Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2007
Тип роботи:
Методичні вказівки
Предмет:
Комп'ютерні мережі
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний Університет “Львівська політехніка”
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
І ЗАВДАННЯ
для виконання курсового проекту з дисципліни
“КОМП’ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ”
для студентів дистанційної форми навчання
м. Львів
Національний університет "Львівська політехніка",
2007
Методичні вказівки і завдання для виконання курсового проекту з дисципліни “Комп’ютерні мережі” для студентів дистанційної форми навчання та напрямку підготовки 6.1601 "Інформаційна безпека" / Укл. Б.М.Березюк, А.З.Піскозуб, І.Я. Тишик- Львiв: Національний університет "Львівська політехніка", 2007. - 65 c.
Укладачі: Б.М.Березюк, канд. техн. наук, доцент
А.З.Піскозуб, канд. техн. наук, доцент
І.Я. Тишик, ст. викладач
Вiдповiдальний за випуск В.Б. Дудикевич, д.т.н, проф.
Рецензенти: В.В. Хома, д.т.н, проф.,
Зміст
TOC \t "Заголовок 2;3" 1. Мета та завдання курсового проектування PAGEREF _Toc178352326 \h 4
2. Завдання на курсовий проект PAGEREF _Toc178352327 \h 4
3. Структура курсового проекту та вимоги до оформлення розрахунково-пояснювальної записки PAGEREF _Toc178352328 \h 6
4. Вимоги до оформлення графічної частини PAGEREF _Toc178352329 \h 7
5. Теоретичні основи побудови комп’ютерних мереж PAGEREF _Toc178352330 \h 8
5.1. Загальні засади побудови систем та мереж передавання даних PAGEREF _Toc178352331 \h 8
5.2. Призначення та особливості побудови глобальних мереж PAGEREF _Toc178352332 \h 12
5.2.1. Побудова глобальних мереж на основі виділених каналів PAGEREF _Toc178352333 \h 15
5.2.2. Технологія доступу на основі стандарту IEEE 802.16 PAGEREF _Toc178352334 \h 19
5.2.3. Побудова глобальних мереж на основі комутованих каналів PAGEREF _Toc178352335 \h 20
5.2.4. Глобальні мережі передавання даних з комутацією пакетів PAGEREF _Toc178352336 \h 21
5.3. Особливості побудови локальних мереж PAGEREF _Toc178352337 \h 22
5.3.1. Загальні засади побудови локальних мереж PAGEREF _Toc178352338 \h 22
5.3.2. Особливості базових технологій локальних мереж PAGEREF _Toc178352339 \h 24
5.3.3. Мережі на основі стандарту IEEE 802.11 PAGEREF _Toc178352340 \h 26
5.4. Принципи маршрутизації комп’ютерних мереж PAGEREF _Toc178352341 \h 27
5.4.1. Загальні принципи побудови об’єднаних мереж PAGEREF _Toc178352342 \h 27
5. Особливості стеку комунікаційних протоколів ТСР/ІР PAGEREF _Toc178352343 \h 28
6. Проектування комп’ютерної корпоративної мережі PAGEREF _Toc178352344 \h 30
6.1. Загальні принципи побудови корпоративних мереж PAGEREF _Toc178352345 \h 30
6.2. Структура корпоративної мережі PAGEREF _Toc178352346 \h 32
6.3. Структурована кабельна система PAGEREF _Toc178352347 \h 36
6.4. Основні характеристики технології Ethernet PAGEREF _Toc178352348 \h 37
6.4.1. Етапи доступу до середовища PAGEREF _Toc178352349 \h 38
6.4.2. Методика розрахунку конфігурації мережі Ethernet PAGEREF _Toc178352351 \h 44
6.5. IP-адресація мереж PAGEREF _Toc178352353 \h 49
6.5.1. Маска підмережі PAGEREF _Toc178352354 \h 51
6.5.2. Визначення адреси призначення пакету. Шлюз по замовчуванню PAGEREF _Toc178352355 \h 51
6.5.3. Іntranet-мережа, Іntranet-адресація, механізм NAT трансляції IP-адрес PAGEREF _Toc178352356 \h 52
6.5.4. Структуризація IP-мереж PAGEREF _Toc178352357 \h 53
6.5.4.1. Критерії визначення параметрів підмереж PAGEREF _Toc178352359 \h 54
6.5.4.2. Визначення маски підмережі PAGEREF _Toc178352360 \h 54
6.5.5. Визначення ідентифікаторів хостів у підмережі PAGEREF _Toc178352362 \h 56
6.5.6. Приклади масок підмереж, приклади розбиття мереж на підмережі PAGEREF _Toc178352363 \h 57
6.6. Об’єднання мереж (supernetting) на основі протоколу IPv4 PAGEREF _Toc178352364 \h 59
6. Приклад IP-адресації корпоративної комп’ютерної мережі PAGEREF _Toc178352365 \h 61
7. Проблеми стандартизації та джерела стандартів у галузі передавання даних PAGEREF _Toc178352366 \h 63
Список рекомендованої літератури PAGEREF _Toc178352367 \h 64
Додатки PAGEREF _Toc178352368 \h 66
Мета та завдання курсового проектування
Мета курсового проектування:
узагальнення та закріплення знань, здобутих в процесі прослуховування лекцій, виконання лабораторних та практичних робіт, самостійного вивчення теоретичного матеріалу навчальної дисципліни;
оволодіння практичними навиками у галузі розробки корпоративних комп’ютерних мереж.
Завдання курсового проектування:
Навчитися:
розробляти структури комп’ютерних мереж згідно з поставленим технічним завданням;
вибирати відповідні технології мереж для побудови корпоративної коип’ютерної мережі;
вибирати для корпоративної мережі необхідне термінальне обладнання, канали зв’язку з апаратурою передавання даних;
виконувати структуризацію ІР-мережі, визначати маску та унікальні ідентифікатори підмереж, ідентифікатори хостів в підмережі;
визначати основні характеристики корпоративної мережі.
Завдання на курсовий проект
Спроектувати корпоративну комп’ютерну мережу (ККМ) організації (навчального закладу, проектного інституту, банку, виробничого підприємства, заводу та інш.), яка має наступні властивості та характеристики:
ККМ об’єднує географічно віддалені між собою мережі кампусів (центральна мережа та філії), кількість яких рівна 2 (для непарної передостанньої НЗК) і 3 (для парної передостанньої НЗК), а відстань між головною мережею та її найближчою філією становить значення d [км], де d- відстань в км, рівна 3-м останнім цифрам НЗК (451).
ККМ повинна забезпечувати наступні послуги своїм корпоративним користувачам:
доступ корпоративних користувачів до:
централізованої бази даних;
корпоративних WWW-, FTP- та E_mail-серверів;
можливість забезпечення обміну мультимедійними послугами:
відеоконференцзв’язок;
аудіозв’язок;
корпоративний телефонний зв’язок;
підключення корпоративних користувачів до мережі INTERNET з метою забезпечення її базових послуг;
організація публічних WWW-, FTP-серверів для користувачів INTERNET;
організація мережі доступу до корпоративної мережі для віддалених користувачів. Вибрати з наступних варіантів: комутована телефонна мережа загального користування (КТМЗК), INTERNET, ISDN, X.25, Frame Relay, та ін.
ККМ повинна володіти хорошими показниками продуктивності, розширюваності та масштабованості.
Структура локальної мережі кампусу головного підрозділу (ЛМКГП) повинна відповідати наступним вимогам (не розглядати структури мереж філій):
по розміру мережа кампусу об’єднує n ( 2) будинків (де n – вибирається згідно останньої цифри НЗК див. табл.), причому максимальна відстань між будинками становить m (1) [км], (де m - вибирається тепер згідно передостанньої цифри НЗК див. табл.):
для побудови мережі кампусу в середині будинків використовуються технології Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, 100VG-AnyLAN, а для об’єднання будинків між собою – технології FDDI, відповідні Ethernet, або ж безпровідні технології (при виборі тої чи іншої технології обґрунтувати її вибір);
структура мережі кампусу повинна бути ієрархічною, в якій присутній рівень мереж робочих груп, мереж відділів та мережі кампусу. Навести схему ієрархічної структури мережі і згідно неї провести фізичну та логічну структуризацію мережі. Для здійснення структуризації використати наступні пристрої: повторювачі, мости, концентратори, комутатори, VLAN-комутатори, комутатори III рівня, маршрутизатори (в разі використання VLAN-комутаторів навести структуру віртуальних локальних мереж). Обґрунтувати вибір мережевих пристроїв. При структуризації мережі вихідним параметром є кількість маршрутизаторів в мережі кампусу p, яка рівна
p=n+o , (=4+3=7)
де n – кількість будинків у кампусі;
(+) o – рівне 3, якщо сума двох цифр НЗК парна;
o – рівне 4, якщо сума двох цифр НЗК непарна;
кількість k вузлів в мережі центрального будинку кампусу головного підрозділу дорівнює добутку двох останніх цифр НЗК на 10 (kmin=100)
k=2ост.цифри НЗК * 10 ,
для технології Ethernet навести наступні параметри:
схему доменів колізій на Вашій схемі мережі кампусу;
розрахунок конфігурації мережі Ethernet (правило “5 – 4 –3” (правило “4-х габів”), розрахунок параметрів PDV та PVV для частини мережі Ethernet, побудованій на концентраторах чи повторювачах);
при побудові кабельної системи брати до уваги наступні умови:
в мережі вже існують мережі Ethernet 10BASE-2 чи Token Ring, які переробляти не треба;
в центральному будинку кампусу забезпечити розведення кабельної системи згідно вимог структурованих кабельних систем. Навести схему розведення кабельних систем із зазначенням типів кабелів, їх довжини та технологій, які використовуватимуться.
Структура та вибір WAN-каналів повинна визначатись вимогами згідно пункту 2:
для парної останньої цифри НЗК це є пункти 2.1.1, 2.1.2, 2.1.3, 2.2, 2.4; для непарної останньої цифри НЗК це є пункти 2.1.1, 2.1.2, 2.1.4, 2.1.5, 2.2, 2.3;
для побудови магістральних мереж та мереж доступу використати публічні чи приватні глобальні мережі, такі як технологій виділених каналів (T1/E1), технології з комутацією каналів (КТМЗК, ISDN, xDSL), технології з комутацією пакетів (TCP/IP, X.25, Frame Relay), безпровідні технології та сателітарний зв’язок. Навести обґрунтування використання тої чи іншої технології.
Беручи до уваги хороші показники продуктивності ККМ, оцінити і обґрунтувати пропускну здатність магістральних LAN- та WAN-каналів в залежності від поставлених задач та виду трафіку.
Для адресації вузлів корпоративної мережі використати набір протоколів TCP/IP з протоколом IPv4. Для ЛМКГП навести схему із зазначенням IP-адрес і масок усіх підмереж і вузлів, а для філій – зазначити лише виділені діапазони IP-адрес.
Навести необхідні настроювання маршрутизації у Вашій мережі:
навести схему маршрутизації ЛМКГП, в якій відобразити маршрути, внесені в таблиці маршрутизації усіх маршрутизаторів ЛМКГП;
в разі необхідності обґрунтувати необхідність використання динамічної маршрутизації (протоколи OSPF, RIP).
Вибір обладнання проводити згідно матеріалів мережі INTERNET, періодичних видань, та іншої відповідної літератури.
Курсовий проект необхідно виконати згідно з вимогами, описаними у п.3.
Структура курсового проекту та вимоги до оформлення розрахунково-пояснювальної записки
Курсовий проект складається зі зброшурованих розрахунково-пояснювальної записки та графічної частини, виконаних згідно з вимогами ЄСКД.
Розрахунково-пояснювальна записка повинна складатися з наступних розділів:
Технічне завдання проекту
Зміст
Вступ
Огляд основних технологій локальних та глобальних комп’ютерних мереж.
Розроблення загальної структури корпоративної комп’ютерної мережі.
Розроблення локальної мережі кампусу головного підрозділу організації.
Структуризація ІР-мережі головного підрозділу.
Розроблення структурованої кабельної системи центрального будинку кампусу.
Розрахунок основних параметрів локальної мережі згідно завдання.
Висновки
Список використаної літератури
Додатки
Технічне завдання проекту розробляється з врахуванням вимог, приведених у п.2. Вихідні дані на проектування вибираються на основі номера залікової книжки виконавця проекту. У випадку виконання реального проекту вихідні дані на проектування задає замовник. При цьому необхідно провести аналіз об’єкту проектування.
У вступі необхідно розкрити актуальність теми проекту, місце інформаційних технологій у сучасному світі.
У першому розділі проекту необхідно провести короткий огляд основних технологій локальних та глобальних мереж передавання даних, привести їх основні характеристики. Описати загальні принципи структуризації мереж.
У другому розділі проекту необхідно розробити та описати загальну структуру корпоративної комп’ютерної мережі з врахуванням вихідних даних, приведених у технічному завданні. Обгрунтувати вибір технологій локальних мереж головного підрозділу корпорації та її філій. Вибрати та обгрунтувати мережі доступу до географічно віддалених філій.
У третьому розділі проекту необхідно розробити структурну схему локальної комп’ютерної мережі кампусу головного підрозділу організації. Обгрунтувати вибір необхідного комунікаційного обладнання із врахованням вибору відповідної технології локальної мережі. Типи вибраного обладнання привести у Додатках в таблиці специфікацій.
У четвертому розділі необхідно на основі вихідних даних на проектування виконати структуризацію ІР-мережі головного підрозділу. Обгрунтувати число встановлених маршрутизаторів, визначити маски та унікальні ідентифікатори підмереж, поле вузлів та їх ідентифікатори в підмережах. Розробити таблицю маршрутизації для маршрутизатора, встановленого у центральному будинку кампусу головного підрозділу. При структуризації мережі використовувати маски постійної або змінної довжини.
У п’ятому розділі необхідно розробити структуровану кабельну систему центрального будинку кампусу головного підрозділу. Обгрунтувати вибір типу кабелів, розміщення телекомунікаційних шаф та іншого комунікаційного обладнання, робочих місць. Оптимізувати розташування серверів, принтерів та інших периферійних пристроїв у підмережах робочих груп і відділів. Типи вибраного пасивного обладнання привести у Додатках в таблиці специфікацій.
У шостому розділі пректу необхідно визначити основні характеристики спроектованої мережі передавання даних.
У висновках необхідно привести результати виконання курсового проекту та охарактеризувати отримані дані. Намітити можливі шляхи подальшого покращення характеристик спроектованої корпоративної мережі. Оцінити можливості їх реалізації.
Список використаної літератури необхідно виконати згідно з вимогами правил бібіліографії.
Обсяг пояснювальної записки не повинен перевищувати 30 сторінок машинописного тексту, виконаного шрифтом 12 з одинарним міжрядковим інтервалом на аркушах формату А-4.
Вимоги до оформлення графічної частини
Графічна частина курсового проекту повинна виконуватися з дотриманням вимог, які регламентують виконання креслень усіх типів і викладені у відповідних нормативних документах. Обсяг графічної частини повинен бути достатнім для пояснення матеріалу, викладеного у записці.
Обов’язкові графічні матеріали, які повинні бути виготовленні при виконанні курсового проекту:
Структура мережі центрального будинку кампусу головного підрозділу (фор. А3);
Схема структурованої кабельної системи центрального будинку кампусу (тут обов’язково повинні бути присутні усі компоненти кабельної системи – телекомунікаційні шафи, патч-панелі, розташування серверів (в серверних приміщеннях), комутатори поверхів, тощо) Обов’язкове позначення метражу кабельної системи;
Структура мережі центрального будинку кампусу головного підрозділу із зазначенням IP-адрес усіх підмереж та вузлів;
Формат графічних матеріалів, oкрім структурної схеми мережі кампусу, не обумовлюється, проте він повинен бути зручним для читання. Використання рамки, кутових штампів та таблиць специфікацій – обов’язкове. Графічні матеріали можуть розташовуватися як у середині пояснювальної записки, так і в Додатках.
Теоретичні основи побудови комп’ютерних мереж
Загальні засади побудови систем та мереж передавання даних
Системи передавання даних - це один із видів систем електрозв’язку, які призначені для передавання певного виду інформації (даних) з ЕОМ або в ЕОМ для її подальшої обробки або зберігання. Т.ч. кінцевим обладнання в СМПД є, в переважній більшості, ЕОМ або інше термінальне обладнання з вбудованими процесорами.
Мережі передавання даних класифікуються за такими ознаками:
принципом побудови: глобальні, локалані, мережі кампусу;
місцем використанням: міські, регіональні, корпоративні;
видом ліній зв’язку: дротові, кабельні, безпровідні наземного і супутникового зв’язку;
способом передавання інформації: аналогові; цифрові;
числом каналів: одноканальні, багатоканальні;
режимом передавання даних: симплексні, напівдуплексні, дуплексні;
методом комутації абонентів: з комутацією каналів, з комутацією пакетів, з комутацією повідомлень.
Глобальна мережа передавання даних (WAN) - це мережа з’єднаних між собою з допомогою спеціального телекомунікаційного обладнання ліній зв’язку та апаратури передачі даних абонентів, розташованих на великій території. Сучасні МПД можуть передавати такі види трафіка як: комп’ютерний, голос, телезображення і т.д. Абонентами глобальної мережі можуть бути як локальні комп’ютерні мережі так і окремі комп’ютери, різноманітні абонентські пункти з вбудованими процесорами та інше термінальне обладнання (наприклад, касові апарати, банкомати, вимірювальне обладнання і т.п.). WAN можуть охоплювати цілі держави та континенти.
Корпоративні мережі (мережі масштабу підприємства) об’єднують велику кількість комп’ютерів на всіх територіях окремого підприємства. Вони можуть мати складні зв’язки і покривати місто, регіон чи навіть континент. Віддаль між окремими територіальними мережами можуть бути такими, що стає необхідним використання глобальних зв’язків. (рис.5.1.1). Корпоративні мережі забезпечують передавання даних між підрозділами одного відомства (корпорації, міністерства, організації, фірми і т.п.), розміщеними на певній території (будинок, місто, держава, континент). До їх складу можуть входити різні LAN і WAN та MAN, які використовують різнотипні лінії зв’язку, в т.ч. телефонні канали, радіо і супутниковий зв’язок. Корпоративні мережі часто використовують складне комунікаційне обладнання і апаратуру передавання даних.
Регіональні мережі обслуговують абонентів в межах певного густонаселеного регіону, на території якого можуть знаходитися декілька населених пунктів. До їх складу можуть входити декілька побудованих за різними технологіями MAN та WAN.
Міські мережі (MAN) об’єднують різні LAN , персональні комп’ютери та інші термінальні пристрої у масштабах міста і забезпечують їм вихід у глобальні мережі. Такі мережі можуть забезпечувати проведення відеоконференцій та здійснювати інтегровану передачу голосу і тексту.
Мережі кампусів об’єднують велику кількість мереж різних відділів одного підприємства в межах окремої будівлі чи в межах однієї території, що покриває площу в декілька квадратних кілометрів (рис.5.1.2). При цьому глобальні з’єднання в мережах кампусів не використовуються.
Служби такої мережі включають взаємодію між мережами відділів, доступ до спільних баз даних підприємства та до спільних серверів, високошвидкісним модемам та високошвидкісним принтерам. В результаті співробітники кожного відділу підприємства дістають доступ до деяких файлів та ресурсів мереж інших відділів.
Локальна мережа передавання даних (LAN) – це мережа з’єднаних між собою комп’ютерів або інших термінальних пристроїв, розміщених на невеликій території. Локальні мережі забезпечують користувачам доступ до розподілених ресурсів, розміщених на інших комп'ютерах.
Мережі відділів – це мережі, які використовуються порівняно невеликою групою користувачів, що працюють в одному відділі підприємства (рис.5.1.3). Головною метою мережі відділу є розділення локальних ресурсів, таких як прикладні програми, дані, принтери, модеми. Зазвичай мережі відділів можуть мати один чи два файлових сервера і не більше тридцяти користовачів. Мережі відділів зазвичай створюються на основі якої-небудь однієї мережної технології – Ethernet, Token Ring, і т.д .
Комутатор
Комутатор
Комутатор
будинку
Сервер
віддаленого
доступу (RAS)
Телефонна
мережа
Мережа
Frame Relay
Комутатор
Комутатор
Комутатор
Рис 5.1.1. Приклад типової корпоративної мережі.
До мереж робочих груп відносяться невеликі мережі (10 – 20 комп’ютерів). Характеристики мереж робочих груп практично не відрізняються від описаних вище характеристик мереж відділів.
Мережі передавання даних забезпечують зв’язок між своїми абонентами з допомогою каналів зв’язку та спеціального комутаційного обладнання. При одній і тій же структурі мережі різні засоби та способи комутації забезпечують для абонентів і мережі в цілому різні можливості та характеристики.
Комутація каналів забезпечує створення неперервного фізичного каналу між абонентами шляхом з’єднання між собою окремих як абонентських, так і магістральних каналів.
Комутатор
поверху
Комутатор
поверху
Комутатор
поверху
мережа
будинку
HUB
HUB
HUB
Магістральний
Комутатор
поверху
Термінали
Міні-комп’ютер
Централізовані
сервери
EMBED Word.Picture.8
Рис. 5.1.2. Приклад мережі кампуса.
Рис. 5.1.3. Приклад мережі масштабу відділу
.
При комутації пакетів повідомлення розбивається на невеликі частини, які називаються пакетами. Кожний пакет містить службову інформацію та поле даних обмеженої довжини. Службова інформація містить адресу одержувача та номер відповідного пакету. Комутатори приймають пакети від кінцевих вузлів і на основі аналізу адресної інформації передають їх один одному аж до вузла призначення.
При комутації повідомлень повідомлення посилається в мережу суцільним блоком довільної довжини. Цей спосіб комутації порівняно з комутацією пакетів перевантажує мережу і зменшує її пропускну здатність.
До складу каналів зв’язку, які з’єднують між собою абонентське та комунікаційне обладнання, входить апаратура передавання даних та лінії зв’язку. Під лініями зв’язку розуміють фізичне середовище, по якому передаються електричні або інші сигнали (носії інформації), з допомогою яких абоненти обмінюються даними. В залежності від фізичного середовища, яке використовується для передавання сигналів, розрізняють проводові (повітряні), кабельні (мідні, коаксіальні і волоконно-оптичні) та лінії наземного і супутникового радіозв'язку.
Локальні мережі, які з’єднують розміщені на невеликій площі персональні комп’ютери, для передавання електричних сигналів використовують у переважній більшості волоконно-оптичні, коаксиальні кабелі та кабелі на основі скручених пар. При побудові глобальних мереж для забезпечення зв’язком розкиданих на великій площі абонентів часто використовують крім кабельних вже існуючі телефонні лінії та радіозв’язок.
В залежності від виду сигналів, з допомогою яких передається інформація та типу апаратури передавання даних, мережі поділяються на мережі з аналоговими та мережі з цифровими лініями зв’язку. В аналогових лініях зв’язку первинні інформаційні сигнали з допомогою аналогових модемів модулюється синусоїдальними сигналами певної частоти і вже після цього надходять у фізичне середовище. В цифрових лініях зв’язку первинні сигнали перетворюються в послідовність дискретних сигналів, які можуть мати декілька (найчастіше - два) рівнів. При цьому у фізичне середовище передається послідовність прямокутних імпульсів, якими закодований потік "нулів" і "одиничок".
В одноканальних мережах по одній лінії зв’язку в даний момент часу може передаватися інформація тільки від одного абонента. Сучасні мережі передавання даних використовують, як правило, багатоканальні лінії зв’язку, по яких одночасно передається інформація від багатьох абонентів. В аналогових лініях цього досягається шляхом частотного (FDM) ущільнення каналів, при якому сигнали різних абонентів модулюються синусоїдальними сигналами різних несучих частот. В цифрових лініях використовується часове (TDM) ущільнення каналів, при якому кожному низькошвидкісному каналу виділяється певна доля (квант) часу високошвидкісного каналу.
В мережах передавання даних інформація може передаватися в симплексному, напівдуплексному та дуплексному (повнодуплексному) режимах. При симплексному режимі передавання даних інформація по лініях зв’язку передається тільки в одну сторону (наприклад, радіо та телетрансляційні мережі, мережі передавання метеоінформації і т.п.) Більшість сучасних мереж використовують напівдуплексний та дуплексний режими передавання даних. При напівдуплексному режимі дані можуть передаватися у кожну з двох сторін почергово. Дуплексний режим дозволяє передавати інформаційні сигнали одночасно у дві сторони, що забезпечує подвоєння швидкості передавання даних.
Призначення та особливості побудови глобальних мереж
Основне призначення WAN – це надання засобів комунікації великому числу різноманітних користувачів, тобто виконання транспортних функцій при передаванні мережевого трафіку.
Сучасні глобальні мережі передавання даних надають користувачам такі види послуг:
Передавання даних між локальними мережами та окремими комп’ютерами;
Передавання мультимедійного трафіку, в т.ч. широкомовних аудіозапису та телевізійних зображень;
Передавання гіпертекстової інформації;
Передавання телефонного трафіку, телеграфних та факсимільних повідомлень;
Забезпечення зв’язку центрального комп’ютера з неінтелектуальними терміналами, в т.ч. касовими апаратами та банкоматами;
Замовлення та придбання квитків на засоби пасажирського транспорту (залізниця, авіаційні перевезення, морський транспорт і т.п.);
Організація та проведення відеоконференцій;
Організація ітерактивних розмов (в т.ч. ІР-телефонія)
Пошук та надання інформації за індивідуальними замовленнями і т.п.
Глобальна мережа являє собою транспортний засіб для передавання даних між абонентами. WAN будуються за певними мережевими технологіми - набором стандартних протоколів (правил) і використовують програмні і апаратні засоби, які реалізіють ці протоколи. Важливим показником мережі є її топологія - конфігурація зв’язків між абонентами і комутаційними вузлами мережі.
Типова структура глобальної мережі приведена на рис. 5.2. На схемі використані такі позначення:
КОД (DTE) - кінцеве обладнання даних;
АПД (DCE) - апаратура передавання даних;
КВ - комутаційні вузли;
МК - магістральні канали;
АК - абонентські канали;
M (R) - маршрутизатор;
МХ - мультиплексор;
АТС - автоматична телефонна станція;
Т - термінальне обладнання (касові апарати, банкомати і т.п.).
Комутаційні вузли забезпечують створення маршрутів для обміну інформацією між абонентами мережі. КВ являють собою комплекс взаємопов’язаних технічних засобів, які здійснюють приймання електричних сигналів із вхідних каналів, обробку отриманих повідомлень, розподілення та подальше передавання повідомлень у потрібний канал зв’язку. Крім основної функції (комутації абонентів) КВ виконують ряд інших функцій: контроль за проходженням повідомлення по мережі, забезпечення пріоритетності передачі, підвищення надійності та достовірності передавання даних та ін.
В глобальних мережах КВ можуть використовувати три способи комутації абонентів:
Комутацію каналів;
Комутацію пакетів;
Комутацію повідомлень.
При одній і тій же структурі мережі різні способи комутації забезпечують для абонентів і мережі в цілому різні можливості та характеристики.
Комутація каналів забезпечує створення неперервного фізичного каналу між абонентами шляхом з’єднання між собою окремих як абонентських, так і магістральних каналів. Розрізняють динамічну і постійну комутацію каналів.
При динамічній комутації в мережу передається спеціальний службовий кадр інформації з адресою абонента, який викликається. Цей кадр послідовно проходить через комутаційні вузли і налаштовує їх на відповідну комутацію. Після закінчення сеансу зв’язку комутація каналів ліквідовується. При постійній комутації канали виділяються користувачам на довгий термін. Режим постійної комутації називають сервісом виділених або орендованих каналів.
Рис 5.2. Типова структура глобальної мережі передавання даних
Код (DTE)
АПД
(DCE)
КВ
КВ
NNI
МХ
T
T
M
LAN
UNI
КВ
МХ
ATC
M
LAN
КВ
АПД
АТС
МХ
М
LAN
WAN
КОД (DTE)
MF
При комутації пакетів повідомлення розбивається на невеликі частини, які називаються пакетами. Кожний пакет містить службову інформацію та поле даних обмеженої довжини (наприклад, від 46 до 1500 байт). Комутатори приймають пакети від кінцевих вузлів і на основі аналізу адресної інформації передають їх один одному аж до вузла призначення.
Комутатори пакетів на відміну від комутаторів каналів мають буферну пам’ять для тимчасового зберігання пакетів. Якщо вихідний порт комутатора зайнятий, то пакети, які поступають на інші його порти записуються в буферну пам’ять і ставляться в чергу на подальшу передачу при звільнені вихідного порта. Така схема передавання даних дозволяє згладжувати пульсацію трафіка на магістральних каналах і збільшити пропускну здатність мережі.
При комутації повідомлень повідомлення не розбивається на окремі частини, а посилається в мережу суцільним блоком довільної довжини. Цей спосіб комутації перевантажує мережу і зменшує її пропускну здатність.
Магістральні канали з’єднують між собою комутаційні вузли і переносять дані від багатьох абонентів. Вони є важливою складовою мережі, від якої в значній мірі залежить швидкість і надійність передавання даних. В сучасних мережах МК будують, як правило, на основі цифрових каналів зв’язку, або використовують виділені канали.
Для під’єднання до комутаційних вузлів абонентського обладнання в глобальних мережах в переважній більшості також використовують виділені канали, але з меншою пропускною здатністю. Використовують також комутовані канали , в т.ч. телефонні лінії зв’язку, але якість транспортних послуг у цьому випадку зменшується.
Глобальна мережа може містити різноманітне обладнання даних (DTE): комп’ютери, локальні мережі, маршрутизатори, мультиплексори і т.п. Для одночасного передавання комп’ютерного і голосового трафіку від АТС використовують мультиплексор МХ "голос-дані". МХ упаковує голосову інформацію у кадри або пакети і передає їх у мережу. При цьому голосовий трафік має вищий приорітет, чим комп’ютерні дані. Адресат також повинен мати МХ, який розділяє голосовий і комп’ютерний трафіки та направляє голосову інформацію в АТС, а комп’ютерні дані – в локальну мережу. Кінцеве DTE під’єднується до мережі з допомогою АПД (DCE).
Глобальна мережа характеризується інтерфейсом "користувач-мережа" UNI. Цей інтерфейс строго стандартизований і забезпечує під’єднання користувачів до мережі з допомогою комунікаційного обладнання будь-якого виробника. Інтерфейс "мережа-мережа" NNI для під’єднання комутаційних вузлів може бути не стандартизованим і дозволяє власнику мережі свободу дій.
Великі відстані і ненадійні ЛЗ обумовили необхідність побудови ГМПД за мережевими технологіями, які вимагають використання спеціальної АПД та складних методів передачі даних, різноманітних методів модуляції електричних сигналів, їх синхронізації та багатократного відновлення якості. Методи передавання даних, які застосовують в ГМ, передбачають складний багатократний контроль достовірності передачі кадрів і повторну передачу спотворенних кадрів.
Побудова глобальних мереж на основі виділених каналів
Глобальні мережі передавання даних для побудови абонентських і магістральних каналів використовують ієрархію швидкостей цифрових виділених каналів, які вони орендують в телекомунікаційних компаній. При цьому канали доступу, через які до мережі під’єднуються абоненти, мають нижчу швидкість передавання даних, а магістральні канали, через які передаються дані мережі - вищу. Існують міжнародні стандарти, які описують побудову глобальних мереж на базі цифрових виділених каналів з ієрархією швидкостей.
Сучасні цифрові канали з часовим ущільненням та ієрархією швидкостей передавання даних будуються на основі двох технологій:
PDH - плезіосинхронній (майже синхронній) цифровій ієрархії;
SONET/SDH - синхронній цифровій ієрархії.
Технологія PDH була розроблена в кінці 60-их років для передавання телефонного трафіку з часовим ущільненням каналів. З середини 70-их років виділені канали на основі технології PDH почали здаватися в оренду для передавання як голосу, так і будь-яких даних, представлених в цифровій формі. Існує дві несумісних між собою європейська і американська версії цієї технології, які відрізняються між собою як швидкостями передавання даних, так і особливостями синхронізації передачі.
Європейська версія технології PDH підтримує наступні рівні ієрархії каналів:
абонентський канал DS-0, який підтримує швидкість передавання даних 64 Кбіт/сек;
канал Е1, який на основі часового розділення забезпечує передачу даних 30-и абонентів із швидкістю 2,048 Мбіт/сек. При цьому кадр даних передається по одному байту від кожного абонента, а після 30 байт передається один біт синхронізації;
канал Е2, який об’єднує 4-и канали Е1 і передає дані 120 абонентів з швидкістю 8,488 Мбіт/сек;
канал Е3, який об’єднує 4-и канали Е2 і забезпечує передачу даних 480 абонентів з швидкістю 34,368 Мбіт/сек.
Апаратура Е1, Е2 і Е3 взаємосинхронізована і забезпечує створення ієрархічної мережі з трьома рівнями швидкостей передавання даних. На практиці для побудови магістральних каналів в основному використовують канали Е1 і Е3. Для педавання даних в дуплексному режимі канал Е1 використовує дві скручених пари 3-ої або 5-ої категорії, а канал Е3 - коаксиальний або оптоволоконний кабель.
Технологія синхронної цифрової ієрархії була створена в середині 80-их років з метою забезпечення передавання даних всіх існуючих цифрових каналів в рамках високошвидкісної магістральної мережі на основі оптоволоконних кабелів із швидкістю передавання даних до 10 Гбіт/сек. Ця технологія поєднує два сумісних між собою варіанти цифрової ієрархії : північно-американський SONET і європейський (міжнародний) SDH.
На практиці технологія SONET/SDH продовжує ієрархію американської і європейської версій технології PDH і забезпечує 8-ім рівнів швидкостей передавання даних: канал STS-1 - 51,840 Мбіт/сек; STS-3 - 155,520 Мбіт/сек; STS-9 - 466,560 Мбіт/сек; STS-12 - 622,080 Мбіт/сек; STS-18 - 933,120 Мбіт/сек; STS-24 - 1,244 Гбіт/сек; STS-48 - 2,488 Гбіт/сек.
Технологія грунтується на повній синхронізації між каналами і комутаційним обладнанням мережі, яка забезпечується з єдиного центру розподілу синхроімпульсів. Синхронна передача кадрів різного рівня ієрархії дозволяє отримати доступ до даних низькошвидкісного абонентського каналу, не виконуючи демультиплексування високошвидкісного потоку. Техніка вказівників дозволяє визначити початок підкадрів користувача в середині синхронного потоку і зчитувати їх або добавляти "на льоту".
Технологія SONET/SDH є основою для більшості сучасних телекомунікаційних мереж. Мережі SONET/SDH забезпечують високу надійність передавання даних за рахунок строгої синхронізації, надлишковості кадрів, здатності мультиплексорів виконувати реконфігурацію шляхів передавання кадрів і використання подвійних оптоволоконних кабелів.
Сьогодні широко впроваджуються технологій цифрових абонованих ліній (xDSL). . Послуги xDSL дозволяють радикально збільшити швидкість передавальних систем, базованих на провідних кабелях, без вимог до коштовної модернізації інфраструктури локальної петлі.
Послуги xDSL - це послуги віддаленого доступу типу "точка-точка" у публічній мережі, які допускають різні форми даних, голос і відео, які транспортуються через провідні кабелі "скручена пара" в локальній петлі (т. зв. "остання миля") між цетральним офісом мережевого надавача послуг (Network Service Provider - NSP) і розташуванням замовника, або в локальній петлі, утвореній між будинками чи всередині кампусу. xDSL має значний вплив щодо підтримки швидкісного доступу до Internet/intranet, поточних послуг, відео на вимогу, доручення сигналів телебачення, інтерактивних розваг, передавання голосу для підприємств, малих офісів, домашніх офісів, і можливо у торгівлі. Головна перевага швидкісних послуг xDSL полягає в можливості їх підтримки через звичайні телефонні лінії, які вже встановлені у більшості комерційних та житлових будівель.
Літера "x" в позначенні DSL позначає різні види технологій цифрових абонованих ліній включно з ADSL, R-ADSL, SDSL і VDSL. Ключова точка полягає у конкуренції між відстанню для передавання сигналу і швидкістю, а також у різниці між швидкістю потоків трафіку "вгору" і "вниз". На рис. 5.2.1 показано, що xDSL використовується тільки в локальній петлі архітектури віддаленого доступу з кінця у кінець.
Рис. 5.2.1. xDSL у локальній петлі архітектури віддаленого доступу.
Технологія ADSL несиметрична, тобто вона допускає більшу ширину смуги для потоку "вниз" - від центрального офісу мережевого провайдера до розташування користувача, ніж для потоку "вгору" - від абонента до центрального офісу. Ця асиметрія, поєднана з доступом "завжди від" (що виключає встановлення зв'язку), робить ADSL ідеальною технологією для пошуку в Internet, відео на вимогу та віддаленого доступу до локальних мереж. Користувачі цього застосування звичайно отримують значно більше інформації, ніж висилають.Оптимальна швидкість 6..8 Мб/с досягається на відстанях 3..4 км при використанні провідників товщиною 0.643 мм (24 AWG).
R-ADSL працює у тому самому діапазоні швидкостей, що й ADSL, однак динамічно підстроюється до різної довжини та якості локальної лінії доступу. З R-ADSL можливо з'єднуватися через різні лінії з різною швидкістю. Швидкість сполучення може вибиратися, коли встановлюється синхронізація, протягом з'єднання або за сигналом із центрального офісу.
ADSL Lite запропонована як менш швидкісна версія ADSL і виключає потребу від телефонної компанії встановлювати і обслуговувати стаціонарний розгалужувач POTS (Plain Old Telephone Service ~ звичайний старий телефонний сервіс). Виключення розгалужувача POTS зроблене з наміром спростити встановлення DSL і зменшити кошти DSL для провайдера. ADSL Lite також припускає роботу на більших відстанях від повношвидкісного ADSL, роблячи її більш широко прийнятною для масового користувача. Вона підтримує як дані, так і голос, та забезпечує шлях для еволюції до повношвидкісної ADSL.
Перевагою впровадження ADSL Lite є підтримка від Universal ADSL Working Group - промислової групи, яка підтримує опрацювання міжнародного стандарту G.Lite у Дослідницькій Групі 15 ITU. Додаткові стандартизаційні роботи здійснюються в ANSI TIE1.4 та в ADSL Forum і націлені на забезпечення сумісності з будинковим окабелюванням і мережевими інтерфейсами.
Технологія HDSL симетрична, тобто забезпечує однакову ширину смуги як "вгору", так і "вниз". HDSL є найбільш дозрілою з технологій xDSL і завжди може бути впроваджена в обладнання абонентської петлі, а також в середовище кампусу. Внаслідок її швидкості - 1.544 Мб/с через дві пари провідників і 2.048 Мб/с через три пари - телефонні компанії широко використовують HDSL як альтернативу до T1/E1 з регенераторами. Хоч робоча відстань для HDSL (4..5 км) менша від відстаней для ADSL, телефонні компанії можуть встановлювати регенератори, що ефективно збільшує ці відстані. Опора HDSL на дві або три пари провідників робить її ідеальною технологією для сполучення систем PBX, цифрових локальних петель, точок доступу IEC (Point of Presence - POP), Internet-серверів і мереж кампусів. HDSL II пропонується ANSI та ETSI як наступне покоління HDSL. HDSL II має ті ж експлуатаційні характеристики, що й HDSL, але через одну пару провідників.
Подібно до HDSL, SDSL підтримує передавання T1/E1, однак SDSL відрізнається від HDSL у двох важливих аспектах: вона використовує одну пару провідників і її максимальна робоча відстань становить 3 км. Всередині цієї відстані SDSL здатна до сприйняття застосувань, які потребують ідентичних швидкостей передавання "вгору" і "вниз", таких як відеоконференції або розподілені обчислення. SDSL є попередником HDSL II.
Технологія VDSL є найшвидшою з усіх технологій xDSL, підтримуючи потік "вниз" із швидкостями 13..52 Мб/с, і потік "вгору" із швидкостями 1.5..2.3 Мб/с через одну провідну пару. VDSL можна розглядати як ефективну в коштах альтернативу для оптоволоконної лінії додому. Однак максимальна робоча відстань для цієї асиметричної технології становить тільки 300..1500 м від центрального офісу. Ця відстань може бути збільшена через прокладення оптичного кабеля від центрального офісу до оптоволоконного пристрою і провідного кабеля від цього пристрою до розташування користувача на відстань до 1.5 км. Крім того, підтримуючи ті ж застосування, що й ADSL, додаткова ширина смуги VDSL дозволяє сервіс-провайдеру надавати послуги телебачення високої роздільності, відео на вимогу, комутованого цифрового телебачення, а також успадковані від розширення LAN симетричні послуги. Стандарти і вимоги до VDSL ще опрацьовуються.
Т...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора