Глава4.Выбор топологии сети и методов доступа (выбор сетевой архитектуры).

При определении сетевой технологии уделялось внимание технологии, эффективной по соотношению цена/качество, обеспечивающей надежность передачи данных и производительность 100 Мбит/с. Этим требованиям удовлетворяет технология Fast Ethernet. По сравнению с Ethernet, обеспечивающей пропускную способность только 10 Мбит/с, технология Fast Ethernet имеет десятикратное увеличение пропускной способности, встраиваемую в коммутаторы и сетевые карты поддержку двух скоростей и автоопределение 10/100 Мбит/с. При этом осуществляется поддержка традиционных сред передачи данных – витой пары и волоконно-оптического кабеля.

Для горизонтальной кабельной системы наиболее предпочтительной средой передачи данных является витая пара, поскольку данный тип кабеля удовлетворяет требованиям гибкости, удобства его прокладки в помещениях, простоты монтажа, имеет среднюю стоимость. Волоконно-оптический кабель не является гибким, имеет высокую стоимость, не так удобен при монтаже, в основном используется при необходимости очень высокой пропускной способности или при прокладке в агрессивной среде.

Стандартом Fast Ethernet IEEE 802.3u установлены три типа физического интерфейса: 100Base-FX, 100Base-TX и 100Base-T4.

В качестве среды передачи данных спецификация 100Base-FX использует волоконно-оптический кабель, поэтому данный физический интерфейс рассматриваться не будет.

Сравнительная характеристика спецификаций 100Base-TX и 100Base-T4 приведена в табл. 2.

Таблица 2 Сравнение 100Base-TX и 100Base-T4

Характеристика	100Base-TX	100Base-T4
Порт устройства	RJ-45	RJ-45
Среда передачи	Витая пара UTP Cat.5	Витая пара UTP Cat.3
Протяженность сегмента,м	до 100	до 100
Число витых пар	2 витых пары	4 витых пары
Возможный режим	дуплексный	полудуплексный

Из сравнительной характеристики видно, что интерфейс 100Base-T4 использует в качестве среды передачи данных витую пару 3 категории, которая в настоящее время редко применяется, и не имеет возможности поддерживать дуплексный режим, что не позволяет проектировать сети с использованием концентраторов. В связи с этим в качестве физического интерфейса был выбран 100Base-TX.

Далее стал вопрос об использовании экранированной или неэкранированной витой пары.

Безусловно, применение экранирования требует дополнительных прямых затрат. Но так ли они велики по сравнению с выигрышем, который дают экранированные кабельные системы?

Дополнительное применение экранирования и заземления еще больше улучшает характеристики кабельной системы по электромагнитной совместимости и защите информации.

Следует учитывать, что правильно построенная кабельная система переживает три - четыре поколения активного оборудования. В среднем для цивилизованных стран мира (где программное обеспечение составляет 54% от стоимости информационной системы) цена кабельной системы составляет только 5%. Но даже в нашем случае стоимость рабочих станций (без учета программного обеспечения) составляет 74%, стоимость активного сетевого оборудования – 15%, а стоимость кабельной системы – 11% (без учета кабельных каналов). При создании экранированной информационной системы в целом проект будет дороже лишь на 2-3%, чем в случае с неэкранированной. Учитывая, что СКС – базовая транспортная среда информационной системы, такое удорожание вполне оправдано.

Любопытно, что в Англии, которая имеет самый высокий процент построения неэкранированных кабельных систем среди европейских стран (83% против 4% в Германии на 2002 год), отмечен и самый высокий уровень промышленного шпионажа. По оценкам Британской ассоциации банков, в 1995 году ущерб от компьютерного мошенничества, в том числе и от снятия информации с физических каналов связи, составил $8 млрд., то есть $64 млн. в день.

В июне 2000 года компания IBM провела исследования восприимчивости реальных кабельных систем к внешним электромагнитным воздействиям. Исследованию подвергались следующие типы кабельных каналов:

• категории 5E UTP;

• категории 5E FTP;

• категории 5E SFTP;

• категории 6 UTP;

• категории 6 UTP;

• категории 6 SSTP IBM.

Измерения производились для сетевого интерфейса – Fast Ethernet 100Base-TX;

Применялись различные уровни импульсных воздействий (200 – 2500 В), которые прикладывались к металлическим пластинам размером 1x1 м. Между пластинами проходил кабель исследуемого канала. Результаты по протоколу Fast Ethernet приведены на рисунке 1.

Рис. 1. Результаты тестирования попротоколу Fast Ethernet

Компания IBM сделала следующие выводы:

• в любом случае, в том числе и в сложном электромагнитном окружении, оптимальное решение требует применения кабеля типа SFTP даже для категории 5е;

• для протокола Fast Ethernet нет существенной разницы между решением на неэкранированной витой паре категории 5е или 6;

• даже всего 1 % повреждения трафика уменьшает пропускную способность канала Fast Ethernet на 80%, оставляя только 20% для передачи полезной информации.

Эти выводы помогают сформулировать следующие рекомендации:

• для протяженных длинных магистральных каналов следует использовать экранированные решения категорий 5e или 6 SSTP;

• с учетом роста скоростей передачи данных в горизонтальной кабельной подсистеме СКС необходимо использовать кабели категории 6 типа SSTP;

• для коротких каналов с малыми скоростями передачи данных могут быть применены неэкранированные кабели типа витой пары.

А вообще вывод о том, какие кабельные системы обеспечивают лучший уровень защиты, достаточно очевиден – экранированные.

Следовательно в данном проэкте будет использована экранированная витая пара категории 5E SFTP (экранированный симметричный кабель с индивидуальным экранированием пар).

В сетях Fast Ethernet сохранен метод случайного доступа к среде передачи данных CSMA/CD, который еще называется методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection.).

Изначально узел с сетевым адаптером определяет момент, когда ему следует послать сообщение. В соответствии с методом CSMA, станция вначале «слушает» сеть, чтобы определить, не передается ли в данный момент какое-либо другое сообщение. Если прослушивается несущий сигнал (carrier tone), значит, в данный момент сеть занята другим сообщением, - станция переходит в режим ожидания и пребывает в нем, пока сеть не освободится. Когда в сети наступает молчание, станция начинает передачу. Фактически данные посылаются всем станциям сети или сегмента, но принимаются только той станцией, которому они адресованы.

Данный способ служит и для обнаружения коллизий. Если две станции «слушают сеть» в одно и тоже время, и в какой-то момент времени обе решат, что сеть свободна, то они начнут передавать свои кадры одновременно. В этой ситуации передаваемые кадры накладываются друг на друга - происходит коллизия, и в итоге ни один кадр не доходит до пункта назначения. Для надежного определения коллизий нужно, чтобы станция «наблюдала сеть» и после передачи кадра. Если обнаруживается коллизия, то станция повторяет передачу после случайной паузы и вновь проверяет, не произошла ли коллизия, и только после 16-й неудачной попытки передачи кадра в сеть он отбрасывается.