Построение локальной сети Cisco простыми словами

Добрый день уважаемые читатели блога, сегодня я хочу рассказать про построение локальной сети Cisco простыми словами, так как очень часто мне задают разного рода вопросы связанные с данной темой. И я решил ответить на них в одной статье, уверен для начинающих сетевых инженеров эта информация будет полезна.

Lifecycle сети Cisco

Lifecycle, с английского языка переводится как время работы или жизни вашего решения, оно включает в себя шесть этапов:

• Подготовка > на данном этапе построения локальной сети происходит, обоснование в виде экономических инвестиций в данный проект
• Планирование > Оценка готовности к поддержке предлагаемого решения, например есть ли специалисты, кто это сделает или интеграторы
• Проектирование > На данном этапе идет создание максимально подробного проекта, в котором описываются все хотелки и потребности бизнеса, с техническими требованиями
• Внедрение > ну тут понятно, что то, что спроектировали нужно реализовывать
• Работа > каждодневная эксплуатация и обеспечение бесперебойной работы сети
• Оптимизация > поиск решений или технологий, за счет которых можно произвести улучшение работы локальной сети.

Что такое всемирная компьютерная сеть

После того как мы разобрали цикл жизни и разработки сети, нужно познакомиться с определением, описывающим ее.

Компьютерная сеть (Computer NetWork) – это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных линиями связи и обменивающихся информацией между собой в соответствии с определенными правилами – протоколом. Протокол играет очень важную роль, поскольку недостаточно только соединить компьютеры линиями связи.

Ниже представлена общая схема, как посредством интернета все объединяется в одно целое, напомню, что интернет можно описать простым описанием, это сеть сетей, то есть куча локальных сетей объединенных в одну большую сеть. Как видите на рисунке, он позволяет Офисам общаться со своими центральными офисами, мобильным пользователя работать по удаленке или из дома, мир стал мобильным. Думаю вам теперь понятно, что такое всемирная компьютерная сеть.

Физические компоненты сети

Давайте разбираться из каких компонентов происходит построение локальной сети. Какая задача стояла перед инженерами создающими сети, чтобы из оперативной памяти устройства А, бала передана информация в оперативную память устройства В. Далее за счет приложений, работающих по определенным протоколам информация извлекается и предоставляется пользователя. Схема такая:

• Сетевая карта вставленная в компьютер > Пользователь отправляет информацию в виде сетевых пакетов коммутатору
• Коммутатор > в свою очередь отправляет ее вышестоящему маршрутизатору
• Маршрутизатор > может отправить либо еще цепочке маршрутизаторов, или сразу нужному коммутатору если у него есть до него маршрут, и далее пакеты обрабатываются компьютером получателем и отдаются пользователю в виде информации.

Как видите построение локальной сети (ЛВС), очень логичное и простое.

Если посмотреть средне статистическую сеть предприятия, то она выглядит вот так. Есть корневой коммутатор, ядро сети, к нему подключены коммутаторы второго уровня, как это настраивается я описывал в статье Как настроить коммутаторы cisco 3 уровня. Вся сеть может быть сегментирована VLANами, присутствует сервер DHCP Cisco или на Windows, это не важно, далее весь трафик выходящий за рамки локальной сети идет в маршрутизатор, и дальше уже в интернет, благодаря статической маршрутизация Cisco. Примеры настройки маршрутизатора Cisco я уже приводил.

Как влияют пользовательские приложения на сеть

Давайте рассмотрим какие виды трафика присутствуют в сети и как они на нее влияют.

• Пакетные приложения > примерами могут служить протоколы ftp или tftp, общение идет между компьютерами и нет непосредственного вмешательства человека. Тут полоса пропускания конечно важна, но не играет ключевой роли.

• Интерактивные приложения > это следующий вид трафика > Тут уже есть интерактив между пользователем и компьютеров. Простой пример это браузер или запрос к базам данных. Так как пользователь ожидает ответа, время реакции системы для него важно, но не играет самой важной роли, если оно конечно не очень долгое. Простой пример пришел человек на работу, а по пути ему нахамили и наступили на ногу, да и еще он промок :), теперь любая искра разожжет в нем пожар, если у него браузер будет по его мнению медленно отдавать странички или письмо пришло не через минуту, а через две он будет гундосить, что все плохо работает, а вот если он с утра выспался, поел, да и еще наши в футбол выиграли у Англичан, то любая задержка, не будет у него вызывать приступов ярости, он на время ожидания поболтает о вчерашнем футболе.

• Приложения в реальном времени > продолжаем рассматривать чем забиты каналы связи и тут уже общение человека с человеком. Примером могут быть VOIP и Видео трафик, звук более приоритетный перед видео. Очень критичное по времени запаздывания, еще примером могут служить мессенджеры, по типу ICQ, где трафик минимальный, но человек должен получить его мгновенно.

• Трафик P2P > это одноранговые сети (Peer-to-Peer), простым примером могут служить торренты 🙂 для операторов связи это мусор, которым забиты каналы, но они еще не истреблены по одной простой причине, что мощности каналов связи позволяют им обрабатывать текущие потребности потребителей и бизнеса. Кстати Skype, так же работает по протоколу p2p.

Характеристики локальных сетей

При построении локальной сети Cisco, да и не только ее, нужно учитывать ряд требований:

• Скорость
• Стоимость
• Безопасность
• Доступность
• Масштабируемость
• Топологию

Модели построения сетей

Выше мы выяснили основные характеристики, теперь давайте разбираться в какие модели построения сетей существуют. Первая топология, которую придумали, называется

• Топология шины > при данной модели построения сети, получается одна общая шина передачи данных, и все ее участники (устройства) принимают сигнал, ничего не напоминает 🙂 я вам рассказывал про хаб. Очень не безопасная топология, так как можно было легко получать данные не предназначенные для вас, плюс разрыв общей шины приводил к полной не работоспособности локальной сети. Стали думать, какие еще можно было сделать решения и придумали.

• Топология кольца > передают сигналы по кругу. Из плюсов меньше затраты на кабели, особенно если это оптика. Присутствует единая точка отказа.

Как следствие в борьбе за отказоустойчивость делили вот такую конструкцию, FDDI двойная кольцевая топология. Тут сигналы передаются в противоположных направлениях. Используется операторами связи.

• Топология звезда > Все данные передаются через центральный узел, это критическая точка отказа, но в современных условиях ее все стараются дублировать, за счет кластеризации. И при обрыве например одной из линий передачи все остальные продолжали работать, это было достижением по сравнению с другими моделями построения сетей.

Вот дальнейшее развитие и более устойчивое чем звездообразная топология, но как следствие и более дорогая. Даже если откажет ядро, свои сегменты локальной сети будут работать, и ждать когда поднимется ядро.

Когда вы будите производить построение корпоративной сети, вы должны хорошо все продумать и знать все слабые точки, чтобы по возможности от них избавиться или задублировать их.

Еще может быть вариант, каждый с каждым, полная отказоустойчивость, но дорогой не реально. Примером может служить узлы телефонной связи (не сотовой), называется это полносвязная ячеистая топология.

Продолжаем разбираться в построении локальной сети и рассмотрим какие провода используются для данной задачи.

Сетевые провода и розетки

Витая пара

Когда вы производите построение локальной сети, вам необходимо выбрать какие провода для этого будут использоваться. В современных офисах в большинстве случаев для локалки используется технология Ethernet, где сигнал передается по так называемой витой паре (TP- Twisted Pair) состоящему из четырех медных свитых друг с другом (для уменьшения помех) пар проводов. Каждый администратор, должен знать последовательность, обжимания данного провода, чтобы сделать из него патч корд.

Когда идет построение компьютерной сети, то чаще всего используют неэкранированный кабель категории CAT5, а чаще его усовершенствованная версия CAT5e. Кабели подобной категории позволяют передавать сигнал со скоростью 100 Мбит/c при использовании только двух пар (половины) проводов, и 1000 Мбит/с при использовании всех четырех пар.

Для подключения к устройствам (маршрутизаторам, коммутаторам, сетевым картам) на концах витой пары используются 8-контактные модульные коннекторы, повсеместно называемые RJ-45 (хотя их правильное название - 8P8C).

Помните, что обычная витая пара не предназначена для проводки на улице. Перепады температур, воздействие влаги и других природных факторов могут привести к постепенному разрушению изоляции и снижению её функциональных качеств, что, в конечном счете, приведет к выходу сегмента сети из строя. В среднем сетевой кабель выдерживает на открытом воздухе от 3 до 8 лет, причем скорость сети начнет падать задолго до полного выхода кабеля из строя. Для использования на открытом воздухе нужно использовать специальную витую пару для открытой проводки.

Построение локальной сети , подразумевает использование кабелей для объединения компьютеров в сеть, конечно можно подключать их напрямую от коммутаторов или маршрутизаторов к разъемам на сетевых картах ПК, но существует и другой вариант – использование сетевых розеток. В этом случае, один конец кабеля соединяется с портом коммутатора, а если по правильному то с патч панелью а из нее уже в коммутатор, а другой с внутренними контактами розетки, во внешний разъем которой впоследствии можно уже подключать компьютерные или сетевые устройства.

Для чего вы можете сказать использовать патч панель в нашей локальной сети, проще же воткнуть на прямую в коммутатор, приведу плюсы.

На картинке сверху представлен вид патч панели спереди и сзади. Как видите каждый порт пронумерован и сверху можно подписать номер розетки с которой он соединен, что позволяет рисовать карту сети, и поиск нужно розетки займет у вас пару мгновений, в отличии от того если бы розетка вела бы на прямую в коммутатор, элементарно слетела бумажка с подписью и ищи потом щупом данный провод.

Второе преимущество, что патч панель зафиксирована и все кабели заходящие в нее сзади крепятся стяжками, что подразумевает, что вы не будите трогать связку розетка и патч панель, а если бы у нас был провод на прямую в коммутатор, то была бы возможность нарушить связь с розеткой за счет случайного дерганья провода например.

Сетевые розетки могут быть как встраиваемыми в стену, так и монтируемыми снаружи, например в короба. Применение розеток вместо торчащих концов кабелей придаст более эстетичный вид  вашему рабочему месту. Так же розетки удобно использовать в качестве опорных точек различных сегментов сети. Например, можно установить коммутатор или маршрутизатор в коридоре, а затем от него капитально развести кабели к розеткам, размещенным во всех необходимых помещениях. Таким образом, вы получите несколько точек, расположенных в разных частях квартиры, к которым можно будет в любой момент подключать не только компьютеры, но и любые сетевые устройства, например, дополнительные коммутаторы для расширения вашей домашней или офисной сети.

Еще одной мелочью, которая вам может понадобиться при построении кабельной сети является удлинитель, который можно использовать для соединения двух витых пар с уже обжатыми разъемами RJ-45. Например у вас есть пара проводов 3 метра а нужен для подключения рабочего места 5, можно из двух сделать один за счет этой маленькой коробочки.

Так же для подключения к одному кабелю сразу двух компьютеров без использования коммутатора можно использовать сетевой разветвитель. Но опять же стоит помнить, что в этом случае максимальная скорость обмена данными будет ограничена 100 Мбит/c.

Как видите при построении локальной сети очень много различных компонентов и нюансов, и знание всех его составляющих, залог успеха и отсутствие проблем у системного администратора.

Коаксиальный Кабель

Это один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Содержит в себе центральный проводник, слой изолятора в медной или алюминиевой оплетке и внешнюю ПВХ изоляцию. Максимальная скорость передачи данных - 10 Мбит. Кабель достаточно сильно подвержен электромагнитным наводкам. В случае повреждения ремонтируется с трудом (требуется пайка и тщательная изоляция), но даже после этого восстановленный участок работает медленно и нестабильно: появляются искажения электромагнитных волн, распространяющихся в коаксиальном кабеле, что приводит к потерям информации.

В настоящее время коаксиальный кабель в основном используется в качестве проводника сигнала спутниковых тарелок и прочих антенн. В локальных сетях применяется кабель с волновым сопротивлением 50 Ом, а для передачи TV сигнала - 75 Ом, они не совместимы между собой. В современных компьютерных сетях использование коаксиального кабеля, как правило, не оправданно, и в этой статье рассматриваться не будет.

У меня например в Москве провайдер по коаксиальному кабелю дает мне интернет и телевидение, которое заводит в свой роутер а от туда, я уже получаю интернет по rj-45 в компьютер.

Продолжение следует