Projektowanie sieci lokalnych
Określanie wymaganej przepustowości sieci
Zaprojektowanie prawidłowo działającej sieci LAN wymaga dokładnej analizy
potrzeb i możliwości użytkowników sieci oraz uwzględnienia szeregu uwarunkowań
infrastruktury, w której sieć będzie działała. Sieć powinna być skalowalna,
czyli umożliwiać łatwą rozbudowę. Do oszacowania potrzebnego w sieci pasma
należy uwzględnić następujące problemy i zagadnienia:
Prawo Mooreła zdefiniowane przez współzałożyciela firmy Intel mówiące, że
liczba tranzystorów w układach elektronicznych zwiększa się dwukrotnie co każde
24 miesiące. To powoduje wzrost mocy obliczeniowej komputerów, co pociąga
wzrost ruchu w sieci.
Rosnąca liczba użytkowników. W wielu przedsiębiorstwach oraz instytucjach
nieustannie rośnie liczba użytkowników sieci wraz z informatyzacją kolejnych
sfer działalności.
Rozwój Internetu. Ogólny wzrost popularności Internetu powoduje większy ruchu w
sieciach lokalnych oraz zmianę profilu ruchu. Zasada 80/20 mówiąca, że 80%
ruchu w sieci ma charakter lokalny a tylko 20% to ruchu związany z siecią WAN,
uległa zmianie na 20/80, czyli 80% ruchu jest związana z użytkowaniem
Internetu.
Nowe aplikacje. Większa moc komputerów umożliwia rozwój aplikacji wymagających
dużego pasma w sieci, np. multimedia, wideokonferencje.
Architektury sieci lokalnych
Sieć szkieletowa rozproszona (ang. distributed). Podsieci łączone są szeregowo.
Podsieć definiowana jest jako piętro, ośrodek lub kilka, blisko położonych grup
roboczych.
Sieć szkieletowa z punktem centralnym (ang. collapsed). Ta architektura
wdrażana jest kiedy opóźnienia wprowadzane przez przełączniki lub routery w
sieci rozproszonej są zbyt duże. Centralnym punktem sieci jest wydajny
przełącznik lub router.
Obydwie architektury mają podobnie zorganizowane podsieci, podstawową różnica
jest sposób podłączenia do sieci szkieletowej.

Architektura sieci kampusowej
Sieć kampusowa jest to sieć typu LAN obejmująca kilka lub kilkanaście budynków.
Architektura sieci kampusowej zakłada przeniesienie inteligencji sieci,
podstawowych usług oraz przełączania na poziom użytkownika.
Sieć kampusowa składa się z trzech bloków funkcjonalnych:
blok budynkowy,
rdzeń sieciowy,
blok serwerów.

Blok budynkowy
Blok budynkowy umożliwia podłączenie do sieci kampusowej wielu stacji
sieciowych. W tym celu używane są przełączniki warstwy 2 umieszczone w KPD
(kondygnacyjny punkt dystrybucyjny), które zapewniają dedykowane łącze stacjom
sieciowym. Za pośrednictwem okablowania pionowego pod łączy się KPD z BPD
(budynkowy punkt dystrybucyjny), w którym instaluje się przełączniki
dystrybucyjne i routery. Przełączniki instalowane w BPD są centralnym punktem
połączeń dla wszystkich przełączników ulokowanych w BPD. Routery instalowane w
BPD stanowią miejsce ochrony bloku budynkowego przed ewentualnymi uszkodzeniami
w innych częściach sieci, np. przed burzami broadcastowymi.
W celu podniesienia niezawodności sieci stosuje się nadmiarowe (redundancyjne)
urządzenia i połączenia.

Rdzeń sieciowy
Głównym zadaniem rdzenia sieciowego jest przesyłanie ruchu między
poszczególnymi blokami sieci kampusowej z możliwie największymi szybkościami.
Cały ruch między blokami budynkowymi a blokiem serwerów jest przesyłana przez
rdzeń sieci, podobnie ruch do i z sieci WAN i Internetu. Rdzeń sieciowy jest
zbudowany z specjalnie w tym celu produkowanych przełączników rdzeniowych (ang.
backbone), zapewniających bardzo szybką prędkość działania sieci i
instalowanych w centralnym punkcie dystrybucyjnym (CPD).

Blok serwerów
Blok serwerów tworzą serwery centralne, przełączniki warstwy 2 zapewniające
dedykowane pasmo serwerom oraz routery do połączenia bloku serwerów z rdzeniem
sieci.

Gdy sieć zawiera wiele serwerów stosuje się dwie warstwy przełączników.

Lokalizacja serwerów
Serwery centralne lub inaczej nazywane serwery przedsiębiorstwa (ang.
enterprise servers) obsługują wszystkich lub większość użytkowników sieci.
Zapewniają one usługi typu poczta elektroniczna, bazy danych, WWW i inne. Są
one lokowane zazwyczaj w centralnym punkcie dystrybucyjnym (CPD) wraz z
rdzeniem sieci. Umożliwia to dobre zabezpieczenia serwerów, podnosi
niezawodność sieci i ułatwia zarządzanie.
Serwery dystrybucyjne (serwery lokalne grup roboczych) obsługują tylko pewną
grupę użytkowników. Są one instalowane bliżej użytkowników korzystających z
tych serwerów w KPD lub BPD. To umożliwia ograniczenia ruchu w rdzeniu
sieciowym.
Niezawodność sieci LAN
W celu zapewnienia niezawodności w sieciach LAN należy stosować redundancje,
czyli różne techniki polegające na instalowaniu w sieci oprócz komponentów
podstawowych, także nadmiarowe.
Redundancja sprzętowa. W sieci instalowane są nadmiarowe elementy
zabezpieczające najważniejsze funkcje sieci (np. serwery, urządzenia
sieciowe).
Redundancja połączeń. Połączenia redundancyjne to dodatkowe połączenia fizyczne
względem połączeń podstawowych.
Spanning Tree. Mechanizm ten jest sprecyzowany w standardzie IEEE 802.1d i ma
na celu przeciwdziałania powstawaniu pętli w sieci oraz rekonfiguracji sieci po
awarii połączenia.
Etapy projektowania sieci lokalnych
Jakość funkcjonowania sieci lokalnych zależy od precyzyjnego planu
projektowania i implementacji, uwzględniającego najważniejsze wykonywane
czynności i procedury.
1. Etap przygotowań wstępnych.
1.1 Zbieranie informacji o przedsiębiorstwie.
1.2 Zdefiniowanie problemu.
1.3 Poznanie wymagań użytkowników przyszłego systemu.
1.4 Rozpoznanie zasobów i ograniczeń.
1.5 Przygotowanie raportu dotyczącego zebranych informacji.
2. Etap doboru i projektowania.
2.1 Określenie wymaganego stopnia ochrony systemu.
2.2 Ustalenie sposobu zarządzania systemem.
2.3 Przeprowadzenie konsultacji z przyszłym użytkownikiem.
2.4 Zaprojektowanie diagramu obrazującego przepływ danych.
2.5 Wybranie optymalnej topologii i medium transmisyjnego.
2.6 Przeprowadzeni analizy dostępnego oprogramowania i sprzętu.
2.7 Zaprojektowanie sieci lokalnej.
2.8 Przygotowanie raportu podsumowującego bieżący etap.
3. Etap implementacji.
3.1 Zaplanowanie procesu implementacji.
3.2 Zaplanowanie oprogramowania.
3.3 Instalacja sprzętu.
3.4 Przetestowanie systemu i oprogramowania.
3.5 Opracowanie dokumentacji.
3.6 Przeprowadzenie szkolenia i przeprowadzenie spotkania podsumowującego.
4. Etap wdrożenia.
4.1 Przejście do nowego systemu.
4.2 Czynności rutynowe.
4.3 Ocena wydajności systemu.
4.4 Wprowadzenie zmian w systemie.
Przykładowa organizacja projektu sieci lokalnej
Inwentaryzacja sprzętu i infrastruktury dostępnej w przedsiębiorstwie.
Analiza potrzeb użytkowników.
Określenie wymagań projektowych.
Projekt logiczny sieci wraz z opisem koncepcji rozwiązania.
Projekt okablowania budynków.
Analiza niezawodnościowa sieci.
Zarządzanie siecią.
Kosztorys urządzeń, okablowania i robocizny.
Karty katalogowe proponowanych urządzeń.
Projekt modernizacji sieci
Bardzo szybko rozwijające się przemysł komputerowy wymusza częste zmiany i
modernizacje w działających sieciach lokalnych. Główne powody potrzeby
modernizacji sieci to:
Niezadowoleni użytkownicy narzekający na zbyt wolno działającą sieć.
Mierzony wzrost obciążenia sieci. Za pomocą specjalnych narzędzi (analizator
protokołów, oprogramowanie zarządzające siecią) można monitorować sieć i wykryć
przeciążenia sieci.
Wykrycie źródeł przeciążenia sieci wymaga dokładnej analizy architektury sieci
oraz używanych technologii sieciowych.
W czasie modernizacji sieci może się pojawić tzw. efekt fali. Jest to związane
z tym, że zwiększając pasmo dla grupy roboczej (części użytkowników sieci)
możemy spowodować wzrost obciążenia w innym fragmencie sieci.
Sposoby modernizacji sieci
Modernizacja częściami zakłada stopniowe modernizowanie fragmentów sieci i
adekwatnie do uzyskanych efektów kolejne zmiany.
Znając ruch generowany przez serwery i stacje można wyznaczyć za pomocą
obliczeń wąskie gardła w sieci i je zlikwidować.
Zastosowanie gotowych narzędzi do modelowania sieci, np. NetSys firmy Cisco.