Основы компьютерных сетей (Тонких Артём Петрович)

1.

Основы компьютерных сетей
Вебинар 1. Разработка СКС локальной сети
Разработчик – Тонких Артём Петрович

2.

ВЕБИНАР 1
Тема «Разработка СКС локальной компьютерной сети»
Тонких Артём Петрович

3.

МНОГОУРОВНЕВЫЕ МОДЕЛИ
Уровни модели OSI
Приложений
Представлений
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Набор протоколов TCP/IP
Модель TCP/IP
HTTP, DNS, DHCP, FTP
Прикладной уровень
TCP
IP, ICMP
Транспортный уровень
Межсетевой уровень
PPP, Ethernet
Уровень сетевого доступа

4.

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ
Единицы
измерения
пропускной
способности
Аббревиатура Эквивалент
Бит в секунду
b/s
Килобит в секунду
kb/s
1 b/s = фундаментальная единица
пропускной способности
1 kb/s = 1,000 bps = 10^3 bps
Мегабит в секунду
Гигабит в секунду
Терабит в секунду
Mb/s
Gb/s
Tb/s
1 Mb/s = 1,000,000 bps = 10^6 bps
1 Gb/s = 1,000,000,000 bps = 10^9 bps
1 Tb/s = 1,000,000,000,000 bps = 10^12 bps

5.

СТАНДАРТЫ ДЛЯ СРЕДСТВ ПОДКЛЮЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ
МЕДНОГО КАБЕЛЯ
Тип кабеля
Пропускная способность
Тип разъёмов
Назначение и цветовая маркировка контактов разъёмов
Максимально допустимая длина

6.

КАБЕЛИ UTP
Кабель категории 5 поддерживает скорость 100 мегабит
в секунду и скорость 1000 мегабит в секунду (не рекомендуется)
Кабель категории 5e поддерживает скорость 1000 мегабит
в секунду
Кабель категории 6 поддерживает скорость от 1000 мегабит
в секунду до 10 гигабит в секунду (скорость 10 гигабит в
секунду не рекомендуется)

7.

ОПТОВОЛОКОННЫЕ КАБЕЛИ
Характеристика
Сердечник
Одномодовый кабель
Небольшой
Многомодовый кабель
Больше
Дисперсия
Меньше
Подходит для больших
расстояний
Источник света
Использование
+
Больше (больше потерь
сигнала)
+ (но не таких больших,
как при одномодовом)
Светодиоды
С локальными сетями
или на расстояниях
в пределах 200 м для
сети комплекса зданий
Лазеры
В магистральных
соединениях комплекса
зданий с расстоянием
в несколько тысяч метров

8.

СРАВНЕНИЕ КАБЕЛЕЙ
Особенности при внедрении
Поддерживаемая пропускная
способность
UTP
От 10 мегабит в секунду до
10 гигабит в секунду
Расстояние
Небольшие (от 1 до 100 м)
Устойчивость к ЭМП и РЧП
Низкая
Устойчивость к поражению
Низкая
электрическим током
Расходы на средства передачи Минимум
Требуемые навыки
Минимум
Правила ТБ
Минимум
Оптоволокно
От 10 мегабит
в секунду до 100
Гбит/с
Большие (от 1 м до
100 км)
Высокая
Высокая
Максимум
Максимум
Максимум

9.

АРХИТЕКТУРА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ ЗВЕЗДЫ

10.

ВЫБОР АРХИТЕКТУРЫ КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Преимущества
Более гибкое управление
Наилучшая адаптационная способность
Сосредоточение управления в одном центре
Оптимальное распределение оборудования
Сосредоточение оборудования в одном центре
Более гибкое применение активного
оборудования
Лёгкость выполнения техобслуживания
Полное соответствие современным стандартам
Древовидная
топология
V
V
Одноточечная
топология
V
V
V
V
V
V
V при длинах до
100 метров

11.

ДОСТОИНСТВА СТРУКТУРИРОВАННЫХ СИСТЕМ ПО СРАВНЕНИЮ
С ОБЫЧНЫМИ КАБЕЛЬНЫМИ СИСТЕМАМИ
Для передачи различных видов данных применяется одна система кабелей
Применение универсальных розеток
Эффективность вложенных средств за счёт длительного применения
Модульность
Одновременное использование разных протоколов сети
Устойчивы к изменению технологий и смене поставщика аппаратуры
Применяются стандартизованные составляющие и материалы
Администрируются минимальным числом сотрудников
Предоставляют возможность использовать в одной сети оптоволоконный
и медные кабели

12.

ФИЗИЧЕСКИЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ СТРУКТУРИРОВАННОЙ
КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Сетевые кабели
Патч-панели
Розетки для подключения сетевых кабелей
Коммутационные шнуры

13.

ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ СТРУКТУРИРОВАННОЙ КАБЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ
Разработка ТЗ
Проектирование
Монтаж
Тестирование
Модернизация
Гарантийное и постгарантийное обслуживание
Изготовление нестандартных коммутационных шнуров и разветвителей

14.

НЕОБХОДИМОСТЬ СОЗДАНИЯ СКС
В здании отсутствует информационная кабельная инфраструктура
Необходима компьютерная сеть
Необходима замена существующих кабельных сетей

15.

ТРЕБОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СКС
Избыточность по количеству подключений
Соответствие стандартам
1 разъём для локальной сети
Длина кабеля не должна превышать 90 метров
Аппаратура должна соответствовать, по меньшей мере, Cat5
Все кабели должны соответствовать, по меньшей мере, Cat5
Быстрая перекоммутация горизонтальной и магистральной проводки
Кабели в коридорах должны прокладываться над фальшпотолком
Кабели в рабочих помещениях должны прокладываться в кабель-каналах

16.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРИРОВАННЫХ КАБЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ
Универсальность
Гибкость и избыточность
Структурированность, устойчивость

17.

ОСНОВНЫЕ СТАНДАРТЫ СТРУКТУРИРОВАННЫХ КАБЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ
ISO/IEC 11801 – Information Technology. Generic cabling for customer
premises
TIA/EIA 568A – Commercial Building Telecommunications Wiring Standard
CENELEC EN 50173 – Information Technology. Generic cabling systems

18.

ПОДСИСТЕМЫ СТРУКТУРИРОВАННОЙ КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Система рабочего места
Горизонтальная подсистема
Магистраль
Система аппаратуры
Внешняя система
Административная система

19.

ДАННЫЕ ДЛЯ СМЕТЫ НА РАЗРАБОТКУ СТРУКТУРИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ
Схема расположения объектов с размерами территории
Указание рабочих мест на схеме
Желаемый производитель СКС
Наличие и количество центров коммутации
Технические условия монтажа – тезисы технического задания (ТЗ)
Сроки исполнения

20.

ЗАДАНИЕ
№
Расстояние
варианта между
зданиями
1
1700
Число
этажей
Высота
этажа
Длина
Ширина
Число
рабочих мест
5
2,9
35
31
17
В сети требуется разместить:
4 файловых сервера
4 терминальных сервера
принт-сервер на каждом этаже каждого здания
2 сервера баз данных
1 шлюз в Интернет

21.

СХЕМА РАЗМЕЩЕНИЯ РАБОЧИХ МЕСТ НА ЭТАЖЕ
30 м
19 м
Компьютеры
Коммутационный
шкаф
Сервер баз данных
Патч-панель
Файловый сервер
Терминальный сервер

22.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ДЛИНЫ КАБЕЛЯ
Периметр помещения
Число розеток для
подключения к локальной
компьютерной сети
Среднее расстояние между
розетками для подключения
к локальной компьютерной
сети
120 метров
16 единиц
7,5 метров

23.

РАСЧЁТ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Требуемая
Рабочие
длина кабеля
места
в метрах
1
3,75
2
11,25
3
18,75
4
26,25
…
…
14
18,75
15
11,25
16
3,75
Запас кабеля на
Запас кабеля на Общие затраты
подключение
коммутацию на подключение
к розетке в метрах
в метрах
в метрах
0,15
1
4,9
0,15
1
12,4
0,15
1
19,9
0,15
1
27,4
…
…
…
0,15
1
19,9
0,15
1
12,4
0,15
1
4,9
Общая длина кабеля в метрах
498,4
Длина кабеля на здание в метрах
1495,2

24.

ПЛАН ВЕРТИКАЛЬНОЙ КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

25.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ДЛИНЫ СЕТЕВОГО КАБЕЛЯ В ВЕРТИКАЛЬНОЙ
КАБЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
Длина кабеля
Высота
для монтажа
Номера
помещения
в кроссовом
этажей
в метрах шкафу на одном
этаже в метрах
Длина кабеля для
монтажа в кроссовом
шкафу на другом
этаже в метрах
1–2
1–3
Суммарная длина сетевого кабеля на одно здание в метрах
Суммарная длина сетевого кабеля на два здания в метрах
Требуемая длина
кабеля в метрах

26.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ДЛИНЫ СЕТЕВОГО КАБЕЛЯ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ
ДВУХ ЗДАНИЙ
Расстояние между зданиями в метрах
Требуемая длина кабеля (2,2 + 1,1 + 1) * 2,
от подвала здания до где
коммутационного
2.2 метра – высота первого этажа,
шкафа на первом этаже 1.1 метра – ½ высоты этажа,
в метрах
1 метр – на монтаж кабеля,
результат умножаем на 2 здания
Вычисление суммарной
1700 + 8,6 + 2
длины кабеля в метрах
Запас 10 % на
1710,6 + 10 %
изменение рельефа
местности в метрах
Затраты оптоволоконного кабеля
1700
8,6
1710,6
1881,6
1881,6

27.

ЗАТРАТЫ НА АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЕТИ
Название устройства
Информационные розетки для компьютеров
Информационные розетки для серверов
Коннекторы RJ-45
Общее число розеток на структурированную
кабельную систему
Патч-панели
Коммутационные шкафы
Коммутаторы
Число

28.

СМЕТА НА КАБЕЛЬ
Название кабеля
Неэкранированная витая пара Cat5 + 15 %
Оптоволокно
Длина в метрах, число
бухт

29.

ВЫВОДЫ
Для разработки структурированной кабельной системы требуются
нижеперечисленные компоненты: …
При создании локальной компьютерной сети требуется соблюдать
нижеперечисленные требования: …
…

30.

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ОТЧЁТА
Отчёт по практическому заданию должен содержать:
описание хода работы
план размещения рабочих мест, схему горизонтальной, вертикальной
и магистральной подсистем
смету на компоненты структурированной кабельной системы,
включающую общую длину кабелей, количество информационных
розеток, коммутационных шнуров, выполненную с помощью формул
табличного процессора
выводы по результатам

31.

ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ
При вычислении длины кабеля необходимо учитывать расходы на монтаж:
информационной розетки – 15 сантиметров
кабеля в кроссовом шкафу – 1 метр
увеличение общей длины кабеля на непредвиденные расходы – 15 %

32.

ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ
Выполнять расчёт расстояния между розетками для подключения
к локальной компьютерной сети, предполагая их равномерное
распределение по периметру помещения
Применять неэкранированную витую пару для соединений внутри здания
При вычислении затрат кабеля для обеспечения связи между зданиями
предполагать расположение сетевого кабеля на глубине 2 метра
Применять многомодовое оптоволокно между зданиями
Предполагать, что серверы располагаются в коммутационном шкафу и не
нуждаются в информационных розетках
При расчёте количества коммутационных шнуров учитывать затраты на
серверы

33.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

34.

Основы компьютерных сетей
Вебинар 2. Разработка адресов сети кампуса
Разработчик – Тонких Артём Петрович

35.

ВЕБИНАР 2
Тема «Разработка адресов сети кампуса»
Тонких Артём Петрович

36.

УЗЕЛ СЕТИ TCP/IP
Сетевые приложения
порты подключения (port)
TCP
UDP
сегмент
дейтаграмма
IP
ARP
пакет
ETHERNET
кадр
Ethetnet кабель

37.

ЭЛЕМЕНТЫ ДАННЫХ
Кадры (Ethernet frame)
Пакеты (IP packet)
Дейтаграммы (UDP datagram)
Сегменты (TCP segment)
Сообщения

38.

ПРОТОКОЛЫ
ARP (Address Resolution Protocol)
IP (межсетевой протокол)
TCP (протокол управления передачей)
UDP (протокол пользовательских датаграмм)

39.

УЗЕЛ СЕТИ TCP/IP С ДВУМЯ АДАПТЕРАМИ ETHERNET
Сетевые приложения
порты подключения (port)
TCP
UDP
сегмент
дейтаграмма
IP
ARP
пакет
ETHERNET
кадр
Ethetnet кабель 1
ARP
пакет
ETHERNET
кадр
Ethetnet кабель 2

40.

СТАТИЧЕСКОЕ И ДИНАМИЧЕСКОЕ НАЗНАЧЕНИЕ
УЗЛУ IPV4-АДРЕСА

41.

АДРЕСА IPV4
192
11000000
.
168
10101000
.
10
00001010
.
10
00001010
Сопоставление IPv4-адреса в десятичном формате
с точкой-разделителем с IPv4-адресом в двоичном формате
Адрес в десятичном формате с точкой-разделителем: 192.168.10.10
– это IP-адрес, назначенный компьютеру
Октеты. Этот адрес состоит из 4 разных октетов
32-битный адрес. Компьютер сохраняет адрес как целый 32-битный
поток данных

42.

КЛАССОВАЯ АДРЕСАЦИЯ

43.

СЛУЖЕБНЫЕ IP-АДРЕСА
Если адрес содержит только нули (0.0.0.0), он обозначает тот же самый узел
Если адрес сети содержит только нули, адресат находится в сети
отправителя
Если адрес содержит только единицы (255.255.255.255), сообщение должно
отправляться всем устройствам сети отправителя
Если адрес узла содержит нули, сообщение предназначено этой сети
Если адрес узла содержит единицы, сообщение предназначено всем
устройствам указанной сети
Если первый байт адреса равен 127, это адрес данного устройства

44.

МАСКА ПОДСЕТИ
Адрес
192
Двоичное
Сетевая
маска
11000000
255
11111111
Результаты
операции
И
11000000
Сетевой
адрес
192
.
168
.
10101000
255
11111111
.
10
.
00001010
255
11111111
10101000
.
168
.
10
.
00001010
0
00000000
00001010
.
10
00000000
.
0

45.

ДВОИЧНЫЕ СХЕМЫ IP-АДРЕСОВ КЛАССОВ A, B, C, D И E

46.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАСОК В IP-АДРЕСАЦИИ
Класс А – 255.0.0.0 (11111111. 00000000. 00000000. 00000000)
Класс В – 255.255.0.0 (11111111. 11111111. 00000000. 00000000)
Класс С – 255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000)
Например, фирма располагает десятью компьютерами. Для
подключения к сети фирма должна получить от организации,
выделяющей IP-адреса, одну сеть класса C (254 адреса)

47.

ДЛИНА ПРЕФИКСА
Маска подсети
255.0.0.0
32-битный адрес
11111111.00000000.00000000.00000000
Длина префикса
/8
255.255.0.0
255.255.255.0
255.255.255.128
11111111.11111111.00000000.00000000
11111111.11111111.11111111.00000000
11111111.11111111.11111111.10000000
/16
/24
/25
255.255.255.192
255.255.255.224
11111111.11111111.11111111.11000000
11111111.11111111.11111111.11100000
/26
/27
255.255.255.240
255.255.255.248
11111111.11111111.11111111.11110000
11111111.11111111.11111111.11111000
/28
/29
255.255.255.252
11111111.11111111.11111111.11111100
/30

48.

ПОРЯДОК РАСПРЕДЕЛЕНИЯ IP-АДРЕСОВ
Адреса для локальных целей:
10.0.0.0 /8
172.16.0.0–172.31.0.0
192.168.0.0–192.168.255.0

49.

ПРИМЕР ОБЪЕДИНЕНИЯ СЕТЕЙ С ПОМОЩЬЮ IPМАРШРУТИЗАТОРОВ

50.

ПРЯМАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ
Узел А
Узел В
Адрес
Заголовок IP-пакета
Заголовок кадра Ethernet
Узел С
Отправитель
A
A
Получатель
B
B

51.

НЕПРЯМАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ
Узел E
Узел F
Узел G
1
1
1
Ethernet 2 (IP сеть №20)
3
Узел А
1
Узел B
Узел C
1
1
Маршрутизатор
Узел D
1
2
Ethernet 1 (IP сеть №10)
Узел H
Узел I
Узел J
1
1
1
Ethernet 3 (IP сеть №30)
Адрес
Заголовок IP-пакета
Заголовок кадра Ethernet
Отправитель
A
A
Получатель
E
D

52.

ТАБЛИЦА МАРШРУТИЗАЦИИ
netstat -r
route print
Сетевой номер
10
Флаг
Direct
Маршрутизатор
Интерфейс
1

53.

ДЕТАЛИ НЕПРЯМОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ
Сетевой
номер
10
20
30
Флаг direct/indirect
direct
indirect
indirect
Маршрутизатор
Номер интерфейса
D
D
1
1
1

54.

СЦЕНАРИЙ НЕПРЯМОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ
Сеть
10
20
30
Флаг direct/indirect
Direct
Direct
Direct
Маршрутизатор
Номер интерфейса
1
3
2

55.

КОМАНДЫ ICMP
ping
traceroute (tracert)

56.

КОМАНДА TRACERT

57.

ЗАПИСИ ТАБЛИЦЫ МАРШРУТОВ
Записи таблицы маршрутов точно определяют:
место назначения
маршрутизатор, который следует использовать для
отправления IP-пакетов к месту назначения
интерфейс, который следует использовать для отправления
IP-пакетов к месту назначения
Команда добавления записи в таблицу машрутизации:
route ADD адрес_сети MASK маска_подсети шлюз

58.

ПРИМЕР ТАБЛИЦЫ МАРШРУТОВ

59.

СТОЛБЦЫ ТАБЛИЦЫ МАРШРУТИЗАЦИИ
Адрес сети или узла назначения, либо указание,
что маршрут является маршрутом по умолчанию
Маска сети назначения
Шлюз
Интерфейс
Метрика

60.

АДРЕС СЕТИ ИЛИ УЗЛА НАЗНАЧЕНИЯ
0.0.0.0 (default gateway)
127.0.0.0 (localhost)
192.168.1.255
224.0.0.0
255.255.255.255

61.

ДЕЛЕНИЕ СЕТИ НА ПОДСЕТИ
подсеть 1
подсеть 2
подсеть 12
М2
М4
подсеть 22
подсеть 21
подсеть 11
М1
Интернет
М3
подсеть 3

62.

РАСЧЁТ КОЛИЧЕСТВА АДРЕСОВ НА ПОДСЕТЬ
Кол-во
№
рабочих
подсети
станций
1
2
3
11
12
21
22
–
–
–
15
35
27
66
Кол-во
серверов
Кол-во
маршрутизаторов
–
–
–
5
4
3
4
2
2
2
1
1
1
1
ШирокоЧисло
вещательный Количество адресов
адрес и адрес узлов в сети в сети
сети
(= 2n)
2
4
4
2
4
4
2
4
4
2
23
32
2
42
64
2
33
64
2
73
128

63.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАСКИ И ДИАПАЗОНА АДРЕСОВ ДЛЯ ПОДСЕТЕЙ
Количество
№
адресов
подсети в подсети
(= 2n)
1
4
2
4
3
4
11
32
12
64
21
64
22
128
Сетевая маска
Сетевые адреса
255.255.255.252
255.255.255.252
255.255.255.252
255.255.255.224
255.255.255.192
255.255.255.192
255.255.255.128
192.168.0.0-192.168.0.3
192.168.0.4-192.168.0.7
192.168.0.8-192.168.0.11
192.168.0.32-192.168.0.63
192.168.0.64-192.168.0.127
192.168.0.128-192.168.0.191
192.168.1.0-192.168.0.127

64.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АДРЕСОВ
№ подсети
1
11
Узел
Сетевой адрес Маска подсети
Адрес подсети
192.168.0.0
Широковещательный адрес 192.168.0.3
Адрес подсети
192.168.0.32
Маршрутизатор 1
192.168.0.33 255.255.255.224
Компьютеры 1–15
192.168.0.34-48 255.255.255.224
Принт-сервер
192.168.0.49 255.255.255.224
Файловый сервер
192.168.0.50 255.255.255.224
Сервер баз данных
192.168.0.51 255.255.255.224
Терминальный сервер
192.168.0.52 255.255.255.224
Широковещательный адрес 192.168.0.63
Шлюз по
умолчанию
192.168.0.33
192.168.0.33
192.168.0.33
192.168.0.33
192.168.0.33

65.

ТАБЛИЦА СТАТИЧЕСКОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ
№ подсети
Адрес сети /
маска
1
192.168.0.0/30
2
192.168.0.4/30
3
11
192.168.0.32/28
12
?
21
?
22
?
Шлюз по
?
умолчанию
Интерфейс
Шлюз
192.168.0.1
192.168.0.9
–
192.168.0.10
Метрика
(количество
прыжков)
–
1
192.168.0.1
?
?
?
192.168.0.2
?
?
?
1
?
?
?
?
?
?

66.

ЗАДАНИЕ
Требуется разработать таблицы статической маршрутизации на
маршрутизаторах и определить статические сетевые адреса с масками
подсети для всех узлов
Необходимо соблюдать следующие ограничения:
полагать, что на каждом этаже имеются маршрутизаторы
на сеть отводится адресный диапазон класса С – 192.168.0.0
если адресов не хватает, нужно использовать диапазон 192.168.1.0
число адресов подсети необходимо уменьшить до наименьшего значения
с помощью маски подсети
в каждой подсети задать шлюз по умолчанию
для каждого маршрутизатора разработать таблицы статической
маршрутизации

67.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!