Projektowanie sieci lokalnych. (1)
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 Moore a 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.
K. Walkowiak, LAN
Projektowanie sieci lokalnych. (2)
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 opóz
nienia 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.
grupy grupy
robocze robocze
grupy grupy
robocze robocze
grupy grupy
robocze robocze
WAN WAN
serwery serwery
i routery i routery
K. Walkowiak, LAN
Projektowanie sieci lokalnych. (3)
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.
do przyłączy do przyłączy do przyłączy
użytkowników użytkowników użytkowników
okablowanie
poziome
Blok budynkowy 1 Blok budynkowy 2 Blok budynkowy n
A
ączy użytkowników A
ączy użytkowników A
ączy użytkowników
z siecią. Przełączniki z siecią. Przełączniki z siecią. Przełączniki
zapewniają wymagane zapewniają wymagane zapewniają wymagane
pasmo, a routery pasmo, a routery pasmo, a routery
zapewniają ochronę zapewniają ochronę zapewniają ochronę
przed uszkodzeniami przed uszkodzeniami przed uszkodzeniami
w innych częściach w innych częściach w innych częściach
sieci. sieci. sieci.
podstawowe (P)
oraz redundancyjne (R)
połączenia między
R
R
P R R P R R P n2
P P P n1
11 11 12 21 21 22 n1
12 22 n2 blokami budynkowymi
a rdzeniem sieci
Rdzeń sieciowy
Zapewnia ruch między wszystkimi blokami sieci
do/z WAN
z maksymalnie dużą przepustowością, dzięki zastosowaniu
do/z Internetu
bardzo szybkich przełączników szkieletowych.
podstawowe (P) oraz redundancyjne (R)
połączenia między rdzeniem sieci
P P R
R
I II II
I
a blokiem serwerów
Blok serwerów
Składa się z centralnych serwerów, przełączników warstwy 2
zapewniających dedykowane połączenia serwerom oraz
routerów łączących z rdzeniem sieci.
K. Walkowiak, LAN
Projektowanie sieci lokalnych. (4)
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.
do przyłączy do przyłączy do przyłączy do przyłączy
użytkowników użytkowników użytkowników użytkowników
okablowanie
poziome
Przełączniki
Kondygnacyjny
warstwy 2
Punkt
instalowane
Dystrybucyjny
w KPD
KPD
Budynkowy
Przełączniki
Punkt
dystrybucyjne
Dystrybucyjny
warstwy 2
BPD
instalowane
w BPD
Blok
budynkowy
Połączenia podstawowe
i redundancyjne bloku
budynkowego z
Rk1 Rk2
Pk2
Pk1
rdzeniem sieci
K. Walkowiak, LAN
Projektowanie sieci lokalnych. (5)
RDZEC
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 budynkowy 2
Szafa dystrybucyjna
w Centralnym Punkcie
Dystrybucyjnym (CPD)
P22 R22 R21 P21
Blok Blok
budynkowy n budynkowy 1
P12
Pn1
R12
Rn1
Rdzeń sieci
R11
Rn2
P11
Pn2
Ps2 Rs2 Rs1 Ps1
Blok serwerów
K. Walkowiak, LAN
Projektowanie sieci lokalnych. (6)
BLOK SERWERÓW
Blok serwerów tworzą serwery centralne, przełączniki warstwy 2
zapewniające dedykowane pasmo serwerom oraz routery do
połączenia bloku serwerów z rdzeniem sieci.
połączenia do
rdzenia sieci
Szafa dystrybucyjna
w CPD
Blok
Jeden poziom
serwerów
przełączników
warstwy 2
Serwery centralne
Gdy sieć zawiera wiele serwerów stosuje się dwie warstwy
przełączników.
połączenia do
rdzenia sieci
Przełącznik
drugiego
poziomu
Blok
serwerów
Przełączniki
pierwszego
poziomu
Serwery centralne
K. Walkowiak, LAN
Projektowanie sieci lokalnych. (7)
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.
K. Walkowiak, LAN
Projektowanie sieci lokalnych. (8)
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.
K. Walkowiak, LAN
Projektowanie sieci lokalnych. (9)
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.
PRZYKA
ADOWA ORGANIZACJA PROJEKTU SIECI LOKALNEJ
1. Inwentaryzacja sprzętu i infrastruktury dostępnej w
przedsiębiorstwie.
2. Analiza potrzeb użytkowników.
3. Określenie wymagań projektowych.
4. Projekt logiczny sieci wraz z opisem koncepcji rozwiązania.
5. Projekt okablowania budynków.
6. Analiza niezawodnościowa sieci.
7. Zarządzanie siecią.
8. Kosztorys urządzeń, okablowania i robocizny.
9. Karty katalogowe proponowanych urządzeń.
K. Walkowiak, LAN
Projektowanie sieci lokalnych. (10)
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 z
ródeł 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.
K. Walkowiak, LAN