфейс между локальной и глобальной сетями может быть реализован устройствами разных типов. В первую очередь эти устройства делятся на:

• аппаратуру передачи данных (Data Circuit-terminating Equipment, DCE);

• оконечное оборудование данных (Data Terminal Equipment, DTE) [2].

Устройства DCE представляют собой аппаратуру передачи данных по региональным каналам, работающую на физическом уровне. Устройства этого типа имеют выходные интерфейсы физического уровня, согласованные с региональным каналом передачи данных. Различают аппаратуру передачи данных по аналоговым и цифровым каналам. Для передачи данных по аналоговым каналам применяются модемы различных стандартов, а по цифровым - устройства DSU/CSU.

DTE - это очень широкий класс устройств, которые непосредственно готовят данные для передачи по глобальной сети. DTE представляют собой устройства, работающие на границе между локальными и глобальными сетями и выполняющие протоколы уровней более высоких, чем физический. DTE могут поддерживать только канальные протоколы - такими устройствами являются удаленные мосты, либо протоколы канального и сетевого уровней - такими устройствами являются маршрутизаторами, либо протоколы всех уровней, включая прикладной, - такими устройствами являются шлюзы [2].

Связь компьютера или маршрутизатора с цифровой выделенной линией осуществляется с помощью пары устройств, обычно выполненных в одном корпусе или же совмещенных с маршрутизатором. Этими устройствами являются устройство обслуживания данных и устройство обслуживания канала (соответственно Data Service Unit, DSU и Channel Service Unit, CSU). Устройство обслуживания данных DSU преобразует сигналы, поступающие от оконечного оборудования данных DTE (обычно по интерфейсу RS-232 или HSSI), в биполярные импульсы интерфейса G.703. Устройство обслуживания канала CSU также выполняет все временные отсчеты, регенерацию сигнала и выравнивание загрузки канала. CSU выполняет более узкие функции, в основном оно занимается созданием оптимальных условий передачи в линии (выравнивание). Эти устройства, как и модуляторы-демодуляторы, часто обозначаются DSU/CSU [2].

Серверы удаленного доступа, удаленного управления и терминальные серверы.

Существует особый класс устройств, предназначенных для связи удаленных узлов в том случае, когда к сети нужно подключить не другую сеть, а автономный компьютер. В таких случаях в центральной сети устанавливается сервер удаленного доступа, который обслуживает доступ к сети большого числа разрозненных компьютеров.

Обычно, сервер удаленного доступа служит для подключения удаленных клиентов по телефонным сетям – аналоговом или ISDN, так как это наиболее распространенные и повсеместно доступные сети.

Серверы удаленного доступа обычно имеют большое количество портов для поддержки модемного пула, соединяющего сервер с телефонной городской сетью. Серверы удаленного доступа подразделяются на серверы удаленных узлов, серверы удаленного управления и терминальные серверы.

Серверы удаленных узлов предоставляют своим клиентам только транспортные услуги, обеспечивая соединение с центральной сетью по протоколам сетевого уровня. В сущности, они выполняют в этом случае роль маршрутизаторов или шлюзов, ориентированных на низкоскоростные модемные соединения.

Серверы удаленного управления, кроме обеспечения транспортного соединения, выполняют и некоторые дополнительные функции – запускают от имени своих удаленных клиентов приложения на компьютерах центральной сети и эмулируют на экране удаленного компьютера графическую среду этого приложения. Обычно, серверы удаленного управления ориентируются на среду операционных систем персональных компьютеров, например, Windows. Терминальные серверы выполняют похожие функции, но для многотерминальных операционных систем, подобно Unix [2].

Задание к проведению лабораторной работы.

1. Используя пакет NetCracker, изучить состав и функциональные характеристики средств удаленного доступа и средств доступа к региональным сетям.

2. В соответствии с вариантом задания построить сеть предприятия с использованием средств удаленного доступа и средств доступа к региональным сетям, обеспечив резервирование основных каналов передачи данных.

3. Для полученной модели сети задать необходимые типы потоков данных между рабочими станциями и серверами и произвести имитационное моделирование работы сети.

4. Проанализировать среднюю загрузку сетевого коммуникационного оборудования и среды передачи данных и время ответа для потока данных. Указать участки сети, уязвимые к перегрузкам, и определить средства повышения надежности функционирования сети.

Таблица 9 - Варианты заданий

№ варианта	Тип инфраструктуры	Тип трафика
1	1	2
2	2	3
3	3	4
4	4	1
5	1	3
6	2	4
7	3	1
8	4	2
9	1	4
10	2	1
11	3	2
12	4	3
13	1	1
14	2	2
15	3	3
16	4	4

Таблица 10 - Тип инфраструктуры

№ варианта	Количество городов	Количество подразделений предприятия в городах
1	2	4
2	2	3
3	3	3
4	3	2

Таблица 11 - Тип моделируемого трафика

№ варианта	Количество файловых серверов	Количество HTTP-серверов	Количество FTP-серверов	Количество серверов баз данных
1	3	1	2	2
2	3	2	1	2
3	2	1	2	3
4	2	2	1	3

Содержание отчета по лабораторной работе.

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Характеристики типового оборудования сети связи.

4. Схема сети предприятия.

5. Логическая схема сети.

6. Расчеты параметров сети связи.

7. Обосновать принятые инженерные решения.

8. Выводы по выполненной работе.

9. Список использованных источников.

Контрольные вопросы.

1. Классификация средств доступа к региональным сетям.

2. Основные типы региональных сетей.

3. Особенности сетей X.25 и Frame Relay.

4. Оконечное оборудование данных, его функциональное назначение.

5. Аппаратура передачи данных, ее функциональное назначение.