Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО «СибГУТИ» Уральский Технический Институт Связи и Информатики (филиал)

Курсовая работа по дисциплине

«Средства коммутации и доставки сообщений в широкополосных сетях связи»

на тему:

«Расчет элементов мультисервисной сети»

Выполнила:

студентка группы АЕ-32

Могильникова И.И.

Проверил: Свяжин В.В.

Екатеринбург, 2007

ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ

ИСХОДНИЕ ДАННЫЕ

Параметры	Значение
Общее количество точек подключения к сети, шт	280
Доля аппаратных IP-телефонов, %	10
Доля СЛ к ТфОП, %	12
Минимальная требуемая полоса пропускания для WS, Мбит/с	2,6
Количество серверов, шт	3
Количество зданий, шт	3
Расстояние между зданиями, метров	300
Количество этажей в здании, шт	3
Вид доступа в Интернет	Eth/Opt/100

СОДЕРЖАНИЕ

Федеральное агентство связи 1

ГОУ ВПО «СибГУТИ» Уральский Технический Институт Связи и Информатики (филиал) 1

Курсовая работа по дисциплине 1

Выполнила: 1

студентка группы АЕ-32 1

Могильникова И.И. 1

Проверил: Свяжин В.В. 1

ИСХОДНИЕ ДАННЫЕ 3

СОДЕРЖАНИЕ 4

ВВЕДЕНИЕ 6

ВВЕДЕНИЕ 6

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСЛУГ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СЕТИ 8

2 ОПИСАНИЕ ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ СЕТИ И СЕТЕВЫХ ПРОТОКОЛОВ 10

Топология 11

Рисунок 1 – Топология сети Ethernet 12

IP (Internet Protocol) 13

FTP (File Transfer Protocol). 14

HTTP – протокол доставки гипертекстовых сообщений. 14

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). 14

POP3 15

IMAP 15

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ СЕТИ 17

МК - магистральный коммутатор 17

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ИСПОЛЬЗУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛОВ 19

5 РАСЧЕТ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ В СЕГМЕНТАХ СЕТИ И НА МАГИСТРАЛИ 20

V_1ПК=V_minтркб+V_IPT+V_ВТЛФ+V_СРТР, где 21

V_1ПК=2,6*10⁶·1024+80+960+160=3862,4 кбит/с 21

, где m - номер участка (табл.5.6.), j - номер этажа (табл.5.6.), 27

6 РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ УСТРОЙСТВ И ДЛИН КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 32

N_IPTA=28 33

N_WS=252 33

К_мконв=(N_Gbкобщ-N_UTPk)+[1], 33

К_ROUT=1, 33

+1, где 34

L_ОК=(N_Gbкобщ-N_UTPk)L_ЗД+int(0,01((N_Gbкобщ-N_UTPk)L_ЗД)), метров. 34

L_ОК=(6-1)300+int(0,01((6-1)300))=1515, метров. 34

7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛАНА АДРЕСАЦИИ СЕТИ 35

N_ТПобщ=(К_конц-1) 7 35

N_ТПобщ=(46-1) 7=315 35

N_SN= N_ЗД=3 35

Результаты расчетов сведем в таблицу ниже. 35

8 ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ СПРОЕКТИРОВАННОЙ СЕТИ 37

Таблица 5.12. 37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 40

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 41

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 56

ВВЕДЕНИЕ

С созданием и развитием новых технологий в области телекоммуникаций возникла идея мультисервисных сетей – сетей, предоставляющих пользователю комплекс различных услуг одновременно и при этом использующих для их доставки одну и ту же транспортную среду от поставщика услуг до пользователя. То есть реализуется принцип доставки разнородного трафика по одному каналу передачи, предоставленному пользователю. Передача голосового трафика и данных в этой сети позволяет сократить расходы на организацию отдельных сетей.

Мультисервисная сеть может быть организована как для небольшого предприятия с офисами, находящимися в соседних зданиях, так и для предприятий, филиалы которых находятся в разных городах. В первом случае в качестве транспортной среды можно использовать локальную сеть (LAN, на основе технологии Ethernet). Во втором случае необходимо создавать глобальные сети (WAN) на основе таких транспортных протоколов, как SDH, ATM, Frame Relay, которые позволяют осуществлять инкапсуляцию протокола IP.

Мультисервисные сети позволяют организовать как единое информационное, так и единое телефонное пространство для всего предприятия. При этом любой сотрудник будет иметь доступ ко всем информационным ресурсам компании, возможность связи с другими сотрудниками по внутренней нумерации и соединения с другими городами по внутренней сети, не прибегая к услуге платных междугородних звонков.

Для проектирования МСС в данной курсовой работе предложена следующая ситуация: строится новый комплекс зданий (фирмы). Этот комплекс из нескольких зданий, причем равноудаленных друг от друга и имеющих одинаковое количество этажей.

Целью курсовой работы является создание проекта МСС для данного комплекса. Причем учесть, что необходим доступ в Интернет.

1. Краткое описание услуг проектируемой сети

Услуги, которые предоставляет проектируемая мультисервисная сеть:

1. Передача речи (телефона связь) – данная услуга будет реализована на базе средств IP-телефонии, то есть будет применяться IP-телефония в чистом виде (программный IP-телефон плюс персональный компьютер и выход на ТФОП).

2. Видеотелефония (одновременная передача видео и речи через Интернет между двумя абонентами) – будет реализована и доступна только с персональных компьютеров, оснащенных камерами, на каждом персональном компьютере должно быть специализированное программное обеспечение (ПО). Она будет доступна только внутри нашей мультисервисной сети.

3. Доступ к базам данных (информационные базы – SkyNet, правовые базы, бухгалтерские базы 1С) – размещены на некотором количестве серверов. Доступ к базам данных осуществляется с распределением прав доступа.

4. Доступ к ресурсам файл-серверов (места для хранения каких-либо общих файлов, домашние папки пользователей, видео и аудио файлы, а также архивы ПО):

- доступ к ресурсам файл-серверов в пределах мультисервисной сети регламентируется администратором, этот доступ более широкий для пользователя;

- доступ к ресурсам файл-серверов в пределах мультисервисной сети через Интернет – он очень ограничен.

5. Доступ в Интернет – для пользователей, которым предоставлена возможность пользования данной услугой.

6. Интронет-радио (радиовещание по локальной сети) – данная услуга работает только в пределах нашей мультисервисной сети, через Интернет она не доступна.

7. Электронная почта (e-mail) предполагает создание отдельного почтового сервера. Он будет связан с Интернет.

8. Web-сервер – предполагается создание собственного web-сервера с предоставлением возможности пользователям мультисервисной сети размещать свои собственные ресурсы.

2. Описание используемой технологии сети и сетевых протоколов

Для построения нашей мультисервисной сети используем технологию Ethernet.

Кадр классического Ethernet имеет максимальный размер 1518 байт и включает в себя данные и служебные заголовки, из которых нам интересны MAC-адрес отправителя и MAC-адрес получателя. В поле данных кадра содержится инкапсулированный пакет протокола 3-го уровня.

Для передачи кадров Ethernet по локальной сети, в основном, применяются два типа сетеобразующих устройства – концентраторы ("хабы", "hubs") и коммутаторы ("свичи", "switches").

Работа концентратора заключается в том, чтобы все полученные кадры повторить (продублировать) на все свои порты. Концентраторы ещё называют "повторителями" ("репитерами", "repeaters"), поскольку основная их задача - именно повторить полученный кадр на все порты. Так как невозможно одновременно повторять более одного кадра на все порты, то все клиентские устройства, при использовании концентратора, могут работать только в режиме полудуплекса, т.е. в один момент времени клиентское устройство может, или принимать данные, или передавать их. По той же причине невозможна одновременная передача данных по сети более чем от одного клиентского устройства – кадры просто наложатся друг на друга, будут искажены и отброшены.

Наложение кадров часто происходит и в процессе нормальной работы сети, построенной на концентраторах, а называется "коллизией". Обычным оно считается потому, что протокол Ethernet не содержит в себе механизма контроля захвата среды передачи на момент передачи кадра, а вместо этого использует механизм обнаружения коллизий ("collision detection", "CD"). Суть данного механизма в том, что каждое клиентское устройство "слушает" среду передачи и начинает передачу только в том случае, если среда свободна. Но, возможна и ситуация, когда между тем, как устройство "прослушало" среду, решило, что она свободна, и начало передачу, проходит какое-то время, и именно в это время какое-то другое устройство начало передачу, в итоге - произошла коллизия и пакеты были отброшены. При обнаружении коллизии, оба устройства прекращают передачу и делают паузу на некоторое время, которое выбирается случайным образом. По истечении этого времени устройства вновь пытаются передать данные, и высок шанс, что в этот раз пакеты не наложатся. Таким образом, в Ethernet решается проблема разделения общей среды передачи между сетевыми устройствами.

Коммутатор, в отличие от концентратора, не повторяет каждый кадр на все порты, а имеет более высокий "интеллект" - он просматривает заголовки и использует MAC-адреса для построения таблицы коммутации кадров, тем самым, работая на втором уровне модели OSI, точнее, на подуровне MAC второго уровня.

Топология

Из теории следует, что в классическом виде Ethernet нельзя соединять по топологии "кольцо", поскольку, в случае использования концентраторов, это закончится постоянными коллизиями – кадры, пришедшие по двум путям, будут постоянно накладываться. А в случае использования коммутаторов будет происходить т.н. "широковещательный шторм": когда первый же широковещательный кадр начинает бесконечно циркулировать по кольцу из двух соединений. Нетрудно догадаться, что в обоих случаях сеть будет практически выведена из строя. Поэтому для классического Ethernet’а можно применять только топологию типа "звезда", которая является древовидной с непересекающимися ветвями (Рис. 1). Правда, в современных коммутаторах начали встраивать защиту от широковещательных штормов, но это само по себе, конечно, не даёт возможности делать топологию типа "кольцо".

Кстати говоря, возможность широковещательного шторма - одна из серьёзных уязвимостей протокола Ethernet к атакам типа DOS: для выведения из рабочего состояния коммутатора бывает достаточно просто взять кросс-патчкорд и подключить его к двум портам одного и того же коммутатора.

Рисунок 1 – Топология сети Ethernet

Продолжая разговор о физической топологии, хотелось бы коснуться темы резервирования соединений, ведь, если два коммутатора соединены одним кабелем, то это не так надёжно – кабель могут повредить, его может залить водой, могут просто отойти контакты и т.п. А топология классического Ethernet не подразумевает параллельных соединений двух коммутаторов или "колец" между звеньями сети. На этот случай был разработан протокол Spanning Tree Protocol (STP). По своей сути, STP просто отслеживает логическую топологию всей "видимой" ему сети и отключает те порты, которые могут "замкнуть" ветви "дерева". Тем самым, можно искусственно организовать кольцо, или несколько колец, между коммутаторами, поддерживающими STP. При этом часть соединений будет постоянно отключена, но активирована только в случае обрыва основного соединения. Обычная практика, при этом, пускать основное и резервные соединения разными физическими путями – чтобы кабели не повредились одновременно. Правда, у STP есть один недостаток – время переключения на резервное соединение может занимать до минуты, а в современных сетях это довольно много. Поэтому был разработан протокол Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), который является более "быстрой" версией STP. В современных сетях, в основном, применяется RSTP или частные протоколы производителей, которые не стандартизованы и поддерживаются только оборудованием этих же производителей. Проблема в том, что протокол (R)STP поддерживают только дорогие коммутаторы, которые относятся к классу "smart".

Обоснование выбора данной технологии:

1. широкая распространенность данной технологии в России;

2. широкий выбор оборудования;

3. относительно невысокая стоимость.

ПРИМЕЧАНИЕ. Более подробно о технологии Ethernet и о QoS читайте в Приложении 1.

В проектируемой нами МСС используются следующие протоколы:

IP (Internet Protocol)

Протокол IP работает на сетевом уровне эталонной модели OSI. Это протокол реализует распространение информации по IP-сети. Его значение как технологической основы сети Internet очень велико. Протокол IP осуществляет передачу информации от узла к узлу сети в виде дискретных блоков – пакетов. При этом IP не несет ответственности за надежность доставки информации, целостность или сохранение порядка потока пакетов. Эту задачу решают два других протокола TCP и UDP.

TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачи данных.

Протокол обеспечивает полноценную транспортную службу: доставка данных, обработка данных, буферизация, срочная передача данных, организует дуплексные виртуальные соединения посредством предварительной операции установления соединения, обеспечивает возможность передачи управляющей информации одновременно с потоком данных.

UDP (User Datagram Protocol) – дейтаграммный протокол передачи данных.

Этот протокол не гарантирует доставку и не сохраняет порядок поступления дейтаграмм. Таким образом, функция протокола UDP сводится к распределению дейтаграмм между процессами через соответствующие порты и не обязательному контролю целостности данных.

FTP (File Transfer Protocol).

Данный протокол обеспечивает: программный доступ к удаленным файлам (для работы программ предоставляется командный интерфейс); интерактивный доступ к удаленным файлам; преобразование данных (позволяет описать формат хранимых данных); аутентификацию (проверяет имя пользователя, его пароль и права доступа).

HTTP – протокол доставки гипертекстовых сообщений.

Данный протокол является протоколом прикладного уровня и обеспечивает обмен гипертекстовой информации в Интернет. HTTP реализует различный формы доступа, базирующиеся на URI (в форме URL) и универсальном способе именования информационных ресурсов URN. Обмен данными в HTTP организован по принципу «запрос-ответ». В соответствии с этим протоколом сообщения по сети передаются в формате, похожем не почтовое сообщение Internet.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

Для работы электронной почты в Интернет, разработан протокол SMTP, который является протоколом прикладного уровня и работает совместно с протоколом транспортного уровня TCP. При использовании SMTP программа отправки почтовых сообщений «пытается» установить оперативный доступ (режим on-line) к «почтовому ящику» абонента и сразу «опустить» письмо в этот «ящик». Другими словами, если сеть передачи данных способна обеспечить режим «on-line», тогда применяется SMTP.

POP3

Когда клиент хочет использовать этот протокол, он должен создать TCP соединение с сервером. Когда соединение установлено, сервер отправляет приглашение. Затем клиент и POP3 сервер обмениваются информацией пока соединение не будет закрыто или прервано.

Команды POP3 состоят из ключевых слов, за некоторыми следует один или более аргументов. Все команды заканчиваются парой CRLF (в Visual Basic константа vbCrLf). Ключевые слова и аргументы состоят из печатаемых ASCII символов. Ключевое слово и аргументы разделены одиночным пробелом. Ключевое слово состоит от 3-х до 4-х символов, а аргумент может быть длиной до 40-ка символов.

Ответы в POP3 состоят из индикатора состояния и ключевого слова, за которым может следовать дополнительная информация. Ответ заканчивается парой CRLF. Существует только два индикатора состояния: "+OK" - положительный.

IMAP

Используется для приема почтовых сообщений. Благодаря IMAP-протоколу вы можете управлять своим ящиком на сервере так, как будто он находится на локальной машине. При этом существует возможность удобной работы с IMAP-папками на сервере. Это очень гибкий инструмент, позволяющий вам создавать и удалять каталоги. То же самое можно проделывать и с самими сообщениями: сортировать их по папкам, удалять или даже перемещать на другой сервер. При этом два почтовых ящика на разных серверах могут синхронизироваться автоматически - это удобно, если вы хотите хранить резервную копию писем где-то еще.

DHCP - протокол автоматизации процессов назначения IP-адресов или протокол динамической настройки хоста.

DHCP осуществляет динамическое назначение IP-адресов, а также поддерживает способы ручного и автоматического статического назначения адресов. При ручном способе администратор предоставляет DHCP-серверу информацию о соответствии IP-адресов физическим адресам или другим идентификаторам клиентов. При автоматическом статическом способе DHCP-сервер присваивает IP-адрес (и возможно другие параметры конфигурации клиента) из списка наличных IP-адресов без вмешательства оператора. При динамическом назначении адресов, сервер выдает адрес клиенту на ограниченное время, что дает возможность в последствии повторно использовать IP-адреса другими компьютерами.