Маршрутизация и коммутация в сетях: Информация
Рассматриваются примеры конфигурирования протоколов маршрутизации, виртуальных локальных сетей, списков контроля доступа, трансляторов адресов, и другие технологии.
Предварительные курсы
Дополнительные курсы
- Основы сетей передачи данных
- IP-телефония в компьютерных сетях
- Межсетевое экранирование
- Основы локальных сетей
- Сети связи следующего поколения
- Протоколы и алгоритмы маршрутизации в Интернет
- Процедуры, диагностики и безопасность в Интернет
- Оконечные устройства и линии абонентского участка информационной сети
- Построение коммутируемых компьютерных сетей
- Компьютерные сети
- Межсетевые экраны
- Технологии защиты информации в компьютерных сетях
Сдать экзамен экстерном
Лекция 1
Принципы и средства межсетевого взаимодействия
Приведены основные устройства и методы межсетевого взаимодействия, принципы маршрутизации (статической и динамической), функционирование таблиц маршрутизации в сетях IPv4 иIPv6. Рассмотрен процесс передачи данных по сети.
Тест 1
8 заданий
Лекция 2
Статическая маршрутизация
Рассмотрены основы функционирования и конфигурирования статической маршрутизации сетей IPv4, IPv6, а также маршрутизации по умолчанию. Приведены примеры конфигурирования маршрутизаторов. Проанализированы таблицы маршрутизации, методы отладки сети.
Тест 2
9 заданий
Лекция 3
Динамическая маршрутизация
Рассмотрены принципы функционирования протоколов маршрутизации. Проведен сравнительный анализ протоколов вектора расстояния и состояния канала. Приведены основные характеристики протоколов RIP, RIP2, EIGRP, OSPF. Рассмотрены основы конфигурирования динамической маршрутизации. Проанализированы таблицы маршрутизации.
Тест 3
9 заданий
Лекция 4
Протокол OSPF
Рассмотрены принципы функционирования протокола динамической маршрутизации по состоянию канала. Приведены основные характеристики протокола OSPF. Рассмотрены основы конфигурирования динамической маршрутизации на базе протоколов маршрутизации OSPF2 в сетях IPv4 и OSPF3в сетях IPv6. Проанализированы таблицы маршрутизации.
Основы коммутации
По мере развития сетевых технологий современные коммутаторы становятся все более сложными устройствами. Для успешного построения и обслуживания сетей ключевым моментом является понимание фундаментальных основ наиболее распространенных сетевых технологий, таких как коммутация 2-го уровня, коммутация 3-го уровня, IEEE 802.1Q, IEEE 802.1p, RSTP , MSTP , IGMP и многих других, а также знание того, как данные технологии можно применить на практике наиболее эффективно.
Книга «Построение коммутируемых компьютерных сетей» появилась благодаря многолетнему сотрудничеству компании D-Link и ведущего технического университета страны — МГТУ им. Н. Э. Баумана. Книга направлена на глубокое изложение теории и формирование практических знаний. В ее основу легли учебные материалы компании D-Link, а также практические занятия, проводимые в учебном центре D-Link — МГТУ им. Н. Э. Баумана – D-Link и кафедры «Компьютерные системы и сети».
Книга содержит полное описание фундаментальных технологий коммутации локальных сетей, примеры их использования, а также настройки на коммутаторах D-Link. Она будет полезна студентам, обучающимся по направлению » Информатика и вычислительная техника», аспирантам, сетевым администраторам, специалистам предприятий, внедряющим новые информационные технологии , а также всем, кто интересуется современными сетевыми технологиями и принципами построения коммутируемых сетей.
Авторы хотят поблагодарить всех людей, вовлеченных в процесс консультирования, редактирования и подготовки рисунков для курса. Авторы выражают благодарность руководителям Представительства компании «Д- Линк Интернешнл ПТЕ Лтд» и МГТУ им. Н. Э. Баумана, специалистам компании D-Link Павлу Козику, Руслану Бигарову, Александру Зайцеву, Евгению Рыжову и Денису Евграфову, Александру Щадневу за технические консультации; Ольге Кузьминой за редактирование книги; Алесе Дунаевой за помощь в подготовке иллюстраций. Большую помощь в подготовке рукописи и тестировании практических занятий оказали преподаватели МГТУ им. Н. Э. Баумана Михаил Калинов, Дмитрий Чирков.
Обозначения, используемые в курсе
В тексте курса используются следующие пиктограммы для обозначения сетевых устройств различных типов:
Синтаксис команд
Следующие символы используются для описания ввода команд, ожидаемых значений и аргументов при настройке коммутатора через интерфейс командной строки ( CLI ).
| Символ | Назначение |
|---|---|
| < угловые скобки > | Содержат ожидаемую переменную или значение, которое должно быть указано |
| [ квадратные скобки ] | Содержат требуемое значение или набор требуемых аргументов. Может быть указано одно значение или аргумент |
| | вертикальная черта | Отделяет два или более взаимно исключающих пунктов из списка, один из которых должен быть введен/указан |
| < фигурные скобки > | Содержит необязательное значение или набор необязательных аргументов |
Эволюция локальных сетей
Эволюция локальных сетей неразрывно связана с историей развития технологии Ethernet , которая по сей день остается самой распространенной технологией локальных сетей.
Первоначально технология локальных сетей рассматривалась как времясберегающая и экономичная технология, обеспечивающая совместное использование данных, дискового пространства и дорогостоящих периферийных устройств. Снижение стоимости персональных компьютеров и периферии привело к их широкому распространению в бизнесе, и количество сетевых пользователей резко возросло. Одновременно изменились архитектура приложений (» клиент-сервер «) и их требования к вычислительным ресурсам, а также архитектура вычислений ( распределенные вычисления ). Стал популярным downsizing (разукрупнение) — перенос информационных систем и приложений с мэйнфреймов на сетевые платформы. Все это привело к смещению акцентов в использовании сетей: они стали обязательным инструментом в бизнесе, обеспечив наиболее эффективную обработку информации.
В первых сетях Ethernet ( 10Base -2 и 10Base -5) использовалась шинная топология , когда каждый компьютер соединялся с другими устройствами с помощью единого коаксиального кабеля, используемого в качестве среды передачи данных . Сетевая среда была разделяемой и устройства, прежде чем начать передавать пакеты данных, должны были убедиться, что она свободна. Несмотря на то, что такие сети были простыми в установке, они обладали существенными недостатками, заключающимися в ограничениях по размеру, функциональности и расширяемости, недостаточной надежности, а также неспособностью справляться с экспоненциальным увеличением сетевого трафика. Для повышения эффективности работы локальных сетей требовались новые решения.
Следующим шагом стала разработка стандарта 10Base -T с топологией типа » звезда «, в которой каждый узел подключался отдельным кабелем к центральному устройству — концентратору (hub). Концентратор работал на физическом уровне модели OSI и повторял сигналы, поступавшие с одного из его портов на все остальные активные порты, предварительно восстанавливая их. Использование концентраторов позволило повысить надежность сети, т.к. обрыв какого-нибудь кабеля не влек за собой сбой в работе всей сети. Однако, несмотря на то, что использование концентраторов в сети упростило задачи ее управления и сопровождения, среда передачи оставалась разделяемой (все устройства находились в одном домене коллизий). Помимо этого, общее количество концентраторов и соединяемых ими сегментов сети было ограничено из-за временных задержек и других причин.
Задача сегментации сети, т.е. разделения пользователей на группы ( сегменты ) в соответствии с их физическим размещением с целью уменьшения количества клиентов, соперничающих за полосу пропускания, была решена с помощью устройства, называемого мостом (bridge). Мост был разработан компанией Digital Equipment Corporation ( DEC ) в начале 1980-х годов и представлял собой устройство канального уровня модели OSI (обычно двухпортовое), предназначенное для объединения сегментов сети. В отличие от концентратора, мост не просто пересылал пакеты данных из одного сегмента в другой, а анализировал и передавал их только в том случае, если такая передача действительно была необходима, то есть адрес рабочей станции назначения принадлежал другому сегменту. Таким образом, мост изолировал трафик одного сегмента от трафика другого, уменьшая домен коллизий и повышая общую производительность сети.
Однако мосты были эффективны лишь до тех пор, пока количество рабочих станций в сегменте оставалось относительно невелико. Как только оно увеличивалось, в сетях возникала перегрузка ( переполнение приемных буферов сетевых устройств), которая приводила к потере пакетов.
Увеличение количества устройств, объединяемых в сети, повышение мощности процессоров рабочих станций, появление мультимедийных приложений и приложений » клиент-сервер » требовали большей полосы пропускания. В ответ на эти растущие требования фирмой Kalpana в 1990 г. на рынок был выпущен первый коммутатор (switch), получивший название EtherSwitch.
Коммутатор представлял собой многопортовый мост и также функционировал на канальном уровне модели OSI . Основное отличие коммутатора от моста заключалось в том, что он мог устанавливать одновременно несколько соединений между разными парами портов. При передаче пакета через коммутатор в нем создавался отдельный виртуальный (либо реальный, в зависимости от архитектуры) канал, по которому данные пересылались напрямую от порта-источника к порту-получателю с максимально возможной для используемой технологии скоростью. Такой принцип работы получил название «микросегментация». Благодаря микросегментации коммутаторы получили возможность функционировать в режиме полного дуплекса ( full duplex ), что позволяло каждой рабочей станции одновременно передавать и принимать данные, используя всю полосу пропускания в обоих направлениях. Рабочей станции не приходилось конкурировать за полосу пропускания с другими устройствами, в результате чего не происходили коллизии и повышалась производительность сети.
В настоящее время коммутаторы являются основным строительным блоком для создания локальных сетей. Современные коммутаторы Ethernet превратились в интеллектуальные устройства со специализированными процессорами для обработки и перенаправления пакетов на высоких скоростях и реализации таких функций, как организация резервирования и повышения отказоустойчивости сети, агрегирование каналов, создание виртуальных локальных сетей ( VLAN ), маршрутизация , управление качеством обслуживания ( Quality of Service , QoS ), обеспечение безопасности и многих других. Также усовершенствовались функции управления коммутаторов, благодаря чему системные администраторы получили удобные средства настройки сетевых параметров, мониторинга и анализа трафика .
С появлением стандарта IEEE 802.3af-2003 PoE , описывающего технологию передачи питания по Ethernet ( Power over Ethernet , PoE ), разработчики начали выпускать коммутаторы с поддержкой данной технологии, что позволило использовать их в качестве питающих устройств для IP-телефонов, Интернет-камер, беспроводных точек доступа и другого оборудования.
С ростом популярности технологий беспроводного доступа в корпоративных сетях производители оборудования выпустили на рынок унифицированные коммутаторы с поддержкой технологии PoE для питания подключаемых к их портам точек беспроводного доступа и централизованного управления как проводной, так и беспроводной сетью.
Повышение потребностей заказчиков и тенденции рынка стимулируют разработчиков коммутаторов более или менее регулярно расширять аппаратные и функциональные возможности производимых устройств, позволяющие предоставлять в локальных сетях новые услуги, повышать их надежность , управляемость и защищенность.