Розрахункова частина. 
Комутовані локальні мережі технології Ethernet

Особливості технічної реалізації комутаторів. Після того як технологія комутації привернула загальну увагу й отримала високі оцінки фахівців, багато компаній зайнялися реалізацією цієї технології у своїх пристроях, застосовуючи для цього різні технічні рішення. Багато комутаторів першого покоління були схожі на маршрутизатори, тобто ґрунтувалися на центральному процесорі загального призначення, пов’язаному з інтерфейсними портами по внутрішній швидкісній шині.

Комутатор на процесорі загального призначення

Основним недоліком таких комутаторів була їхня низька швидкість.

Комутаційна матриця забезпечує основний і найшвидший спосіб взаємодії процесорів портів, саме він був реалізований у першому промисловому комутаторі локальних мереж.

Реалізація комутаційної матриці 8×8 за допомогою двійкових перемикачів Особливістю комутаційної матриці залишається технологія комутації фізичних каналів. Відомим недоліком цієї технології є відсутність буферизації даних усередині комутаційної матриці - якщо складений канал неможливо побудувати через зайнятість вихідного порту або проміжного комутаційного елемента, то тоді дані повинні накопичуватися в їхньому джерелі, у цьому випадку — у вхідному блоці порту, що прийняв кадр. Основні переваги таких матриць — висока швидкість комутації й регулярна структура, що зручно реалізовувати в інтегральних мікросхемах.

У комутаторах із загальною шиною процесори портів зв’язують високошвидкісною шиною, яка використовується в режимі поділу часу. Щоб шина не блокувала роботу комутатора, її продуктивність повинна дорівнювати принаймні сумі продуктивності всіх портів комутатора.

Отже ми з’ясували що комутатори зв’язують процесори портів по трьох основних схемах — комутаційна матриця, загальна шина й поділювана пам’ять. У комутаторах з фіксованою кількістю портів звичайно використовується комутаційна матриця, а в модульних комутаторах — сполучення комутаційної матриці в окремих модулях із загальною шиною й поділюваною пам’яттю для зв’язку модулів.

Для підтримки режиму, що не блокує, роботи комутатора загальна шина або поділювана пам’ять повинні мати продуктивність, що перевищує сумарну продуктивність всіх портів максимальної швидкісного набору модулів, які встановлюються в шасі.

Основними характеристиками продуктивності комутатора є: швидкість фільтрації кадрів, швидкість просування кадрів, загальна пропускна здатність по всіх портах у мегабітах за секунду, затримка передачі кадру. На характеристики продуктивності комутатора впливають: тип комутації - «на льоту» або з повною буферизацією, розмір адресної таблиці, розмір буфера кадрів.

Для автоматичної підтримки резервних зв’язків у складних мережах у комутаторах реалізується алгоритм покриваючого дерева _ Spanning Tree Algorithm. Цей алгоритм заснований на періодичній генерації службових кадрів, за допомогою яких виявляються й блокуються петлевидні зв’язку в мережі. Комутатори можуть поєднувати сегменти різних технологій локальних мереж, транслюючи протоколи канального рівня у відповідності зі специфікацією IEEE 802.1Н.

Комутатори підтримують різноманітні користувацькі фільтри, засновані на Мас-адресах, а також на вміст полів протоколів верхніх рівнів. В останньому випадку адміністратор повинен виконати великий обсяг ручної роботи із завдання положення поля відносно початку кадру і його необхідне значення. Звичайно фільтри допускають комбінацію декількох умов за допомогою логічних операторів AND й OR. Комутатори забезпечують підтримку якості обслуговування за допомогою пріоритетної обробки кадрів. Стандарт 802.1р визначає додаткове поле, що складається з 3 біт, для зберігання пріоритету кадру незалежно від технології мережі. Технологія віртуальних локальних мереж (VLAN) дозволяє в мережі, побудованій на комутаторах, створити ізольовані групи вузлів, між якими не передається будь-який тип трафіка, у тому числі й широкомовний. Віртуальні мережі є основою для створення великих маршрутизованих мереж і мають перевагу перед фізично ізольованими сегментами гнучкістю складу, що змінюється програмним шляхом.

Останнім часом спостерігається виразна тенденція витиснення комутаторами концентраторів з нижніх рівнів великих мереж. Існують дві основні схеми застосування комутаторів: зі стягнутої в точку магістраллю й з розподіленою магістраллю. У великих мережах ці схеми застосовують комбіновано.

Для побудови даної комп’ютерної мережі я вирішила використати комутатор фірми D-Link DGS-1248T/GE (WebSmart комутатор з 44 портами 10/100/1000Base-T + 4 комбо-портами 1000Base-T/Mini GBIC (SFP) і функцією енергозбереження). Комутатор DGS-1248T/GE є ефективним способом підвищення продуктивності та безпеки мереж малого бізнесу. DGS-1248T забезпечує швидкість Gigabit Ethernet для підтримки програм, чутливих до смуги пропускання, і розширення ємності мережі. Розширений функціонал включає комбо-порти Gigabit, підтримку Power over Ethernet1, QoS, а також функції гнучкого багатофункціонального управління. Підтримка Power over Ethernet дозволяє спростити установку бездротових точок доступу, мережевих камер, телефонів VoIP та іншого мережного обладнання.

Для сполучення комп’ютерів з комутатором використовую виту пару. Фактично вита пара представляє собою восьмижильний кабель, в якому для обміну інформацією в мережі використовується чотири пари провідників.

Ще одна важлива задача — це вибір комп’ютерів. Якщо для робочих станцій або невиділених серверів звичайно використовують звичайні комп’ютери, то виділений сервер краще придбавати спеціально для мережі. Краще, якщо це буде швидкодійний спеціалізований комп’ютер-сервер, спроектований з урахуванням специфічних потреб мережі (такі сервери випускаються всіма найбільшими виробниками комп’ютерів).

Для побудови даної мережі також використовую мережеву карту — це спеціальний пристрій основне призначення якого є забезпечувати двох направлений обмін даними між персональним комп’ютером і локальною мережею (комутатором). Вона є одним із елементів апаратної конфігурації комп’ютера.

Варто тільки відзначити, що продуктивність мережі і її надійність визначаються самим низькоякісним її компонентом. Тому, купуючи дорогі концентратори або комутатори, не варто економити на мережних адаптерах. Вірно і зворотне. У будь-якому випадку краще, коли всі компоненти устаткування максимально повно відповідають один одному.

В проектуванні даної мережі використовую різновид мереженої карти розрахований на роботу з мережами класу 1000Base-T і комплектується роз'ємами RG-45. Роз'єм має вид поглиблення прямокутної форми з невеликим пазом для замка мережевої вилки, в нижній частині гнізда розміщено вісім контактів, які з'єднуються з відповідними контактами вилки мереженого кабеля. Відстань між мережевим комутатором та робочою станцією не перевищує 100 м.