ПРАВИЛА ОБЪЕДИНЕНИЯ РАБОЧИХ ГРУПП

Геннадий Карпов, karpov@cabletron.moldline.net
http://kgg.moldline.net/index.htm
Кишинев, 2001

В этой статье будут рассмотрены правила проектирования ЛВС на базе "Правила 5-4-3" для сетей стандартов 10Base-2/T/F.

ТОПОЛОГИЯ СЕТИ

Термин "топология" или "топология сети" характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов ЛВС. Этот термин используется для описания основной компоновки сети. Топология сети в значительной степени обуславливает все ее характеристики: производительность, унификацию оборудования и технологий, стоимость монтажа и затраты будущих периодов на ее поддержку, ремонтопригодность и надежность и т.п. В частности, выбор той или иной топологии влияет на:

• состав сетевого оборудования, с помощью которого создается сеть;
• будущие характеристики сети;
• возможности расширения сети;
• возможность использование новых технологий в будущем.

Выбор подходящей топологии часто является трудной задачей. Сегодня наиболее популярной топологией стала "звезда-шина", но и она не всегда отвечает требованиям пользователей. В принципе, существует несколько критериев, помогающих выбрать ту или другую топологию, но они не дают однозначного решения, ибо не учитывают ограничений, накладываемых, например самим зданием, в котором монтируется сеть:

• НАДЕЖНОСТЬ. Если нужна очень надежная сеть со встроенной избыточностью, наиболее подходят топологии "кольцо" или "звезда-кольцо".
• СТОИМОСТЬ. В стоимость реализации определенной топологии входят, как минимум, три составляющие: а) установка, б) расширение, в) сопровождение (обслуживание, поиск неисправностей и отказов). Приходится иметь в виду, что монтаж и проверка работоспособности кабельных подсистем всегда во много раз выше его стоимости.
• НАЛИЧИЕ РАНЕЕ ПРОЛОЖЕННЫХ КОММУНИКАЦИЙ. Если в здании существуют ранее проложенные кабельные сегменты и их использование в принципе возможно, то целесообразно их использование в двух случаях: 1) объем коммуникаций велик и находится в хорошем состоянии, 2) не противоречит закладываемым в проект сети принципам.

ПРАВИЛО 5-4-3

Вы все помните, что Ethernet родился изначально как сеть, использующая топологии с применением коаксиальных кабелей. Тогда же родилось знаменитое правило 5-4-3. При проектировании возможных топологий сетей Ethernet стандартов 10Base-5 и 10Base-2 оно звучит следующим образом:

Сеть стандарта 10Base-5/2 может состоять максимум из 5-ти сегментов кабеля, соединенных 4-мя репитерами, но только к трем сегментам могут быть подключены рабочие станции. Тем самым два сегмента служат исключительно целям удлинения магистрали.

Для сетей 10Base-5 максимальная длина сегмента - 500 м, максимальный диаметр сети - 500х5=2500 м.

Для сетей 10Base-2 максимальная длина сегмента - 185 м. Максимальный диаметр сети - 185х5=925 м.

Мой преподаватель на курсах по проектированию сетей на базе оборудования Cabletron Systems Антон Сидоров сформулировал это правило несколько элегантнее: 5-4-3-2-1:

5 - сеть может состоять из пяти физических кабельных сегментов
4 - при этом могут быть использованы четыре репитера
3 -к трем сегментам могут быть подключены сетевые станции
2 - два сегмента не могут содержать сетевые подключения
1 - все это создает один логический сегмент - ЛВС или домен коллизий

Для объединения нескольких доменов коллизий используются специальные устройства - Bridge (мост) и Switch (коммутатор). При рассмотрении правила 5-4-3, в случае появления на пути распространения по кабелям воображаемого сигнала устройства типа Bridge или Switch, расчет топологических ограничений начинается с нуля.

Учитывая, что основная масса ЛВС сегодня проектируется с применением технологии 10Base-T, а все прочие используются лишь как вспомогательные, в данной статье основное внимание будет уделено именно решениям, осуществляющим объединение рабочих групп, построенных на базе или с применением UTP кабеля.

ПРИМЕРЫ СПОСОБОВ ОБЪЕДИНЕНИЯ РАБОЧИХ ГРУПП

ПРИМЕРЫ ТОПОЛОГИЙ НА ОСНОВЕ СТАНДАРТА 10Base-T

Рис. 1. Пример топологии без построения магистрали

В случае объединения рабочих групп по технологии 10Base-T допускается последовательное соединение до четырех концентраторов с применением кабеля на витой паре. В данной сети отсутствует магистраль (backbone). Это пример того, как не надо строить сети. Так можно проектировать лишь территориально рассредоточенные офисные ЛВС.

ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАГИСТРАЛИ СТАНДАРТА 10Base-2

Рис. 2. Пример топологии с построением магистрали по технологии 10Base-2

В данном примере switch разделяет два сегмента магистрали, построенной с применением тонких коаксиальных кабелей. К верхнему сегменту подключены две цепочки концентраторов: два концентратора класса 10Base-2 и два концентратора класса 10Base-T.

Если посчитать, то верхний сегмент содержит четыре повторителя (два класса 10Base-T и два 10Base-2). Тем самым между РС-1 и РС-2 имеются пять кабельных сегментов (три сегмента тонкого коаксиального кабеля и два сегмента кабеля с витыми парами). Три тонких коаксиальных сегмента - это максимально допустимое число между двумя узлами.

Нижний сегмент магистрали 10Base-2, содержит три последовательно соединенных концентратора класса 10Base-T. В результате между узлами РС-3 и РС-4 воображаемый сигнал проходит через три концентратора класса 10Base-T, затем на пути данных встречается коммутатор, и счет концентраторов, а так же кабельных сегментов начинается сначала. Затем данные проходят через два концентратора 10Base-T. Если бы на пути данных не было бы коммутатора, то тогда между этими узлами насчитывалось бы пять повторителей. Это было бы нарушением правила "максимум четыре повторителя".

Лучше всего подключать концентраторы к тонкой коаксиальной магистрали таким образом, чтобы их никогда не было бы более двух в цепочке. В этом случае правило "четырех концентраторов" никогда не будет нарушено, даже если вы торопясь по ошибке не верно сконфигурируете свою сеть на кроссовой панели.

ПРИМЕР ИСКЛЮЧЕНИЯ ИЗ ПРАВИЛА "5-4-3"

Рис. 3. Пример гибридной топологии с применением тонкого коаксиального, UTP и FO кабелей

Этот пример демонстрирует особенности, которые появляются при внедрении оптических технологий: применение FO кабельных систем позволяет увеличить длины кабельных сегментов (до 2000 м), возрастает безопасность (несанкционированное подключение к оптическому кабелю в реальной практике можно не рассматривать) и помехоустойчивость (FO кабели связи не восприимчивы к внешним электромагнитным излучениям и не излучают сами).

Рассматривая этот пример стоит понимать, что соединение разнотипных по передающим средам устройств осуществляется с помощью специальных конвертеров.

В данном случае к магистрали 10Base-2 подключены: концентратор класса 10Base-2 и FO концентратор (на практике подобное соединение возможно для подключения рабочих групп, находящихся в условиях наличия сильных помех).

Между РС-1 и РС-2 имеются четыре повторителя. В то же время, между РС-3 и РС-4 пять повторителей (10Base-2 Hub, 10Base-T Hub и три оптоволоконных). Эта конфигурация представляет собой исключение из правила "четырех повторителей": когда один или несколько оптоволоконных концентраторов применяются вместе с концентраторами "на меди", то на пути между двумя узлами допускается использовать пять повторителей.

ПРИМЕР ПРИМЕНЕНИЯ ТРЕХ ТИПОВ КАБЕЛЕЙ

Рис. 4. Пример применения гибридной топологии

На этом примере также демонстрируется совместное применение в рамках одной рабочей группы трех типов кабелей: оптоволоконного, тонкого коаксиального и кабеля с витыми парами.

В данном случае также стоит давать себе отчет, что соединение разнотипных по передающим средам устройств осуществляется с помощью конвертеров сред.

На пути связи от РС-1 до РС-2 расположены четыре концентратора (два устройства типа 10Base-T и два типа 10Base-2). При этом между РС-1 и РС-2 лежат пять кабельных сегментов: один с витыми парами, три тонких коаксиальных и один оптоволоконный. Тем самым "не более трех тонких коаксиальных сегментов" выполнено. На пути распространения сигнала между узлами РС-2 и РС-3 расположены два концентратора 10Base-2 и три сегмента тонкого коаксиального кабеля. Тем самым также не нарушается ни один из пунктов правила 4-3-2.

ДЕМОНСТРАЦИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОБЪЕДИНЕНИЯ ГРУПП ПО ТЕХНОЛОГИИ 10Base-2

Рис. 5. Способ применения четырех повторителей тонкого коаксиального кабеля

В предыдущих примерах три сегмента коаксиального кабеля всегда связывались с помощью двух репитеров. Однако это утверждение нельзя считать фактом. Данный пример как раз и демонстрирует, что имеется возможность обойти это ограничение в том случае, если Вам предстоит расширить сеть на базе тонкого коаксиального кабеля.

На данном рисунке приведена топология сети на базе четырех повторителей класса 10Base-2 и содержащая два сегмента UTP кабеля. На пути распространения сигнала от РС-3 к РС-4 лежат пять кабельных сегментов, три из которых являются сегментами из тонкого коаксиального кабеля, а два представляют участки UTP кабеля. В результате не нарушается ни правило "5-ти сегментов", ни правило "трех коаксиальных сегментов".

Я, правда, надеюсь, что решать подобную головоломку на практике Вам не придется, но кто его знает.