¡Dale LAN! o Ethernet no da tanto miedo como sus especificaciones…. Conmutación de LAN e implementación de Fast Ethernet

La conmutación de red de área local (LAN) es uno de los pilares de la transición actual a las tecnologías de próxima generación. Las LAN tradicionales están diseñadas para compartir recursos entre usuarios de una pequeña cantidad de estaciones (normalmente hasta 50). Los recursos compartidos incluyen archivos y dispositivos periféricos (impresoras, módems, etc.). Dado que el patrón de tráfico en dichas redes es muy explosivo, el uso de un ancho de banda compartido entre todos los usuarios puede provocar una ralentización significativa. Los estándares de Ethernet y Token Ring rigen el acceso de los dispositivos de red a un medio de transmisión compartido. Cuando uno de los dispositivos transmite datos a la red, todos los demás deben esperar el final de la transferencia sin intentar transferir sus datos a la red.

Este esquema de uso compartido de medios es muy eficaz en redes pequeñas que se utilizan para compartir archivos o impresoras. Hoy en día, el tamaño y la complejidad de las redes de área local han crecido significativamente, y la cantidad de dispositivos se mide por miles. En combinación con las crecientes demandas de los usuarios, la naturaleza no determinista de las arquitecturas de red tradicionales (como Ethernet y Token Ring) ha comenzado a limitar las aplicaciones de red. La conmutación de LAN es una tecnología popular que puede extender la vida útil de las LAN basadas en Ethernet y Token Ring existentes. Las ventajas de la conmutación radican en la segmentación de las redes, dividiéndolas en fragmentos más pequeños con una reducción significativa en la cantidad de estaciones en cada segmento. El aislamiento del tráfico en un segmento pequeño conduce a una expansión múltiple del ancho de banda disponible para cada usuario, y el soporte para LAN virtuales (VLAN) aumenta considerablemente la flexibilidad del sistema.

La conmutación proporciona segmentación de una LAN compartida

Los administradores de red deben conocer los aspectos tecnológicos de la conmutación de LAN y el costo de migrar al uso de conmutadores en redes existentes. Los problemas tecnológicos incluyen la comprensión de la arquitectura de los conmutadores LAN, las diferencias entre la conmutación de la capa MAC y el enrutamiento de la red, y la diferencia entre las operaciones de software y hardware. Las consideraciones económicas incluyen comparar la relación rendimiento/precio de los enrutadores y conmutadores, evaluar el retorno de la inversión y el costo de configurar y mantener redes (incluida la administración de redes).

Aspectos tecnológicos

Hasta hace poco tiempo, los puentes se usaban para segmentar la LAN, pero el desarrollo de la tecnología ha permitido utilizar soluciones más eficientes para esto. Hace algunos años, los enrutadores, dispositivos a nivel de red, se usaban para combinar segmentos LAN. Los enrutadores brindan una segmentación eficiente, pero son costosos y difíciles de administrar. La llegada de conmutadores basados ​​en controladores ASIC especializados ha convertido a estos dispositivos en una herramienta mucho más eficaz para la segmentación de redes.

Los conmutadores LAN vienen en una amplia variedad de funciones y, por lo tanto, de precios: el costo de 1 puerto oscila entre $ 50 y $ 1,000. Una de las razones de estas diferencias tan grandes es que están diseñadas para resolver diferentes clases de problemas. Los conmutadores de gama alta deben proporcionar un alto rendimiento y densidad de puertos, además de admitir una amplia gama de funciones de gestión. Dichos dispositivos a menudo realizan funciones de enrutamiento además de la conmutación tradicional en la capa MAC. Los conmutadores simples y económicos generalmente tienen una pequeña cantidad de puertos y no son capaces de admitir funciones de administración.

Una de las principales diferencias es la arquitectura utilizada en el conmutador. Dado que la mayoría de los conmutadores modernos se basan en controladores ASIC patentados, el diseño de estos chips y su integración con el resto de los módulos del conmutador (incluidos los búferes de E/S) es de suma importancia. Los conmutadores que también implementan funciones de capa de red (enrutamiento) suelen estar equipados con procesadores RISC para ejecutar programas de enrutamiento que consumen muchos recursos.

Figura 2.1 Diagrama de bloques de un interruptor de barra transversal

Los controladores ASIC para conmutadores LAN se dividen en 2 clases: ASIC grandes que pueden servir a muchos puertos conmutados (un controlador por dispositivo) y ASIC pequeños que sirven a varios puertos y se combinan en matrices de conmutación. Los problemas de escalado y la estrategia de los desarrolladores de conmutadores en el campo de la organización de redes troncales y/o grupos de trabajo determinan la elección de los ASIC y, por lo tanto, la velocidad con la que se llevan los conmutadores al mercado.

Hay 3 opciones para la arquitectura del conmutador: conmutación (barra transversal) con almacenamiento en búfer de entrada, autoenrutamiento (autoenrutamiento) con memoria compartida y bus de alta velocidad. Se muestra un diagrama de bloques de un conmutador con la arquitectura utilizada para conectar en cadena pares de puertos. En cualquier momento, dicho conmutador puede proporcionar la organización de una sola conexión (un par de puertos). Con un nivel bajo de tráfico, no es necesario almacenar datos en la memoria antes de enviarlos al puerto de destino; esta opción se denomina corte sobre la marcha). Sin embargo, los conmutadores de barra cruzada requieren almacenamiento en búfer de entrada desde cada puerto, porque si se utiliza la única conexión posible, el conmutador se bloquea (). A pesar de su bajo costo y alta velocidad de comercialización, los conmutadores de barra cruzada son demasiado primitivos para traducir de manera efectiva entre interfaces de token ring o Ethernet de baja velocidad y puertos ATM y FDDI de alta velocidad.

Figura 2.2 Enclavamiento de un interruptor de barra transversal

Los conmutadores de memoria compartida tienen un búfer de entrada común para todos los puertos, que se utiliza como backplane del dispositivo. El almacenamiento en búfer de los datos antes de enviarlos (almacenar y reenviar - almacenar y reenviar) provoca un retraso. Sin embargo, los conmutadores de memoria compartida, como se muestra, no requieren una red troncal interna dedicada para transferir datos entre puertos, lo que les proporciona un precio más bajo en comparación con los conmutadores basados ​​en un bus interno de alta velocidad.

Figura 2.3 Arquitectura de conmutador de memoria compartida

Figura 2.4 Interruptor de bus de alta velocidad

Figura 2.5 Conmutación y enrutamiento en el modelo OSI

La mayoría de los dispositivos de red modernos (concentradores, conmutadores, enrutadores) admiten funciones de conmutación y enrutamiento independientes. El administrador de la red debe decidir qué servicios de cada tipo se requieren en la red y qué equipo es el más adecuado para la tarea.

Las implementaciones de hardware de los conmutadores LAN utilizan chips ASIC especializados (ya sean propietarios o de terceros) que implementan funciones de conmutación. La implementación de hardware proporciona una mayor velocidad en comparación con el software. Sin embargo, esto todavía no es suficiente para crear un buen cambio. Durante el desarrollo de los ASIC, se deben crear y probar los programas de conmutación implementados en los microcircuitos. Una vez que se crea el controlador, el código del programa ya no se puede cambiar, por lo que la eficiencia de la máquina de conmutación es de suma importancia. El deseo de llevar dispositivos al mercado más rápido a menudo determina el nivel de funcionalidad de ASIC. Las soluciones de software utilizan procesadores de propósito general que requieren la descarga del código del programa. Los beneficios de este enfoque incluyen un mayor nivel de servicio (como el enrutamiento), pero estos beneficios a menudo se ven completamente superados por los aumentos de latencia.

Aspectos económicos

Obviamente, la razón principal de una introducción tan rápida de los conmutadores es el menor costo de los dispositivos en comparación con los enrutadores tradicionales y una reducción significativa en el costo de organización y mantenimiento de las redes. Al ser un dispositivo de capa MAC, el conmutador no requiere ninguna configuración y proporciona una solución plug-and-play (esto se aplica principalmente a los conmutadores simples). Los conmutadores resuelven fácilmente el problema de la expansión del ancho de banda y pueden funcionar en redes con enrutadores tradicionales, dividiendo la red en segmentos que luego se conectan mediante enrutadores. Dado que la red parece plana en la capa de enlace, todos los servicios de enrutamiento adicionales deben ser realizados por enrutadores heredados. Así, los switches en grupos de trabajo permiten segmentar la red de forma eficaz, dejando las funciones de comunicación entre segmentos a los routers.

Otra razón del rápido crecimiento de la popularidad de los conmutadores es que están optimizados para resolver varios problemas de red (en particular, para organizar grupos de trabajo). Dado que las necesidades de los grupos de trabajo se relacionan principalmente con una alta tasa de intercambio y la provisión de rutas de tráfico sin bloqueo entre los miembros del grupo, los conmutadores LAN contienen un motor de conmutación de hardware como núcleo. La producción en masa de controladores ASIC ha dado lugar a importantes reducciones de precios. Los puertos adicionales de alta velocidad (enlace ascendente) para conectarse a servidores, enrutadores o redes troncales aseguran que los usuarios de los grupos de trabajo satisfagan todas sus necesidades. La asignación de ancho de banda flexible y escalable hace que los conmutadores LAN sean una parte importante de la actualización de las redes compartidas existentes. La capacidad de moverse fácilmente de un punto de la red a otro proporciona un alto retorno de la inversión, porque cuando cambian las tareas o la estructura de la red, no es necesario comprar nuevos dispositivos para reemplazar los existentes.

Quizás los mayores ahorros del uso de switches provienen de la segmentación eficiente de la red (aumento del ancho de banda) y la facilidad de administración (plug-and-play). A diferencia de los enrutadores, los conmutadores LAN requieren poca o ninguna configuración y no requieren mucho tiempo para los administradores de red. Las direcciones MAC de los dispositivos conectados al conmutador se determinan automáticamente y los complejos esquemas de direccionamiento IP que se utilizan en las redes actuales siguen siendo completamente transparentes para los grupos de trabajo. La instalación de un conmutador en un grupo de trabajo generalmente no requiere más que conectar los dispositivos a los puertos del conmutador en lugar de a los puertos del concentrador, o colocar el conmutador entre los concentradores y un enrutador como se muestra en las Figuras , y .

Figura 2.6 LAN tradicional basada en concentrador

Figura 2.7 Conmutador LAN en lugar de concentrador

Figura 2.8 Compartir conmutadores y concentradores

Los conmutadores LAN proporcionan una extensión de ancho de banda agregado

La segmentación de una LAN compartida se puede ilustrar dividiendo a los participantes de una gran conferencia en grupos especializados separados en diferentes salas. La segmentación de la red proporciona un crecimiento múltiple del ancho de banda agregado, lo que permite que, en lugar de un dispositivo, transmita a muchos dispositivos a la vez. Las redes Ethernet y token rings son similares a las sesiones plenarias de las conferencias, donde todos escuchan a un orador. Las reuniones de los grupos de trabajo permiten que hable una persona de cada grupo. Así, la segmentación de la red también permite transmitir datos a varios dispositivos simultáneamente (uno por segmento).

Al considerar la conmutación de LAN, es importante comprender el patrón de tráfico y los cambios en la estructura de la LAN. Los patrones de tráfico en las LAN y redes tradicionales basadas en contención con ancho de banda dedicado por puerto son bastante diferentes. Al examinar la imagen, el administrador seguramente verá que los usuarios individuales o grupos requieren un ancho de banda más amplio y algunas tareas son muy sensibles a los retrasos.

Cambios en la estructura LAN y el patrón de tráfico

Ahora está claro que el mecanismo de contención utilizado en las redes de banda compartida es la razón principal de la falta de ancho de banda en las LAN tradicionales. Recuerde que solo una estación puede transmitir datos al medio compartido en un momento dado; el resto debe "escuchar". Las implementaciones de los mecanismos de acceso en redes Ethernet y Token Ring son diferentes, por lo tanto, los resultados del uso de conmutadores también serán diferentes.

El acceso a los medios en las redes Ethernet se basa en el algoritmo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Cuando una estación necesita transmitir datos, primero verifica el canal para ver si está siendo utilizado por otra estación (detección de portadora - CS). Si el medio no está actualmente en uso, la estación puede iniciar la transmisión. Si el medio está ocupado, la estación vuelve a intentar acceder después de que haya transcurrido una cantidad de tiempo aleatoria. A pesar de la escucha preliminar del medio, dos (o más) estaciones pueden iniciar la transmisión al mismo tiempo: se produce una colisión o colisión (CD). En este caso, ambas estaciones deberían dejar de transmitir inmediatamente e intentar repetirlo después de que haya transcurrido un intervalo de tiempo aleatorio.

En redes pequeñas, la naturaleza explosiva del tráfico (los paquetes de datos se transmiten solo de vez en cuando) proporciona una probabilidad de colisión bastante baja. En una red grande, los intervalos entre paquetes se reducen y la probabilidad de colisiones aumenta. Esto lleva a () que en redes grandes es posible (aunque poco probable) que una estación (por ejemplo, con un procesador lento) no pueda acceder al medio de transmisión en absoluto, ya que no se observa un orden de acceso (principio conocido - el que se levanta primero se lleva zapatillas). La segmentación de dicha red proporcionará un aumento significativo en el rendimiento.

Figura 2.9 Ejemplo de red de grupo de trabajo

Número de estaciones y ancho de banda efectivo

En las redes Token Ring, el acceso al medio se basa en la transferencia de un token, un paquete especial distribuido por el anillo. La estación que recibió el token puede comenzar a enviar sus datos a la red. Aquí no hay conflictos, pero una estación que no posee el token no puede transmitir datos, incluso en un entorno libre. En redes pequeñas, el ciclo de pasar el token por el anillo toma poco tiempo y las estaciones no esperan hasta la oportunidad de iniciar la transmisión. Sin embargo, en una red grande, la latencia puede volverse demasiado larga. Dividir el anillo en varios anillos más pequeños mediante un interruptor (segmentación) reduce la cantidad de estaciones en el anillo y reduce la latencia del token. Además, la conmutación Token Ring aumenta la resistencia de la red al daño.

El motivo de la falta de ancho de banda es que cada estación del segmento escucha la "conversación" de todas las demás estaciones. La transición a tecnologías punto a punto, punto a punto como ATM es un gran paso adelante. Las ventajas de las redes totalmente conmutadas y orientadas a la conexión son obvias, pero ¿qué pasa con las aplicaciones y servicios de red disponibles basados ​​en paquetes de transmisión en las LAN tradicionales? Hasta que todas estas aplicaciones se reescriban para redes ad hoc, el problema del tráfico de difusión será un problema importante en relación con la conmutación LAN.

Figura 2.10 Número de usuarios de Ethernet y ancho de banda efectivo

Varios requisitos de ancho de banda del usuario

Las aplicaciones de gran ancho de banda, como las bases de datos multimedia y de cliente-servidor, son una carga pesada para las LAN compartidas diseñadas simplemente para compartir archivos e impresoras. El uso de mecanismos de contención para acceder al medio no permite que los usuarios de aplicaciones gráficas transfieran grandes cantidades de datos a través de la red con baja latencia. Los administradores de red a menudo resuelven este problema organizando segmentos individuales para dichos usuarios sin cambiar a tecnologías de alta velocidad como FDDI. La programación de usuarios por puerto de conmutador proporciona una solución rentable para las limitaciones de ancho de banda sin necesidad de migrar a nuevas tecnologías.

Los servidores de archivos, los servidores de aplicaciones y los usuarios de alta demanda pueden conectarse al conmutador a través de puertos Fast Ethernet, FDDI o ATM de alta velocidad. Esta ruta requiere reemplazar los adaptadores de red en los servidores y posiblemente el cableado, pero proporciona una solución flexible y escalable.

Las aplicaciones de banda ancha no son de ninguna manera el único problema para los administradores de red. Tareas en tiempo real sensibles al retraso (como video) en entornos compartidos con acceso no determinista (como Ethernet).

La conmutación LAN aumenta la flexibilidad

La conmutación de LAN le permite crear redes virtuales (VLAN) a partir de grupos de usuarios en función de sus tareas y no de la ubicación física en la red. La tecnología VLAN permite a los usuarios desplazarse libremente por la red mientras permanecen en su grupo de trabajo.

La facilidad con la que las VLAN pueden adaptarse al movimiento, la adición de nodos y otros cambios en la red, junto con la integración efectiva de las LAN tradicionales en las redes ATM, sorprenderá a cualquiera. El rediseño de la red para acomodar el creciente número de usuarios móviles y la necesidad de acceso basado en reglas permite que múltiples usuarios trabajen libremente incluso cuando están fuera de la oficina. La planificación de la integración de LAN tradicionales en redes basadas en cajeros automáticos requiere que los administradores tengan cuidado con la selección de tecnología. La elección correcta creará una red eficiente y garantizará la posibilidad de una transición gradual a las nuevas tecnologías.

Las VLAN facilitan el movimiento, la adición o la eliminación de hosts

Los empleados de muchas organizaciones trabajan en varios proyectos, agrupados en equipos de trabajo para resolver problemas específicos. A medida que se completa la tarea, la composición del grupo puede cambiar y, una vez completada, será necesario crear un nuevo grupo. La organización de grupos de trabajo por ubicación física de las computadoras (como se hace en redes compartidas) a menudo crea problemas insolubles. Tiene que mover las estaciones de trabajo de los usuarios o transferir grandes cantidades de información a través de enrutadores sobrecargados. Además, la laboriosidad de configurar los enrutadores hace que sea casi imposible crear grupos de trabajo temporales de empleados que están alejados entre sí. Las VLAN le permiten agrupar usuarios sin tener en cuenta su ubicación física en la red: puede crear un grupo de trabajo de empleados ubicados en diferentes edificios o incluso en diferentes ciudades.

La capacidad de organizar VLAN mediante enlaces WAN requiere la integración de conmutadores LAN y ATM. Muestra un ejemplo del uso de ATM para establecer una conexión lógica entre puertos en conmutadores LAN remotos. Así, es posible crear dominios de difusión (LAN virtuales) desde estaciones ubicadas a una distancia considerable

Figura 2.11 Conexiones lógicas de conmutadores ATM a través de enlaces WAN

Las LAN virtuales brindan numerosos beneficios. Considere, por ejemplo, una organización con una gran cantidad de empleados que trabajan en el campo. Cuando dicho empleado se muda a otra ubicación, su dirección de red cambia y la tabla de enrutamiento debe actualizarse por completo. El usuario después de tal movimiento también tendrá que realizar cambios de configuración para obtener el servicio habitual. Las VLAN basadas en conmutadores con funcionalidad de enrutamiento simplifican en gran medida las operaciones de roaming de los usuarios. Es posible garantizar que el entorno de trabajo se conserve por completo independientemente de la ubicación del usuario ().

Figura 2.12 Creación de una VLAN

Además de la posibilidad de organizar grupos de trabajo distribuidos, la tecnología VLAN le permite crear dichos grupos en función de una amplia gama de criterios (reglas) establecidos por el administrador de la red. Por lo tanto, los problemas de acceso, seguridad, mantenimiento de cuentas para el pago de servicios pueden resolverse automáticamente estableciendo las reglas apropiadas para organizar las VLAN. Las redes virtuales basadas en reglas brindan el más alto nivel de flexibilidad al mismo tiempo que mantienen una sólida seguridad de la red. La gestión de VLAN basada en la tecnología de arrastrar y soltar le permite configurar fácilmente los derechos de acceso, crear y cambiar grupos de trabajo lógicos.

Figura 2.13 Creación de una VLAN

La conmutación LAN proporciona integración de grupos de trabajo tradicionales en redes ATM

Quizás una de las principales ventajas de la conmutación LAN es la capacidad de satisfacer las diversas necesidades de los usuarios en términos de ancho de banda y tipo de servicio. Como mostramos anteriormente, la instalación de un conmutador LAN que funcione a nivel MAC no requiere cambios a nivel de estaciones de trabajo o enrutadores que ya están en la red. Al poder controlar la cantidad de estaciones en cada puerto de switch, el administrador puede proporcionar a cada usuario o aplicación el ancho de banda y la demora necesarios. Los módulos troncales de alta velocidad (enlace ascendente) brindan una buena escalabilidad debido a la capacidad de conectarse a servidores y redes troncales de alta velocidad. Dado que la instalación de conmutadores requiere poca o ninguna configuración, agregar conmutadores a medida que crece la red es fácil y económico.

Finalmente, la posibilidad de una actualización por etapas le permite evaluar la necesidad de utilizar nuevas tecnologías (como ATM) para expandir las capacidades de las redes existentes. La implementación de redes totalmente ATM es costosa y es muy importante poder aprovechar esta tecnología mientras se mantienen las redes Ethernet y Token Ring existentes.

La información técnica contenida en este documento está sujeta a cambios sin previo aviso.

© 1997 Corporación Xylan.

Creación de una LAN corporativa: elección de conmutadores de acceso de Cisco

Cisco ofrece una cartera integral de soluciones de conmutación para redes empresariales, centros de datos y pequeñas empresas. Estas soluciones están optimizadas para una amplia gama de industrias, incluidos operadores de telecomunicaciones, instituciones financieras y el sector público. Una variedad de dispositivos a veces puede dificultar que un cliente elija exactamente el modelo de dispositivo que mejor se adapte a sus necesidades técnicas y comerciales. En este artículo, nos gustaría ayudar en tal elección, cubriendo solo la capa de acceso (capa de acceso) del modelo jerárquico para construir redes de área local (LAN).

Lugar de trabajo tradicional (datos y voz)

Por lo tanto, si su infraestructura de red en el momento actual o en el futuro planificado se limitará solo a la transmisión de información y datos de voz (tráfico de datos y voz), entonces los dispositivos Cisco Catalyst 2960 son muy adecuados para usted (Fig. 1)

Figura 1. Línea Cisco Catalyst 2960

Al mismo tiempo, si tiene suficientes velocidades en los puertos de acceso (acceso) de 100Mbps y puertos troncales (enlace ascendente) de 1Gbps, entonces los conmutadores de la serie 2960-Plus son muy adecuados para usted. Tienen funcionalidad L2 básica, hasta 48 puertos de acceso, compatibilidad con IEEE 802.3af PoE (15,4 vatios) en los puertos de acceso y puertos troncales combinados (cobre o fibra). Sin embargo, si se requiere una gran cantidad de conexiones (más de 48) en los puntos de agregación de conexiones de usuarios, es recomendable utilizar los modelos apilables de la serie 2960-SF en términos de simplificar la configuración y soporte de dispositivos, así como para garantizar la tolerancia a fallos. Además de apilar hasta 4 dispositivos en un solo elemento de conmutación, los conmutadores 2960-SF tienen una funcionalidad L2 más avanzada y le permiten proporcionar PoE IEEE 802.3at (PoE +, 30 vatios) en los puertos de acceso.

Sin embargo, si planea construir una LAN con redes troncales de 10 Gb/s de alta velocidad y puertos de acceso de 1 Gb/s (de acuerdo con el diseño recomendado por Cisco para organizaciones de nivel empresarial), entonces debería considerar la serie 2960-X como una interruptor de acceso básico. Estos modelos se caracterizan por su alto rendimiento y funcionalidad L2, la capacidad de apilar hasta 8 dispositivos por pila, compatibilidad con PoE/PoE+, un conjunto único de funciones de ahorro de energía y la funcionalidad de recopilar estadísticas sobre los flujos de datos existentes.

Muchos clientes corporativos, como alternativa al acceso por marcado (L2), eligen el acceso enrutable (L3), que, al elegir conmutadores, impone el requisito de admitir protocolos y servicios L3. Estos dispositivos son los interruptores de la serie 2960-XR. Además, esta plataforma tiene la capacidad de brindar redundancia de energía mediante el uso de dos fuentes de alimentación internas, a diferencia de los modelos 2960-Plus, 2960-SF y 2960-X, que con licencia Lan Base brindan esta funcionalidad al conectarse a un sistema externo fuente de alimentación de respaldo (RPS 2300).

Espacio de trabajo unificado (datos, voz, video, BYOD, movilidad)

Sin embargo, si desea mantenerse al día con las últimas tendencias en la infraestructura corporativa actual, debe prestar atención a los conmutadores recomendados por Cisco específicamente para construir un lugar de trabajo unificado (Unified Workspace) (Fig. 2).

Figura 2. Gama de modelos Cisco Catalyst 3560-X, 3750-X, 3650, 3850, 4500-E.

Entre estas tendencias, me gustaría señalar 3 principales: video, BYOD (Bring your own device, trae tu propio dispositivo a la red corporativa) y movilidad.

La creciente proporción de tráfico de video está empujando a las empresas a construir LAN en canales más rápidos (10 Gbps). Para el funcionamiento eficiente e ininterrumpido de la infraestructura de la red a tales velocidades, se vuelve importante garantizar una alta tolerancia a fallas y un sistema flexible para brindar la calidad de servicio adecuada a los diferentes servicios (QoS). Estas tareas se implementan con éxito debido a la arquitectura y funcionalidad correctas: matriz de conmutación de alta velocidad y sin bloqueo, tecnología de apilamiento de conmutador rápido (64 Gb / s - 3750-X, 160 Gb / s - 3650, 480 Gb / s - 3850 ), fuente de alimentación redundante debido a 2 fuentes de alimentación, tecnología para proporcionar un grupo de energía público para un grupo de conmutadores (3750-X, 3850 - StackPower), una variedad de funcionalidades de enrutamiento de tráfico y garantizar el tiempo mínimo de convergencia de red (Flexlink, Cross -Stack EtherChannel), así como una amplia funcionalidad de QoS.

BYOD es una solución para crear condiciones de trabajo óptimas para usuarios de varios dispositivos en cualquier momento y en cualquier lugar. Ya está claro que los dispositivos portátiles personalizados son una forma rentable y atractiva de aumentar la productividad, pero muchas organizaciones temen conectarlos a la red corporativa por miedo a los problemas de seguridad de las aplicaciones y los datos corporativos. Sin embargo, las características de seguridad avanzadas de los switches Catalyst 3650-X/3750-X, 3650, 3850, 4500-E (ACL, Port Security, DAI, Source Guard, DHCP Snooping, 802.1X, etc.) y la integración con autenticación centralizada y Autorización de Acceso (Cisco ISE) le permite garantizar la seguridad tanto en términos de acceso a la red como para el dispositivo en sí. Además de las tecnologías de seguridad básicas, los equipos de Cisco, al tener una funcionalidad única, le permiten garantizar la confidencialidad de los datos en la LAN mediante el cifrado (MACsec - IEEE 802.1AE) a nivel de enlace de datos (L2), tanto en los puertos de usuario (usuario -switch) y en los puertos troncales (switch-switch) (3650-X / 3750-X, 4500-E, 3650/3850 - en futuras versiones de software), así como organizar el acceso seguro basado en listas de acceso basadas en Secure Group Access Etiquetas de lista (SGACL) (3650 -X/3750-X, 4500-E, 3650/3850 en futuras versiones de software).

Para que los empleados que utilizan sus dispositivos personales (teléfonos inteligentes, tabletas, etc.) para resolver tareas oficiales de la manera más eficiente posible, deben garantizar la máxima movilidad, es decir, no solo proporcionar comunicación por cable en cualquier lugar, sino también conectividad inalámbrica a todos. recursos corporativos. Basado en la plataforma Cisco Catalyst 3850, podrá proporcionar acceso unificado móvil para sus empleados con un conmutador y un controlador inalámbrico integrados en un dispositivo (basado en 4500-E con procesador Sup8-E, en futuras versiones de software).

Otra característica única de los switches de Cisco es la capacidad de proporcionar 60 vatios (Universal Power Over Ethernet - UPOE) de energía en el puerto de acceso. Esta funcionalidad ahora le permite conectar sistemas de telepresencia personales, clientes VDI, dispositivos de control de acceso y otros dispositivos de usuario que requieren un consumo de energía superior a 30 vatios sin el uso de cables de alimentación separados (3650-X/3750-X, 4500-E , 3850, 3650 - en el futuro).

Tal vez alguien considere que este material es inoportuno, mientras "todo el mundo civilizado" está cambiando a Gigabit Ethernet, de repente publicamos material en redes de par trenzado de 100 megabits. Sin embargo, no nos apresuremos a sacar conclusiones. El mundo civilizado es, por supuesto, bueno, pero si observa la LAN en la oficina computarizada de una empresa nacional "promedio", inmediatamente comprende una cosa: "El aprendizaje es ligero y los ignorantes son ...".

Cada especialista responsable de una red local (o, en particular, de crearla desde cero) tiene que responder repetidamente a una pregunta difícil: ¿hace frente (hace frente) a las tareas que se le asignan? ¿Estará a la altura de las nuevas tareas que le querremos encomendar? ¿Cómo asegurarse contra la necesidad de costosas modificaciones en la red, al menos durante algunos años? ¿Cómo asegurar la posibilidad de su modernización con "poco derramamiento de sangre"? Cuando todo funciona como un reloj, el trabajo de un administrador de red como supervisor y regulador del tráfico entre usuarios es fácil y bastante simple. Pero con la llegada de los problemas, es él quien a menudo se encuentra sentado sobre brasas...

En este material, tratamos de tomar la posición de una persona que tiene una idea de lo que es el "hardware de la computadora", pero que entiende las redes, por decirlo suavemente, superficialmente. Después de todo, no todos los administradores de redes comienzan su actividad después de graduarse de la facultad correspondiente de la universidad, aprobar cursos de certificación y realizar una pasantía de seis meses bajo la supervisión de "camaradas superiores, inteligentes y sensibles". En nuestro país, por desgracia, la profesión de TI más popular sigue siendo el "ingeniero informático": "Sí, tenemos un programador ... Sí, también cambia los cartuchos en la impresora ... Sí, instalará el sistema operativo y el software si necesario. ¿Qué estás diciendo? ¿No eres un "programador"? Sabes, a decir verdad, así los llamo a todos…”. Y cuando el número de computadoras en la oficina se vuelve más de tres, es precisamente para esos "jóvenes especialistas" (¡cómo llegó el término de la época soviética!) La gerencia de la empresa a menudo establece la tarea: "Hacer una red". Rápido. Barato. ¡Y es seguro!" Y se encuentran en la posición de un gatito, atrapado no solo en una piscina, sino en medio de un remolino... LAN: ¿Qué es?

Para empezar, es útil familiarizarse con la definición "canónica". Entonces, una red informática local es un sistema distribuido construido sobre la base de una red de comunicación local y diseñado para proporcionar conectividad física para todos los componentes del sistema ubicados a una distancia que no exceda la máxima para esta tecnología. De hecho, la LAN implementa la tecnología de integración y uso colectivo de los recursos informáticos. Las principales ventajas de tales sistemas distribuidos son las siguientes: alto rendimiento de procesamiento de datos, mayor modularidad y extensibilidad, confiabilidad, capacidad de supervivencia, disponibilidad constante y bajo costo. Además, dicha definición no puede considerarse completa sin centrarse en la facilidad de reconfiguración y la minimización de costos para una mayor modernización.

"En la cima"

En realidad, una “LAN pequeña promedio” típica consta de tres clases de dispositivos convencionales:

• computadoras con adaptadores de red instalados en ellas;
• "economía de cable", en la que incluimos los propios cables de red, patches, patch panels y (opcionalmente) armarios o racks;
• equipos de red activos, que también se pueden colocar en gabinetes o bastidores, incluidos los mismos que los paneles de conexión (por regla general, estos son conmutadores y / o concentradores).

Nuevamente, en el caso más simple, todas las computadoras en la red simplemente están conectadas al mismo concentrador o conmutador (directamente o a través de un panel de conexión que aún no nos interesa). En un caso más complejo, varios concentradores o conmutadores están interconectados a través de un conector Uplink (el llamado "en cascada"). En una forma aún más compleja, varios concentradores (conmutadores) forman segmentos de red, "unidos" por otro conmutador dedicado (y aquí no puede agregar "o un concentrador" un administrador de red competente, por regla general, evita usarlos en este capacidad). En esta lista de las opciones más simples y comunes para construir una LAN, terminaremos por ahora.

Por cierto, parece apropiado que los especialistas en redes recuerden que en este material tenemos que hacer muchas simplificaciones debido a su enfoque en la gama más amplia de lectores. Por supuesto, seguir los cánones y la claridad de las definiciones no está mal, pero aun así no quiero poner a un potencial administrador de red novato en la posición del héroe de Mark Twain, quien dijo una vez: “Hasta que me explicaron en un lección de geometría que un círculo es una colección de puntos que están a la misma distancia del centro, ¡sabía bien lo que es un círculo!

Red en la rodilla

En los albores de la “era de las redes”, cuando se construían LAN domésticas, a menudo se permitían desviaciones de los estándares para las redes de cable. A menudo, la razón de esto fue la pobreza (aunque el costo del sistema y el equipo de cable de fibra óptica, aunque significativamente más barato, no igualó el costo de las soluciones de "cobre"), a veces la negligencia y, en la mayoría de los casos, el analfabetismo técnico elemental. Y si la primera razón (falta de dinero) todavía tiene que soportarse a veces, entonces las dos siguientes son bastante posibles de eliminar, ya que son causadas únicamente por el "factor humano".

Sin embargo, por extraño que parezca, las redes construidas en violación de los estándares, por el momento ... ¡funcionaron! Sin embargo, solo por el momento. Por ejemplo, todavía no he tenido que reemplazar ningún dispositivo de red (adaptador de red, concentrador, etc.). Y aquí, después del reemplazo, toda la red de repente comenzó a tener "fiebre" de manera impredecible ... Al mismo tiempo, podría funcionar normalmente con todas las aplicaciones, excepto una, y el intento del administrador de "empujarlo al pared” costó tiempo y, sobre todo, nervios. Y no era la aplicación o la tarjeta de red la culpable, sino toda la red. O mejor dicho, los que eligieron el equipo, instalaron el cable y pusieron en funcionamiento el sistema sin pensar (¿o no sospechar?) en los estándares. Surgieron problemas aún más serios al intentar transferir la red construida "con desviaciones" de Ethernet a Fast Ethernet. De hecho, a altas velocidades, la LAN se vuelve mucho más exigente con la calidad del sistema de cable, y esas suposiciones de que "adiós" a 10 Mbps suelen sumir a la red de 100 Mbit en un estado de estupor.

Pero, ¿y si es "sabio"?

Por lo tanto, en primer lugar, vale la pena recordar de una vez por todas que el diseño e instalación de cualquier LAN implica, en primer lugar, el estricto cumplimiento de las normas y recomendaciones pertinentes, lo que garantiza su funcionamiento normal no en "algunos", sino en todos los casos previstos por estas normas.

• Las LAN alámbricas modernas se basan en pares trenzados y cables de fibra óptica.
• La topología define la estructura general de las relaciones entre los elementos y caracteriza la complejidad de la interfaz.
• Los métodos de acceso al medio físico se dividen en aleatorios y deterministas y dependen de la topología de la red.

Para empezar, un poco de historia. Dio la casualidad de que para organizar la interacción de los nodos en redes locales construidas sobre la base de tecnologías clásicas (Ethernet, Token Ring, FDDI) desarrolladas hace 15 o 20 años, los canales de comunicación (bus común, anillo) compartidos entre un grupo de computadoras son utilizados, cuyo acceso se proporciona de acuerdo con un algoritmo especial (generalmente un método de acceso aleatorio o un método con el paso de un token de acceso alrededor del anillo), es decir, basado en el principio de usar entornos compartidos o soportarlo.

Por el contrario, los estándares y tecnologías modernos de las redes locales insisten en el rechazo parcial o total del uso de un medio de transmisión de datos compartido y la transición al uso de canales de comunicación individuales entre una computadora y los dispositivos de comunicación de la red. Es decir, de la misma forma que se hace en las redes telefónicas a las que estamos acostumbrados, donde cada aparato telefónico se conecta a la centralita de la centralita por una línea individual. Las tecnologías enfocadas al uso de líneas de comunicación individuales son Fast- y Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN, ATM y modificaciones de conmutación de las tecnologías clásicas ya mencionadas. Tenga en cuenta que algunos de ellos, por ejemplo, l00VG-AnyLAN, permanecieron en la mente de los "constructores de redes" domésticos como nada más que exóticos sonoros.

Fast Ethernet como evolución de la Ethernet clásica

Los cimientos de la tecnología actualmente más popular para construir redes de área local Ethernet fueron desarrollados por el Centro de Investigación de Palo Alto (PARC) de Xerox Corporation a mediados de la década de 1970. Para la implementación industrial, sus especificaciones fueron elaboradas por miembros del consorcio DIX (DEC, Intel, Xerox) y se tomaron como base para el desarrollo del estándar IEEE 802.3 en 1980. ¡Ojo con las fechas! De hecho, podemos afirmar que no ha cambiado tanto desde aquellos tiempos...

Ethernet de 10 Mbps ha estado bien con la mayoría de los usuarios durante unos 15 años. Sin embargo, a principios de los años 90, comenzó a sentirse su ancho de banda insuficiente y Fast Ethernet se convirtió en el siguiente paso significativo en el desarrollo de la tecnología Ethernet clásica. En 1992, un grupo de fabricantes de equipos de red, incluidos líderes como SynOptics, 3Com y varios otros, formaron Fast Ethernet Alliance para desarrollar un nuevo estándar de tecnología que resumiría y generalizaría los logros de empresas individuales en el campo de Ethernet. estándar de alta velocidad compatible. Al mismo tiempo, se comenzó a trabajar en el Instituto IEEE para estandarizar la nueva tecnología. Después de romper un montón de copias, en mayo de 1995, el comité IEEE adoptó la especificación Fast Ethernet como el estándar 802.3u (agregando los capítulos 21 a 30 al documento base 802.3). Esto jugó un papel decisivo en el destino futuro de la tecnología, ya que aseguró la continuidad y consistencia de las redes 10Base-T y 100Base-T.

10 a 100Base-T
Diferencias en la capa física y de enlace de datos de la pila de protocolos del modelo OSI

De la figura (en términos y categorías del modelo OSI de siete capas), se puede ver que las diferencias entre Fast Ethernet y Ethernet se concentran en la capa física. El estándar 100Base-T (802.3u) ha establecido tres especificaciones de capa física diferentes para admitir los siguientes tipos de cableado:

• Cat. 100Base-TX UTP. 5 o par trenzado blindado STP Tipo 1;
• Cat. 100Base-T4 UTP. 3, 4 o 5;
• 100Base-FX para cable de fibra óptica multimodo.

Interfaces físicas IEEE 802.3u Fast Ethernet y sus principales características

* Fibra monomodo OMV, fibra multimodo MMV.

** La distancia solo se puede lograr con comunicación full dúplex.

*** En nuestro país no ha recibido distribución por la imposibilidad fundamental de soportar el modo de transmisión dúplex.

Modo dúplex completo

Una novedad en este estándar (para los nodos de red que admiten las especificaciones FX y TX) es también la recomendación de garantizar la posibilidad de funcionamiento dúplex completo (modo dúplex completo) al conectar un adaptador de red a un conmutador o cuando los conmutadores están conectados directamente a entre sí. Los detalles del trabajo son que cada nodo transmite y recibe simultáneamente tramas de datos a través de los canales Tx y Rx. Tasa de cambio hasta 200 Mbps. Hoy en día, muchos fabricantes declaran el lanzamiento de adaptadores de red y conmutadores compatibles con este modo. Sin embargo, lamentablemente debido a la diferente comprensión de los mecanismos de su implementación, en particular, los métodos de gestión del flujo de personal, estos productos no siempre funcionan correctamente entre sí. Por cierto, para aquellos que están acostumbrados a leer artículos "en diagonal": presten atención al método de conexión de qué dispositivos entre sí hacen posible que las tarjetas de red funcionen en modo dúplex completo. Sugerencia: no hay concentradores en esta lista. Y no en vano.

Concentradores y conmutadores

La red Fast Ethernet más cercana a nosotros, construida sobre la base de un hub (en la jerga de los networkers “hub”, del inglés hub) y que une a varias decenas de usuarios, a menudo resulta “incapacitada” en el sentido de que los datos la tasa de transferencia será inaceptablemente baja, y es posible que a algunos clientes se les niegue el acceso a los recursos de la red por completo. Esto se debe a un aumento en el número de colisiones (ver glosario) y un aumento en la latencia de acceso. Después de todo, un concentrador es un amplificador ordinario (transceptor-repetidor) de una señal eléctrica, a veces incluso los fabricantes lo etiquetan a la antigua usanza como "repetidor de Ethernet (rápido)". Habiendo recibido un paquete de red de un puerto (es decir, de una computadora que está conectada a este puerto), lo transmite a todos los demás puertos simultáneamente (el principio se puede definir aproximadamente como "Lo envié a todos, lo que significa que el quien lo necesite también llegará”).

Un conmutador (también conocido como “interruptor” en la gente común, del inglés switch) es un dispositivo más inteligente: tiene su propio procesador, un bus interno de alto rendimiento y una memoria intermedia. Si el concentrador simplemente reenvía paquetes de un puerto a todos los demás, entonces el conmutador realiza el reenvío específico de paquetes entre los dos puertos en función de la dirección MAC de destino. Esto le permite aumentar el rendimiento de la red, ya que minimiza la posibilidad de colisiones, le permite dar servicio al reenvío de paquetes entre varios puertos al mismo tiempo, etc.

Habiendo notado que recientemente el costo de los conmutadores para redes Fast Ethernet se está acercando gradualmente al costo de los concentradores desde principios del año pasado, resuma brevemente las ventajas de las redes construidas con ellos:

• El rendimiento de la red aumenta al dividirla en segmentos direccionables (lógicamente) interconectados.
• Se excluye la posibilidad de interceptación de contraseñas y otra información transmitida/recibida por un tercero (recuerde que si se utiliza un concentrador, cualquier paquete se transmite a todas las computadoras conectadas a él).

Si puede nombrar alguna razón (excepto por el conservadurismo del propietario de la red) que limita la amplia distribución de los conmutadores, entonces este sigue siendo su costo más alto que el de los concentradores. Aunque, para ser justos, vale la pena señalar que pronto probablemente no tendremos otra opción: un número cada vez mayor de fabricantes de equipos de red simplemente están abandonando los centros, prefiriendo lanzar nuevos modelos de conmutadores más baratos o reducir los precios de los ya producidos.

¿Gigabit al final del túnel?

Por supuesto, el año es 2002, e incluso en nuestro país, cada vez más clientes corporativos ya están considerando seriamente a Gigabit Ethernet como el estándar básico para sus redes. Pero aún así, en términos de masa, es la tecnología Fast Ethernet (el tema de nuestra atención hoy) la que continúa ocupando una posición de liderazgo. Además, los expertos nacionales predicen una larga vida incluso para las redes Ethernet "antiguas" (10 Mbps), prediciendo su actualización gradual a 100 Mbps del "hermano mayor", con las capacidades de velocidad de las que una red de oficina típica estará bastante satisfecha, probablemente por más de un año. Por supuesto, si no planea realizar teleconferencias con decenas de participantes. Sin embargo, en esta ocasión, en el proceso de preparación del material, incluso tuvimos una "broma" técnica: el costo del equipo que permitirá cargar con trabajo una red basada en Gigabit Ethernet muchas veces incluso supera el costo de implementar esta red en sí. Además, vale la pena señalar que diseñar, instalar y desplegar una red Gigabit Ethernet no es el lugar adecuado para comenzar con "experimentos prácticos sobre cómo organizar una LAN".

De la historia de Ethernet (para los interesados)

Pocas personas saben que el surgimiento de Ethernet está inextricablemente vinculado con piedras angulares de la industria informática moderna como Fabless y Core Logic. Estos dos conceptos son difíciles de traducir al ruso, manteniendo la concisión del idioma inglés.

En aquellos días en que existía la ilusión de que el diseño de los controladores (esencialmente Core Logic) era el destino de la industria de los semiconductores, no sin la ayuda del héroe de nuestra historia, Gordon A. Campbell, surgió la idea del desarrollo independiente, organizada por fabricantes de terceros, materializados. Desde entonces, "no montar a caballo" (léase Fabless) en el mundo de la informática no se considera un pecado, sino que se venera como propiedad de una mente aguda.

Para la comprensión mutua de desarrolladores y fabricantes, con la bendición de Gordon Campbell, surgió y se desarrolló el lenguaje para describir la estructura interna del chip VHDL (Very High Definition Language). Y el concepto mismo de un chip ocupa legítimamente un lugar de honor en la lista casi interminable de las brillantes iniciativas del Sr. Campbell.

Además de lo anterior, los méritos de Gordon Campbell en un resumen quedan así:

• la idea de controladores reprogramables como EEPROM;
• idea e implementación de PC-on-chip;
• trabajo organizativo en la formación de Palm Corp.;
• desarrollo del primer controlador de video compatible con IBM;
• trabajo fundamental en el campo de los gráficos 3D;
• participación en la fundación de 3Dfx Interactive.

Ha llegado el momento de nombrar a la empresa "involucrada" en el éxito de Mr. Campbell, por cierto, y organizada por él: Chips & Technologies Inc. Trabajando en estrecha colaboración con Novell hace más de una década, nació el producto que definiría la estructura de la tecnología de red moderna, Novell Eagle. Hoy en día, la abreviatura NE2000 es conocida por todos los involucrados en redes.

Novell desarrolló el modelo de software del controlador de Ethernet, mientras que Chips & Technologies se hizo cargo de la programación de la lógica de semiconductores. La producción fue confiada a National Semiconductor. Así que había un conjunto de chips que constaba de tres componentes:

• Interfaz DP8990 (Network Interface Controller, NIC) para conectarse al bus local de una computadora personal;
• Serialización de datos DP8991 (Serial Network Interface, SNI) utilizando codificación Manchester y mecanismo de manejo de colisiones;
• DP8992 (Interfaz de transceptor coaxial, CTI) recibe y transmite datos a través de un cable coaxial.

Un dato interesante: el omnipresente Campbell para la producción de componentes Ethernet, incluidos los controladores 8992, fundó su propia empresa SEEQ Technology.

Más tarde, la tecnología Chipernet (como se llamó tentativamente a Ethernet) se complementó con capacidades de transmisión de datos sobre conductores de par trenzado sin blindaje UTP (par trenzado sin blindaje). Es importante recalcar que Ethernet fue concebida como una alternativa económica y eficiente entre otras soluciones de red. Por lo tanto, la expansión de capacidades con la ayuda de un par trenzado parece bastante lógica.

Uno de los líderes en la producción de controladores de red de bajo costo que utilizan Ethernet se ha convertido en Western Digital Corporation, más conocida como Western Digital. Esto sucedió en un momento en que los discos duros aún no se habían convertido en el "número de la corona" de WDC (posteriormente, debido a un cambio de intereses, el desarrollo de tecnologías de red se vendió a SMC). Desde entonces, la famosa trinidad SMC, 3Com, Intel ha gobernado el mundo de los adaptadores de red no compatibles con NE2000 durante mucho tiempo.

En el mundo de los dispositivos compatibles con el NE2000, otras tres empresas Realtek (60% del mercado de todos los controladores de red), VIA Tehnologies, Winbond Electronics pusieron acento. Este último es más familiar para los consumidores bajo la marca Compex. Práctica

Tres fuentes, tres componentes...

En términos de la tasa de mejora de sus características, por ejemplo, un aumento en la frecuencia de corte superior de la ruta de transmisión y el ancho de banda, los sistemas de cable prácticamente no son inferiores a los procesadores modernos con sus frecuencias de reloj crecientes. Este hecho por sí solo da motivos para afirmar que esta área es una de las que se desarrollan con mayor dinamismo en el mercado de la tecnología de la información. Como en cualquier otra área con altas tasas de desarrollo, este mercado tiene sus propios problemas de plan técnico, organizativo y de marketing, y en el proceso de clasificación de los elementos de un sistema de cableado estructurado (SCS) en el que una red informática moderna "encaja". ”, diversos enfoques y escuelas, a menudo irreconciliables.

Pero no importa cuántos grupos y clases principales los "padres de la ingeniería de redes" dividan los componentes de una red moderna, para la propagación de señales en ella, además de los dispositivos de acceso responsables de la interfaz física, al menos dos detalles más importantes son requeridos que intervienen en la formación del medio físico de transmisión, cables (deliberadamente nos limitamos a considerar el subsistema del puesto de trabajo y el subsistema horizontal “sobre cobre”) y conectores para conectarlos. Estos componentes de un SCS moderno se han descrito muchas veces, pero la necesidad de un pequeño popurrí sobre este tema se debe al hecho de que, por ejemplo, a pesar de la reducción general del precio de los cables de cobre Cat.5e de calidad suficientemente alta, los usuarios son a menudo obligados a excepto para crear una estructura de red doméstica). En un caso más serio, esto se convierte en una de las fuentes de dolores de cabeza constantes para los mantenedores de red, quienes en su mayor parte tienen que prescindir (¡ay!) de costosos analizadores de red profesionales que le permiten determinar casi todos los problemas de red con solo tocar un botón. botón.

Se especifica un cable de un solo núcleo de 4 pares con un diámetro de conductor de 0,51 mm (24 AWG) para uso como UTP básico. Otros códigos también permiten el uso de un cable de un solo núcleo con un diámetro de conductor de 0,64 mm (22 AWG). Para un latiguillo trenzado (UTP, los mismos 100 ohmios), la tarea de garantizar una larga vida útil es urgente, a pesar de las frecuentes e inevitables curvas durante el funcionamiento. Inmediatamente, notamos que a pesar de una cierta “fidelidad” de los estándares con respecto a los cables multinúcleo para cables cruzados y cables de conexión (personalizados) (para ellos, el estándar permite una atenuación 20--50% mayor, dependiendo de qué estándar se siga americano o internacional), de lo contrario, deben cumplir con los requisitos mínimos de rendimiento para un cable de sistema horizontal.

Debe haber una etiqueta de desempeño para indicar la categoría apropiada. Estas etiquetas no deben reemplazar las etiquetas de clase de seguridad. Como ejemplo, veamos la marca aplicada al cable de nuestro sistema de prueba.

Marcado de cables

* NVP (Velocidad Nominal de Propagación) coeficiente de acortamiento de onda de la velocidad de propagación nominal en el cable. Muestra cuántas veces la velocidad de propagación de la señal a través de pares trenzados es menor que la velocidad de la luz en el vacío.

Acerca de la codificación de colores y la terminación correcta

Con este orden de pares de conexión, como se indica en la tabla, se proporciona la magnitud y el signo de la distribución de los retardos de propagación de la señal garantizados por el fabricante.

Opciones de crimpado RJ-45

Estándares de terminación de conectores
Opciones "A" y "B"

Esto último se explica simplemente para reducir la diafonía entre pares y eliminar posibles fenómenos resonantes en caso de coordinación incompleta con la carga de pares no utilizados (y en algunos adaptadores de red encontramos solo cuatro contactos en lugar de ocho en el enchufe), los conductores son torcidos en pares con diferentes pasos (el número de giros por unidad de longitud). Por la misma razón, también es deseable tener en cuenta que la conexión entre el enchufe y el enchufe del conector se realiza a través de ocho contactos paralelos muy próximos entre sí, lo que provoca un acoplamiento capacitivo entre ellos. El grado de esta influencia también depende de cómo se conectan los contactos a los pares correspondientes del cable (ver figura). En la versión de 568 A el par 2 es desconectado por el par 1, en la secuencia de 568 V el par 3 es desconectado por el par 1.

El estándar RJ45 (puedes conocer el nombre del conector 8P8C) llegó al mundo de las redes informáticas desde la telefonía. Prevé una conexión enchufable asimétrica. Los conectores modulares de la familia RJ están disponibles en dos versiones, orientados a cables con distintos tipos de núcleo. Adelantándonos un poco, señalamos que en los latiguillos flexibles (planos modulares de dos, cuatro, seis u ocho núcleos Cat.3 y cuatro pares trenzados de Sat.5), el núcleo está formado por varios hilos. Por lo tanto, para la fabricación de dichos cables, es necesario utilizar un conector con un contacto que corte el cuerpo del núcleo. El núcleo del cable de instalación está hecho de un conductor de cobre sólido, por lo que se utilizan conectores con contacto dividido para montar estos cables. En consecuencia, si el conector no está diseñado para este tipo de cable, no será posible lograr un contacto de alta calidad.

Hay varias opciones para la posición relativa de los conductores en relación con los contactos del conector. Para conectar los cuatro pares de conductores (recuerde que Fast Ethernet usa dos pares para la operación, necesitará cuatro pares cuando cambie a una red gigabit) TIA-T568A, TIA-T568B son comunes (consulte la tabla).

La conexión de pares a contactos que no cumplen con los estándares puede dar lugar a los llamados pares divididos, es decir, una situación en la que el conector se conecta de tal manera que el par consta de cables de dos pares trenzados diferentes. Esta configuración a veces permite que los dispositivos de la red intercambien datos, pero a menudo se convierte en una fuente de un problema que es difícil de diagnosticar, no solo está sujeto a una diafonía excesiva, sino que también es menos resistente a las interferencias externas, incluidas las que aparecen periódicamente debido a las características específicas de la ubicación de los cables. El resultado es un error en la transmisión de datos. Dichos pares separados permiten identificar los probadores de cables.

En general, si omitimos las observaciones anteriores, se permite utilizar ambas opciones. Sin embargo, aquí hay una cita para aquellos que intentan percibir la tabla de opciones como una recomendación para la fabricación de cables cruzados: "... siempre que ambos extremos estén terminados usando la misma opción de cableado".

Latiguillos: rectos y cruzados

Reglas básicas de tendido de cables.

Algunas reglas para instalar sistemas de cable UTP, cuya validez hemos visto por nuestra propia experiencia.

• Para evitar estiramientos, la fuerza de tracción de los cables de 4 pares no debe superar los 110 N (fuerza aprox. 12 kg). Por regla general, una fuerza superior a 250 N provoca cambios irreversibles en los parámetros del cable UTP.
• Los radios de curvatura de los cables instalados no deben ser inferiores a cuatro (algunos fabricantes insisten en ocho) diámetros para cables UTP horizontales. La flexión permitida durante la instalación es de al menos 3-4 diámetros.
• Se debe evitar la tensión excesiva en los cables, generalmente causada por su torsión (la formación de "alas") durante la tracción o la instalación, la tensión excesiva en las secciones superiores de las rutas, las ataduras de cables estrechas y apretadas (o clips de "perforación").
• Los cables de sistema horizontales deben usarse junto con equipos de conmutación y latiguillos (o puentes) de la misma categoría de rendimiento o superior.
• Y, quizás lo más importante, lo que debe recordarse durante todo el trabajo de instalación, la calidad del sistema de cable ensamblado en su conjunto está determinada por el componente de la línea con el peor rendimiento.

Cuadros de distribución y tomas de abonado

El panel de conexión sirve para cambiar de forma cómoda y rápida entre varios puertos y equipos. Con él, puede configurar instantáneamente los puertos de trabajo para datos, audio y video. Los cables horizontales van desde los enchufes de las estaciones de trabajo hasta los paneles de conexión del nodo de conexión, donde se presentan como puertos de usuario. Los puertos de usuario correspondientes se pueden cambiar a puertos LAN, puertos de video y puertos de central telefónica. Sin embargo, en una red pequeña, el panel de conexión adquiere un significado completamente diferente, sirviendo principalmente no solo como un medio para optimizar la economía de la red y una reconfiguración rápida, sino también como una forma de evitar problemas adicionales durante la actualización y expansión de la red posterior. . Está claro que si, por ejemplo, el concentrador comprado inicialmente está diseñado para 8 puertos y hay 12 computadoras en la oficina, entonces esto es un "problema". Como mínimo, tendrá que comprar otro concentrador y conectarlos en cascada, como máximo, comprar un conmutador para 16 o incluso 24 puertos. Sin embargo, si inicialmente se usó un panel de conexión suficientemente "capaz" para la conmutación (para los mismos 16 o 24 puertos), entonces será posible evitar la molestia de una remodelación mucho mayor de la economía del cable. Los paneles de conexión difieren en la cantidad de puertos, estándares y método de conmutación. Por el número de puertos, los más comunes son 12, 24 y 48 puertos. Por lo general, tienen 19" de ancho (el factor de forma de la mayoría de los gabinetes estándar) y brindan espacio para las marcas de conductos.

El siguiente y más a menudo visible elemento del sistema de cable desde el punto de vista del cliente es la toma de abonado. El diseño del módulo minimiza las acciones del instalador cuando se conecta al cable, le permite mantener el radio de curvatura requerido del cable, no requiere el uso de ninguna herramienta al colocar el módulo en la caja. Los contactos del zócalo se pueden cubrir adicionalmente con un obturador especial que evita que entre polvo.

Los gabinetes de montaje están diseñados para acomodar equipos activos y de conmutación. Los gabinetes pueden equiparse con un sistema de enfriamiento y ventilación, puertas de vidrio y metal, un zócalo móvil sobre cuatro ruedas con frenos, cerraduras de puertas. Por lo general, se proporciona suficiente espacio a lo largo de las paredes laterales de los gabinetes para los paquetes de cableado y la ventilación. Sin embargo, para redes pequeñas, un armario de cableado sigue siendo más un elemento elegante que una necesidad real. Aunque si tienes dinero y ganas de “hacerlo bonito”…

¿Qué herramienta podría ser necesaria?

Para trabajar con un cable tipo UTP, se ha creado toda una gama de herramientas combinadas bastante convenientes que realizan corte de cable, corte anular normalizado para eliminar el aislamiento superior y pelado de núcleos individuales (si se requiere para este tipo de equipo, porque la instalación moderna métodos basados ​​en la tecnología de contacto de mortaja, no requieren limpieza).

Sin afectar las herramientas y equipos especializados recomendados para la terminación de núcleos de cables a paneles de parcheo y distribución (puede encontrarlos en los sitios web de sus fabricantes), decidimos enfocarnos en una herramienta diseñada para el trabajo "cotidiano", crimpar un enchufe en un RJ -45 cable. Sus numerosas variantes difieren tanto en la gama de funciones realizadas y los tipos de conectores engarzados, como (muy significativamente) en términos de vida útil y precio.

Para reparaciones menores, puede intentar usar una herramienta de plástico económica. Sin embargo, es adecuado solo para la cantidad mínima de trabajo de instalación realizado por episodios y, como muestra la práctica, su recurso no puede durar más de seis meses o un año para actualizar una red con un volumen de cien puertos.

Una herramienta profesional de metal asegura el movimiento de los punzones estrictamente perpendicular a la superficie del conector, lo que afecta favorablemente la calidad del trabajo. Como regla general, estas herramientas tienen un mecanismo de múltiples bisagras con un "trinquete" para reducir y normalizar la fuerza aplicada a los mangos. La composición de los kits universales que permiten crimpar varios tipos de conectores puede incluir troqueles y punzones intercambiables y adicionales que amplían la funcionalidad.

Una posición intermedia en términos de calidad y parámetros está ocupada por dispositivos metálicos simples de una sola bisagra, que están bastante representados en el mercado nacional. Tienen un esquema mecánico simplificado y una vida útil limitada (pero aún 3-10 veces más larga que el plástico) debido al rápido desgaste del punzón. La versatilidad de tales herramientas no está garantizada por juegos intercambiables, sino por la presencia de varias superficies en sus cuerpos de trabajo (2 en 1 y 3 en 1).

Hablando de pruebas y seguimiento...

No tenemos ninguna duda de que en una red rudimentaria entre pares de cinco máquinas, es poco probable que surja la tarea de un análisis estadístico detallado diario y pruebas preventivas semanales. Sin embargo, una encuesta relámpago informal realizada durante el trabajo en el artículo con respecto al monitoreo, diagnóstico y prueba de los participantes dividió a los propietarios y administradores de redes en varios grupos, lo que nos permitió formular dos puntos de vista extremos que no son de ninguna manera técnicos o financieros en naturaleza:

1. El interés en el análisis y la auditoría de redes es directamente proporcional al número de estaciones de trabajo atendidas e, independientemente de la topología y las tareas realizadas, se acerca asintóticamente a cero (hasta la indiferencia total) si el número de clientes no supera los 15-20. En este caso, las principales “herramientas” utilizadas a lo largo de la vida de la red suelen ser un probador de cables primitivo y un dominio virtuoso de utilidades como ping y tracert. Es cierto que algunos encuestados en este grupo reconocen la necesidad de medir los indicadores cuantitativos del sistema de cable en el momento de la puesta en marcha.
2. El otro extremo es cuando una empresa grande y rica va a comprar costosas herramientas de administración, diagnóstico y prueba de red, pero sus administradores de red prácticamente no las usan en su trabajo o usan algunas de sus capacidades más simples debido al hecho de que o bien " no hay tiempo", o "todo nos funciona de todos modos", y en general no entienden "por qué lo necesitan", o en su plataforma de hardware o en la configuración existente, estas herramientas periódicamente se "cuelan", "no todas mostrar” o “mentir”. No quería, pero debo agregar que a menudo esta situación se debe al hecho de que las capacidades de las herramientas disponibles ... simplemente superan las calificaciones de quienes las usan.

En este caso, a menudo se identifican los conceptos de diagnóstico y prueba de red, lo que en realidad es fundamentalmente erróneo. Pero el diagnóstico suele entenderse como la medición de las características y el seguimiento del rendimiento de la red durante su funcionamiento, sin detener el trabajo de los usuarios. El diagnóstico de red es, en particular, medir el número de errores de transmisión de datos, el grado de carga (utilización) de sus recursos o el tiempo de reacción del software de aplicación. Es decir, el trabajo que, en nuestra opinión, el administrador de red debe realizar a diario.

La prueba es el proceso de influir activamente en una red para verificar su operatividad y determinar el potencial para transmitir tráfico de red. Por lo general, se realiza para verificar el estado del sistema de cableado (cumplimiento de la calidad con los estándares), para averiguar el rendimiento máximo o para evaluar el tiempo de respuesta del software de la aplicación al cambiar la configuración del equipo de red o la configuración física de la red. Por lo general, se recomienda realizar tales mediciones deshabilitando o reemplazando a los usuarios que trabajan en la red con agentes de prueba, lo que, por regla general, en la vida real conduce a un bloqueo bastante largo del "funcionamiento normal de la oficina". Además, la duración del procedimiento depende de si se realizan mediciones primarias y análisis de parámetros o se comparan algunos parámetros requeridos con los resultados primarios de las pruebas de referencia (pasaporte, certificación). Sin embargo, en cualquier caso, la mayoría de las veces esto lleva al hecho de que tanto el procedimiento en sí como sus ejecutantes se vuelven "poco populares" tanto entre los trabajadores comunes como entre la gerencia.

Aunque esto va más allá del alcance técnico, también me gustaría señalar que realizar diagnósticos o pruebas de red a menudo depende directamente de... el grado de experiencia del administrador de la red. Los "jóvenes y verdes" tienden a diagnosticar y probar la red con frecuencia y con placer, porque no están tanto arreglando o previniendo problemas como aprendiendo por sí mismos. Posteriormente, cuando todos estos "juegos" (como cualquier otro) se vuelven aburridos, solo fallas realmente graves en su funcionamiento pueden iniciar el proceso de diagnóstico de un administrador de red. Y finalmente, con el advenimiento de una experiencia verdaderamente seria, el administrador de la red "vuelve" nuevamente al diagnóstico y la prueba, pero no tanto por el entusiasmo y la curiosidad de los jóvenes, sino por la comprensión de la necesidad de llevar a cabo este procedimiento de vez en cuando. tiempo como medida preventiva.

Glosario

Adaptador de red(tarjeta de red) una tarjeta de expansión instalada en una estación de trabajo, servidor u otro dispositivo de red que permite el intercambio de datos en un entorno de red. El sistema operativo a través del controlador adecuado controla el funcionamiento del adaptador de red. La cantidad de recursos de CPU del adaptador y del sistema involucrados puede variar de una implementación a otra. Las tarjetas de red suelen tener un chip (o un zócalo para instalarlo) de memoria "intercambiable" para arranque remoto (Remote Boot), que se puede utilizar para crear estaciones sin disco.

colisión(colisión) distorsión de los datos transmitidos en una red Ethernet, que aparece cuando se intenta transmitir simultáneamente por varios dispositivos de red. Las colisiones son comunes durante el funcionamiento normal de las redes Ethernet o Fast Ethernet, pero un aumento inesperado en su número puede indicar un problema con un dispositivo de red, especialmente cuando no está asociado con un aumento en el tráfico de la red en general. En general, la probabilidad de colisión de paquetes aumenta a medida que se agregan nuevos dispositivos al dominio y se alargan los segmentos (aumento del tamaño físico de la red).

Dominio de colisión(dominio en competencia) un conjunto de dispositivos que compiten entre sí por el derecho a acceder al medio de transmisión. El retardo de propagación entre dos estaciones que pertenecen a un área determinada no debe exceder un valor específico (a menudo denominado diámetro del dominio de colisión y expresado en unidades de tiempo). Cuando un dispositivo está conectado al conmutador, la cantidad de dispositivos de colisión en el dominio siempre se reduce a dos, respectivamente.

cables horizontales está diseñado para usarse en un subsistema horizontal en el área desde el equipo de conmutación (por ejemplo, en un piso cruzado) hasta las salidas de información (en los lugares de trabajo).

Cable de conexión Los cables (cruzados) y de terminación (cliente) generalmente también consisten en cuatro pares trenzados y tienen un diseño muy similar al cable UTP "normal" que se usa en el subsistema horizontal. Las principales diferencias entre ellos son que, para dar resistencia a la flexión repetida y prolongar la vida útil, los conductores están hechos de varios núcleos y el aislamiento puede ser algo más grueso que un cable horizontal (alrededor de 0,25 mm). La cubierta aislante exterior está hecha de un material con mayor flexibilidad. Se le debe aplicar el mismo marcado e inscripciones de identificación y marcas de longitud.

Utilización del canal de comunicación redes (utilización de la red) el porcentaje de tiempo durante el cual el canal de comunicación transmite señales o, en su defecto, la proporción del ancho de banda del canal de comunicación ocupado por tramas, colisiones e interferencias. El parámetro "Utilización del canal de comunicación" caracteriza el grado de congestión de la red y la eficiencia del uso de sus capacidades potenciales.

Cambiar(Conmutador) un dispositivo de nivel de enlace multipuerto que establece una conexión de dirección entre el remitente y el destinatario durante la transferencia del paquete en función de la tabla de conmutación de direcciones MAC construida y almacenada en él. En pocas palabras, el interruptor emula la conexión de los dispositivos de recepción y transmisión entre sí "directamente". Sin embargo, no debemos olvidar que algunos conmutadores (la mayoría de las veces primitivos no administrados) durante la congestión de la red, es decir, cuando el tráfico que pasa a través de ellos excede sus capacidades, en realidad pueden "convertirse" en concentradores por un tiempo.

Autonegociación(Negociación automática) un proceso iniciado por dispositivos de red, con el objetivo de configurar automáticamente una conexión para lograr la máxima velocidad general en un entorno determinado. Las prioridades son: dúplex completo 100Base-TX, dúplex medio 100Base-TX, dúplex completo 10Base-T y medio dúplex 10Base-T. La negociación automática está definida por el estándar IEEE 802.3 para Ethernet y tarda unos pocos milisegundos.

medio duplex(Half Duplex) un modo en el que la comunicación se realiza en dos direcciones, pero en un momento dado los datos pueden transmitirse solo en una de ellas. En una red basada en concentrador (segmento), todos los dispositivos solo pueden operar en modo semidúplex, a diferencia de una red basada en conmutador, que puede transmitir tanto en modo dúplex completo como semidúplex.

duplex completo(Full Duplex) transferencia de datos bidireccional. La capacidad de un dispositivo o línea de comunicación para transmitir datos simultáneamente en ambas direcciones a través de un solo canal, lo que podría duplicar el rendimiento.

Velocidad de conexión física(Velocidad del cable) Para Ethernet y Fast Ethernet, este valor generalmente se proporciona como el número máximo de paquetes que se pueden transmitir a través de una conexión determinada. La velocidad de conexión física en redes Ethernet es de 14880, y en redes Fast Ethernet de 148809 paquetes por segundo.

Dirección MAC(Dirección MAC Dirección de control de acceso a los medios) un número de serie único asignado a cada dispositivo de red para identificarlo en la red y controlar el acceso a los medios. Para los dispositivos de red, las direcciones se establecen en el momento de la fabricación (especificado por IEEE), aunque normalmente se pueden cambiar con el software adecuado. Debido al hecho de que cada tarjeta de red tiene una dirección MAC única, puede recoger exclusivamente paquetes destinados a ella desde la red. Si la dirección MAC no es única, entonces no hay forma de distinguir entre dos estaciones. Las direcciones MAC tienen una longitud de 6 bytes y generalmente se escriben como un número hexadecimal, los primeros tres bytes de la dirección identifican al fabricante.

Banco de pruebas

Dado que una prueba de equipos de red a gran escala es nueva para nuestro laboratorio (y, por cierto, este tema se toca, francamente, muy raramente en otros medios informáticos), tomamos, por así decirlo, "el camino de menor resistencia”, colocando el máximo trabajo sobre los hombros de proveedores nacionales bien establecidos de soluciones llave en mano e integradores de sistemas. Por lo tanto, las "computadoras de oficina" hipotéticas en nuestra "LAN de referencia" son modelos seriales de PC Bravo de K-Trade, el servidor es realmente un servidor, especialmente seleccionado a través de consultas con empleados de la oficina de Kiev de Intel y el integrador de sistemas de Ulys Systems. , y el cable del hogar (latiguillos con conectores engarzados, latiguillos, panel de parcheo, etc.) fue proporcionado por ProNet en una forma lista para implementar.

Para la prueba. ).

El servidor era un sistema Dell PowerEdge 2500 (procesador Pentium III de 1,26 GHz con la capacidad de instalar una segunda CPU; conjunto de chips ServerWorks HE-SL; 512 MB PC133 ECC SDRAM; controlador Adaptec AIC-7899 de doble canal Ultra3 (Ultra160) / LVD SCSI; controlador RAID SCSI de dos canales con búfer de caché de 128 MB, tres discos duros SCSI (10000 rpm) combinados en una matriz RAID 5, controlador Ethernet de servidor Intel PRO/100+ integrado, subsistema de video integrado basado en ATI-Rage XL SDRAM de 8 MB; Servidor OC Windows 2000). Tal configuración del servidor nos permitió alejarnos del problema principal: la influencia de la velocidad del subsistema de disco más "cargado" en los resultados de la prueba (después de todo, en el curso de muchas pruebas, las cuatro PC trabajaron con el servidor simultáneamente) . La presencia de un procesador de rendimiento suficientemente alto y una cantidad relativamente grande de memoria en una PC estaba asegurada contra la influencia de factores secundarios no deseados de las "estaciones de trabajo". El servidor y el PC se controlaban desde una única consola de operador, funcionando a través del conmutador KVM Raritan (suministrado por Yustar).

Y así se veía ensamblado.

Para probar los adaptadores de red, se montó un stand que permite simular el funcionamiento de dispositivos dentro de un mismo dominio de colisión. Está construido con equipos de cableado estructurado de Molex Premise Networks a nivel de subsistema de LAN horizontal e incluye cuatro piezas de cable UTP Molex PN PowerCat.5E, 2 × 15 m y 2 × 75 m, conectadas a contactos de conexión Cable de conexión de 24 puertos Paneles Molex Cat.5E.

Esquema de stand

Los cables fueron atados y colgados en ganchos en la pared sin cajas. Como ya se mencionó, en los sistemas eléctricamente conductores, es necesario tener en cuenta no solo la atenuación, sino también la interferencia. En nuestro caso, debido al hecho de que los fragmentos de cable se doblaron por la mitad durante su instalación, la interferencia inducida de baja frecuencia de las lámparas fluorescentes que se encuentran en las inmediaciones de los cables de alimentación, señal, etc., como esperábamos, disminuido (el efecto de modo común en la interferencia del haz de cables).

En el proceso de creación del segmento, se decidió abandonar los enchufes de suscriptor estándar. Para simular su influencia, cruzamos segmentos cortos (y, por las razones ya explicadas anteriormente, extremadamente "dañinos") del mismo cable de 8 a 10 cm de largo en el panel de conexión.

Por lo tanto, en lugar de un par de contactos desmontables requeridos para completar el experimento, tuvimos la oportunidad de conectar dos más, incluyéndolos en la interrupción del circuito del concentrador a la máquina con un latiguillo adicional. En el Laboratorio de Pruebas, no suele ser habitual confiar ni siquiera en las marcas más conocidas sin la debida confirmación instrumental, por lo que, inmediatamente después de la instalación, no solo se comprobó la correcta conexión y distribución de los núcleos de los cables, sino los parámetros cuantitativos de cada uno de los segmentos. se midieron con el analizador portátil OMNIScanner II de Fluke Network.

Fluke OMNIScanner II en persona

Indicadores del segmento de 75 metros

Desempeño de segmentos de 15 metros

Indicadores de un segmento corto "doblado"

Metodología

Dado que las mismas tarjetas de red se instalaron sucesivamente en las cuatro PC, naturalmente nos interesó crear, si era posible, diferentes condiciones para su funcionamiento. Al final, nos decidimos por la configuración que se puede ver en el stand: dos tramos "largos" de 75 y 90 metros, uno de "conexión ideal" (un cable de comunicación del ordenador se conecta directamente al hub) y uno corto conexión "inconveniente" a través de un pequeño trozo de cable retorcido. De cara al futuro, notamos que nuestras suposiciones se confirmaron en gran medida, algunos modelos de tarjetas de red en realidad se comportaron de manera diferente según la longitud del segmento en el que tenían que trabajar. El servidor estaba "distanciado" del concentrador por 15 metros, lo cual es bastante consistente con el máximo de las opciones realmente encontradas (dentro de lo razonable).

Quizás algunos se sorprendan de que hayamos elegido un concentrador, no un conmutador, como dispositivo que une a los suscriptores de la red. La respuesta es bastante simple: el hecho es que para crear una carga en el tema de las pruebas, es decir, en las tarjetas de red, un conmutador en una red de cuatro clientes y un servidor simplemente no es adecuado. De hecho, complicamos deliberadamente la tarea al aumentar la cantidad de colisiones en la red al nivel máximo que generalmente era realista obtener, para identificar las debilidades en la operación de los controladores de red. En el caso de usar el interruptor, todas las pruebas en realidad se convertirían en... un estudio de su desempeño. Algunas palabras sobre el centro. Curiosamente, nos decantamos por un modelo de LG bastante sencillo y económico basado en chips Realtek. Esto sucedió por dos motivos: en primer lugar, empresas como Intel, 3Com o Cisco ya prácticamente han abandonado el lanzamiento de hubs y, en segundo lugar, las pruebas realizadas de forma rutinaria con otros modelos (3Com Office Connect y CompuShack 5DT Desktop) demostraron que la sustitución de este dispositivo en particular en nuestro caso no tuvo efecto en los resultados de la prueba.

Las pruebas incluyeron un estudio de rendimiento utilizando el popular paquete eTestingLabs NetBench 7.02 (en la medida en que podemos hablar de la popularidad de dicho software) (script NIC_nb702 modificado, en el que los tamaños de paquete eran 512, 4K, 16K y 64K), mediciones de carga de CPU utilizando la utilidad estándar de Windows 2000, Monitor de rendimiento, mientras se copia un archivo de 512 MB de uno de los clientes al servidor, así como midiendo la velocidad de copia de "contador" de dos archivos de 1 GB entre dos clientes conectados por un cable cruzado (comprobando la corrección y eficacia del modo dúplex completo).

Especificaciones para adaptadores Fast Ethernet

Resultados de la prueba

Para empezar, expliquemos por qué, a pesar de las pruebas de las tarjetas de red, solo se pueden ver los nombres de los chips en los diagramas. El hecho es que a pesar de nuestro comportamiento bastante "honesto", que se expresó en el uso no de controladores "genéricos" de los fabricantes de chips, sino de las últimas versiones disponibles de los fabricantes de tarjetas, no hay diferencia en el rendimiento entre las tarjetas hechas con los mismos microchips, no encontramos

Tarjeta de red típica de "un solo chip"

Los resultados de las pruebas de NetBench tienen un alcance limitado por una razón, en todos los demás casos fueron simplemente... exactamente iguales. Solo una prueba con un tamaño de paquete de 16K reveló algunas peculiaridades en el funcionamiento de nuestra red de prueba, a saber, la diferencia en los resultados demostrados por las tarjetas de red que más nos interesaban. Pero esta subprueba pagó con creces nuestras expectativas: ¡el rendimiento promedio de cada uno de los cuatro clientes a veces difería varias veces! Habiendo reunido todos los chips "distinguidos" y tratando de encontrar algún tipo de dependencia, notamos que los resultados más significativos pertenecen a los controladores de red Intel y 3Com, y esto inmediatamente nos llevó a un pensamiento obvio...

Tanto una como la otra empresa no se molestan en copiar simplemente el conocido "circuito ejemplar de un chip de red clásico" durante mucho tiempo:

Además, utilizan las llamadas "tecnologías adaptativas" que le permiten ajustar la cantidad de información transmitida en la red y la cantidad de demora para aprovechar al máximo las capacidades de un entorno particular y lograr el mayor rendimiento general de la red. Parece que en nuestro caso, las tarjetas ubicadas en segmentos "inconvenientes" (o, en aras de la corrección, hagamos una reserva considerada inconveniente de acuerdo con el algoritmo de análisis establecido) segmentos "cedían voluntariamente" parte de la tira a sus compañeros en mejor condiciones. Cabe señalar que esto aún no generó una ganancia en la cantidad total de datos transmitidos si suma todos los valores de rendimiento para cada uno de los clientes, su suma será aproximadamente la misma que en el caso de más "directo " tarjetas. En general, nos abstendremos de evaluar esta característica de algunos chips de red en el nivel "bueno/malo" por el momento, porque, dependiendo de las condiciones específicas de operación de la red y las tareas resueltas en ella, puede cambiar fácilmente. en cada caso concreto a uno diametralmente opuesto.

papas fritas

3Com 920-ST06/03. Un chip "inteligente" que claramente admite tecnologías para adaptarse a las condiciones de un entorno de cable particular (ya se ha dicho lo suficiente sobre la "ambigüedad" de este enfoque anterior). Demuestra el uso de CPU más bajo y un soporte dúplex completo decente. Un ejemplo clásico de una buena pero costosa solución.

3Com 3C905CX-TX-M

ASUS PCI-L3C920

3Com/Lucent 40-04834. Además, una carga muy baja en el procesador y un soporte decente para el modo full-duplex, pero una inteligencia algo más "moderada" que, sin embargo, a veces puede ser útil. Pero el costo de tal solución es dos veces menor que el de una más nueva.

3Com Inicio Conectar 3C450

D-Link DL10050B. Pero este ya es un ejemplo clásico de un chip simple pero de alta calidad que no intenta tener en cuenta las características de una línea en particular, pero al mismo tiempo es un dúplex completo y la carga de CPU más baja entre las "marcas de segundo nivel". . Teniendo en cuenta el precio de una tarjeta basada en él, este chip puede llamarse condicionalmente un análogo simplificado de 3Com/Lucent 40-04834, igual a él en casi todo, pero sin propiedades adaptativas y con una mayor carga en la CPU.

D-Link DFE-550TX

Intel (DEC) 21143-PD. Un chip bastante ambiguo, sin embargo a su edad... Algunas propiedades adaptativas "rudimentarias", pero carga de procesador inesperadamente alta y falla total en la prueba de soporte de modo Full Duplex. Al mismo tiempo, vale la pena mencionar una característica que notamos durante las pruebas: la tarjeta de CompuShack al menos logró completar la prueba de "contracopia", aunque con un resultado peor, pero Lantech FastLink / TX en medio de la La prueba comenzó a simplemente ... ¡regularmente "perder" neta! En una palabra, por un lado, en sistemas basados ​​en concentradores, donde no se requiere soporte full dúplex, se pueden usar tarjetas basadas en 21143-PD, por otro lado, esta solución difícilmente puede llamarse óptima.

Chip CompuShack Fastline II PCI UTP DEC

Lantech FastLink/TX

Intel 82550EY. Otra versión del dispositivo "superinteligente", que se distingue por su disgusto por los segmentos largos. La compatibilidad con dúplex completo está en la parte superior, el uso de la CPU es muy bajo. Por la combinación de propiedades, el competidor más cercano es el 3Com 920-ST06/03, pero con un precio mucho más accesible. Curiosamente, hubo una vez un caso en el que uno de los laboratorios de pruebas occidentales independientes realizó un estudio comparativo del rendimiento de los chips de red Intel y 3Com, después de lo cual ambas empresas, interpretando los mismos números a su manera... anunciaron que, según los resultados de estas pruebas, su chip es mejor que el de la competencia!

Adaptador de escritorio Intel Pro/100S
(PCB para Pro/100 M e InBusiness 10/100 es similar)

Intel 82551QM(Tarjeta Intel Pro/100M). Todo lo dicho anteriormente sobre el Intel 82550EY se puede repetir en este caso, pero con una advertencia, a otro segmento de nuestra red de prueba "no le gustó" este chip. Para ser honesto, por el momento hemos decidido simplemente afirmar esto como un hecho, como dicen, "tal cual", ya que el comportamiento y las preferencias de los chips que soportan tecnologías adaptativas merecen un estudio aparte.

Intel GD82559(Tarjeta InBusiness 10/100). Sin embargo, esta solución de red más barata de Intel claramente se ha "ralentizado" un poco, al tiempo que conserva todas las demás propiedades positivas de los chips de esta empresa. ¡E incluso la carga en la CPU ha disminuido, y el soporte full-duplex, por el contrario, es el mejor entre todos los participantes! Una buena solución para un automóvil "ordinario", como nos parece.

myson mtd803a. En términos de bajo costo, los productos basados ​​en este chip compiten claramente con los basados ​​en chips Realtek y, en general, con bastante éxito. La carga de procesador más baja entre los chips baratos, la misma calidad de soporte full-duplex que RTL8139C. Sin embargo, en este último, el chip Myson sigue siendo inferior a la nueva versión de Realtek RTL8139D.

Surecom EP-320X-S

Realtek RTL8139C / D-Link DL10038C. Combinamos estos chips porque, aunque son técnicamente diferentes, resultaron ser exactamente iguales. Cuando vimos por primera vez los resultados de las pruebas de carga de CPU y compatibilidad con Full Duplex, dijimos lo mismo sin decir una palabra: "Realtek no se ha cambiado a sí mismo". Recordando a los clásicos de la literatura soviética, Ilf y Petrov, podemos parafrasear su dicho y decir que "este chip tiene un dúplex completo... una especie de uno incompleto". Sin embargo, funcionan… Y son económicos.

Allied Telesyn AT-2500TX

Chip CompuShack Fastline PCI UTP Realtek

D-Link DFE-528TX

Surecom EP-320X-R

Realtek RTL8139D. En resumen, podemos simplemente afirmar que, desde el punto de vista de los resultados de las pruebas, este chip es el mismo RTL8139C, que fue ligeramente "tratado" con soporte para el modo dúplex completo, y los ingenieros de Realtek no tuvieron suficiente para "llegar". a una densa cohorte de competidores más eminentes. Sin embargo, la alta carga de CPU, la eterna "dolor" de los chips de la compañía, se mantuvo sin cambios.

Lantech FastNet/TX

LG LNIC-10/100Aw

Planeta ENW-9504

SMC 83С172ABQF(Tarjeta SMC EtherPower II 10/100). Bajo uso de CPU, alta velocidad de dúplex completo, pero hay cierta desaceleración a medida que aumenta la longitud del segmento. En general, un chip de red sólido y bastante antiguo sin reclamos especiales, honestamente haciendo su trabajo. Pero me gustaría ver un precio ligeramente diferente para una solución de esta clase...

SMC EtherPower II 10/100

Conclusión

Bueno, esperamos que este material atraiga a los "administradores novatos y aquellos que simplemente están interesados". Intentamos combinar orgánicamente tanto los aspectos teóricos como los consejos prácticos, y los resultados de probar los controladores de red de nivel de escritorio más comunes en el mercado no lo harán. ser superfluo para "un joven que piensa en hacer una red de qué". En general, vale la pena señalar que, por supuesto, detrás de escena, no solo "nada menos", sino incluso muchas veces más de lo que se puede encontrar en este material. No es sorprendente que se escriban gruesos libros y monografías sobre cómo diseñar y configurar correctamente una red, y solo teníamos una docena de páginas semanales a nuestra disposición. Por lo tanto, probablemente no valga la pena considerar este artículo como un manual autosuficiente universal o, Dios no lo quiera, un libro de texto. La información que contiene, tal vez, solo puede ser suficiente para comprender algunas verdades simples: en primer lugar, "no son los dioses los que queman ollas", y es muy posible aprender cómo hacer algo por su cuenta, y en segundo lugar, antes de cómo para hacer este "algo", todavía es deseable obtener al menos un conjunto básico de conocimientos sobre el tema y, en tercer lugar, incluso habiendo recibido este conjunto básico, claramente no vale la pena detenerse allí. Es imposible "saber qué es una LAN", solo se puede estudiar. ¿Cuántos? ¡Sí, por el resto de tu vida!

Productos proporcionados por las empresas:
Entrada de 3Com, NIS
Allied Telesyn ICS-Megatrade, ELKO Kiev
Tecnoparque ASUS
Compu-Shack N-Tema, Servicio ASN
"Versión" de D-Link
Comercio de IntelK
Brújula Lantech, N-Tema
LG DataLux, K-Trade
Planet MTI, Engler-Ucrania
SMC "Ingreso"
Surecom IT-Link

Conmutación de LAN e implementación de Fast Ethernet(Guía práctica)

Introducción

Las tecnologías de conmutación de red de área local (LAN) y Fast Ethernet se desarrollaron en respuesta a la necesidad de mejorar el rendimiento de las redes Ethernet. Al aumentar el rendimiento, estas tecnologías pueden eliminar los cuellos de botella de la red y admitir aplicaciones que requieren altas tasas de transferencia de datos. La belleza de estas soluciones es que no tienes que elegir una u otra. Son complementarios, por lo que el rendimiento de la red se puede mejorar en la mayoría de los casos mediante el uso de ambas tecnologías.

Esta guía ha sido preparada para ayudarlo a decidir cuándo y cómo implementar las tecnologías de conmutación y Fast Ethernet para lograr el máximo impacto. Se divide en dos partes.

Conmutación LAN y tecnología Fast Ethernet

La Parte 1 presenta brevemente las diferencias entre la conmutación LAN y la tecnología Fast Ethernet. Finaliza con unas conclusiones sobre ambas tecnologías.

Resolver problemas comunes de rendimiento

Conmutación de red de área local y tecnología Fast Ethernet

Cómo elegir la tecnología adecuada

Si su red Ethernet necesita más ancho de banda, puede lograrlo agregando un conmutador Ethernet de 10 puertos o un concentrador Fast Ethernet. Cada uno de estos dispositivos proporciona un rendimiento total de 100 Mbps, pero de diferentes maneras. Expliquemos esto con la siguiente analogía.

Suponga que cada paquete en una red Ethernet lo entrega un mensajero en bicicleta. Supongamos que la velocidad máxima de una bicicleta es de 10 millas por hora y hay un carril bici de un solo carril que todos los mensajeros deben compartir. Siempre que el tráfico sea liviano, cada bicicleta puede mantener una velocidad máxima de 10 millas por hora. Sin embargo, cuando aumenta el tráfico, las bicicletas se ven obligadas a reducir la velocidad. Una forma de aumentar la velocidad de entrega de mensajes es ampliar el carril bici. Si nos quedamos con diez carriles, entonces diez bicicletas podrán circular a la máxima velocidad, cada una en su propio carril. Agregar carriles a un carril para bicicletas es similar a la segmentación de la red, es decir, añadiendo un conmutador Ethernet. La segmentación y la conmutación proporcionan ancho de banda adicional para aumentar el flujo de tráfico. Sin embargo, si el tráfico continúa aumentando, es posible que estos carriles no sean suficientes y los ciclistas se verán nuevamente obligados a reducir la velocidad.

Otra forma es darle a cada mensajero un vehículo más rápido. Por ejemplo, automóviles con una velocidad máxima de 100 millas por hora. Esto es análogo a la introducción de la tecnología Fast Ethernet de alta velocidad en la red. Al igual que Ethernet, Fast Ethernet proporciona solo un carril de tráfico. Cuando el tráfico es ligero, un mensaje se puede entregar diez veces más rápido en automóvil que en bicicleta. De hecho, cada mensajero en automóvil puede entregar diez mensajes en el tiempo que le toma a un mensajero en bicicleta entregar un mensaje.

El flujo de tráfico cae drásticamente ya que se requieren menos automóviles para entregar la misma cantidad de mensajes.

Así como una bicicleta nunca puede alcanzar la velocidad de un automóvil, Ethernet nunca puede alcanzar la velocidad de Fast Ethernet, sin importar cuántos carriles o conmutadores se agreguen. Al elegir entre las dos tecnologías, debe determinar si la velocidad a la que su red transmite paquetes satisface las condiciones de tráfico ligero. Si la velocidad es correcta, las necesidades de ancho de banda de su red se cubrirán mediante el cambio. Sin embargo, si necesita tiempos de respuesta más rápidos o si le preocupa ir más allá de una solución conmutada de 10 Mbps, elija Fast Ethernet. Esta tecnología de alta velocidad es esencial para servidores y estaciones de trabajo que ejecutan aplicaciones de datos críticos.

El siguiente es un resumen de ambas tecnologías.

Conmutación de LAN: ¿qué es y cómo funciona?

Los conmutadores son puentes multipuerto de alta velocidad capaces de pasar 10 Mbps de Ethernet o 100 Mbps de Fast Ethernet a través de cada puerto. Al igual que los puentes, los conmutadores toman decisiones inteligentes sobre dónde enrutar el tráfico de red en función de la dirección de destino del paquete. Como resultado, los conmutadores pueden reducir significativamente el tráfico innecesario.

La conmutación no requiere cambios en la infraestructura Ethernet. El conmutador se puede agregar a una red Ethernet existente sin cambiar el cableado de red, los adaptadores, los controladores o cualquier otra herramienta de software.

Los conmutadores LAN microsegmentan la red

Los conmutadores LAN microsegmentan la red: la dividen en segmentos más pequeños (dominios de colisión) y luego conectan estos segmentos, dándoles la oportunidad de comunicarse entre sí. Al reducir la cantidad de nodos en un segmento, la microsegmentación reduce la cantidad de colisiones y aumenta el rendimiento disponible por nodo. Y al conectar segmentos a través de conmutadores, se forma una sola LAN con un rendimiento potencial muchas veces mayor que el rendimiento de la LAN original de un solo segmento.

Cada puerto de switch es en realidad una entrada a un segmento LAN separado. Este segmento puede ser compartido por muchas estaciones conectadas al concentrador o puede estar dedicado a un solo dispositivo: un servidor o una estación de trabajo.

Los conmutadores LAN admiten tráfico paralelo

En una red Ethernet compartida, el tráfico generalmente ocurre solo entre el usuario y el servidor, y solo puede tener lugar un "diálogo" de este tipo a la vez. Agregar un conmutador a la red proporciona múltiples conversaciones simultáneas. Sin embargo, solo se permite un diálogo por segmento.

Los conmutadores LAN filtran el tráfico de red

Los conmutadores también pueden reducir el tráfico de red innecesario. Ellos “aprenden” las direcciones MAC de los dispositivos y las almacenan en una tabla. Con esta tabla, los conmutadores toman decisiones inteligentes sobre dónde reenviar el tráfico en función de la dirección de destino de cada paquete. Al filtrar los paquetes cuya dirección de destino se encuentra en el mismo segmento que la dirección de origen, los conmutadores pueden restringir el tráfico de red al segmento adecuado. El resto de los paquetes se reenvían a otro segmento.

Los conmutadores LAN pueden admitir el modo dúplex completo

Además, algunos conmutadores admiten el modo dúplex. Este modo también es compatible con algunos adaptadores de red, pero no con concentradores. La conexión de dispositivos capaces de funcionar en dúplex completo elimina las colisiones y duplica efectivamente el rendimiento de ese segmento.

Fast Ethernet: sus diferencias con Ethernet

Fast Ethernet es el resultado de la evolución de la tecnología Ethernet. Basados ​​en el mismo protocolo CSMA/CD (Channel Inquiry Multiple Access with Collision Detection), los dispositivos Fast Ethernet funcionan hasta 10 veces más rápido que Ethernet. 100Mbps Fast Ethernet proporciona suficiente ancho de banda para aplicaciones tales como diseño y fabricación asistidos por computadora (CAD/CAM), gráficos e imágenes y multimedia. Fast Ethernet es compatible con Ethernet de 10 Mbps, por lo que la integración de Fast Ethernet en su LAN es más conveniente con un conmutador que con un enrutador.

Los enrutadores son caros y funcionan menos que los conmutadores.

similitudes

Al igual que Ethernet, Fast Ethernet es una tecnología compartida basada en la competencia. Fast Ethernet utiliza las mismas aplicaciones y las mismas herramientas de software de gestión y resolución de problemas. Esto le brinda la oportunidad de proteger su inversión en equipos LAN y capacitación.

diferencias

Para Fast Ethernet, necesita adaptadores de red y concentradores diseñados específicamente para LAN de 100 Mbps. Sin embargo, algunos de los adaptadores de red más nuevos pueden funcionar tanto en Ethernet como en Fast Ethernet. Otras diferencias incluyen el cableado de la red, la cantidad de repetidores y las restricciones de longitud del cable.

Medio de comunicación

Fast Ethernet usa solo cable: cables de par trenzado y de fibra óptica; El cable coaxial no es compatible. Al igual que existen especificaciones para cables Ethernet: 10BASE-T para cable de par trenzado, 10BASE2 para cable coaxial delgado, 10BASE5 para cable coaxial grueso, 10BASE-F para cable de fibra óptica, existen especificaciones para cada tipo de cable Fast Ethernet. Se enumeran en la tabla:

Al igual que con Ethernet, todos los tipos de cables Fast Ethernet pueden estar presentes en la misma red. Si tiene cuatro pares de categoría 3, le recomendamos que utilice la especificación 100BASE-T4. Esto es significativamente menos costoso que redirigir el cable desde el sistema de escritorio hasta el gabinete de proceso. Para el gabinete de proceso en sí, donde es relativamente fácil cambiar los cables, 100BASE-TX es ideal porque proporciona conexiones full-duplex de conmutador a conmutador y de conmutador a adaptador.

Además, aunque los conectores para 100BASE-TX Fast Ethernet son los mismos que para 10BASE-T Ethernet, debe usar un cable de categoría 5. 100BASE-T4 requiere cuatro pares de cables de categoría 3, 4 o 5. recibir paquetes, mientras que el el cuarto par es para escuchar el canal. Dado que no es posible asignar pares para transmitir o recibir datos, 100BASE-T4 no puede proporcionar dúplex completo. Los conectores para ambas especificaciones se muestran a continuación.

Número de repetidores

Los concentradores amplían el alcance de la red al transmitir la señal. También se les llama repetidores multipuerto. Sin embargo, incluso con repetidores en la red, existen límites en la distancia a la que se pueden transmitir los paquetes. Cada vez que se transmite un mensaje, cuenta como un salto de repetidor.

En una red Ethernet, es posible un máximo de cuatro transferencias de este tipo entre cualquier par de dispositivos (servidores o estaciones de trabajo) en el mismo segmento. En el caso de Fast Ethernet, este máximo es de dos. Si la red necesita expandirse más, se debe usar un conmutador, un puente o un enrutador.

Además, todos los repetidores Ethernet pueden transmitir la señal a la misma distancia. En el caso de Fast Ethernet, existen dos tipos de repetidores: clase (I) y clase (II). Generalmente:

• Repetidores de clase (I)
puede conectar dos tipos de cable diferentes (por ejemplo, 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX). Con dispositivos de este tipo, solo se puede realizar una transferencia entre dos estaciones de red en el mismo segmento.
• Repetidores de clase (II)
admite cables del mismo tipo (por ejemplo, 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX). Con estos repetidores, se pueden realizar hasta dos saltos entre dos estaciones de red en el mismo segmento.

Restricciones de longitud de cable

Otra definición aparece en Fast Ethernet: el diámetro máximo de la red es la longitud del cable entre dos estaciones finales en el mismo segmento (ver ilustraciones). Para cable de par trenzado, el diámetro máximo de la red es de 205 metros. Por supuesto, el cable de fibra óptica puede ser más largo. También son posibles combinaciones de cables de cobre y fibra óptica. Se enumeran en la tabla al final de la Parte 1.

Además, existen restricciones sobre la longitud máxima del cable. Para par trenzado, está limitado a 100 metros, al igual que 10BASE-T Ethernet.

Estas limitaciones hacen que los concentradores y conmutadores LAN apilables sean aún más importantes para Fast Ethernet que para las redes basadas en Ethernet. Estos dispositivos eliminan los límites en el tamaño de una red Fast Ethernet.

Con concentradores apilables, un grupo de trabajo se puede expandir para cubrir a más usuarios. Incluso si se agregan módulos adicionales a la pila, toda la pila aún se trata como un repetidor lógico. Por lo tanto, un grupo de trabajo de Fast Ethernet creado en torno a un concentrador Clase (I) apilable puede admitir docenas de usuarios.

Uso de conmutadores LAN muchos grupos de trabajo se pueden interconectar para formar una LAN grande. Los conmutadores económicos funcionan mejor que los enrutadores, lo que proporciona una operación LAN más eficiente. Los grupos de trabajo Fast Ethernet, incluidos uno o dos concentradores, se pueden conectar a través de un conmutador Fast Ethernet para aumentar aún más la cantidad de usuarios y cubrir un área más grande.

Solución de problemas comunes de rendimiento de LAN

Causas de problemas comunes de rendimiento de LAN

Varios factores pueden afectar el aumento del rendimiento de la red, como la velocidad de las computadoras personales (PC) y los servidores, el tipo de método de almacenamiento utilizado en los discos y la arquitectura de la red. En la actualidad, debido a la naturaleza cambiante del tráfico, un estudio competente de la arquitectura de la red es de decisiva importancia. En el pasado, la mayor parte del tráfico, de hecho, hasta el 80 %, era local, limitado al grupo de trabajo, mientras que solo alrededor del 20 % de los paquetes pasaban a través de la red troncal. Hoy, con la naturaleza distribuida de las aplicaciones cliente-servidor, junto con el acceso a Internet/Intranet y un énfasis en los servidores centrales para mejorar la administración, el control y la seguridad, estos porcentajes han cambiado. Como resultado, las redes actuales requieren backbones de red más rápidos.

Si se han tenido en cuenta estos factores y el rendimiento de la LAN sigue siendo insuficiente, es el momento de comprobar la utilización del ancho de banda de la red. A medida que esta relación se acerca al 40%, la eficiencia comienza a declinar. Esta degradación del rendimiento a menudo se puede atribuir a la competencia del cliente y/o al servidor LAN que se convierte en el cuello de botella de la red.

Si la red es administrada, puede lograr la relación deseada con un software basado en SNMP (Protocolo simple de administración de red). Además, algunos de los concentradores y conmutadores más recientes incluyen un conjunto de luces indicadoras que le permiten determinar visualmente el uso de su ancho de banda.

¿Qué causa la competencia de los clientes?

Ethernet es una tecnología para compartir canales. En una LAN típica, se comparten 10 Mbps de ancho de banda entre todas las estaciones de trabajo y servidores. A medida que se agregan más usuarios (clientes) a la LAN, aumenta el tráfico de red. Las aplicaciones cliente/servidor, como Lotus Notes y el protocolo de servicio SAP, los programas de acceso a Internet y las aplicaciones que utilizan archivos de imagen, son factores clave del crecimiento del tráfico de red. Aumentan la competencia en la red al reducir el ancho de banda promedio disponible por usuario.

Incluso varios usuarios que acceden simultáneamente a aplicaciones de oficina estándar, como Microsoft Office, pueden consumir 10 Mbps de ancho de banda en una LAN compartida. En este escenario, Fast Ethernet compartida normalmente superará a Ethernet conmutada de 10 Mbps.

¿Qué causa los cuellos de botella?

En una red cliente/servidor, las conversaciones ocurren solo entre el usuario (o cliente) y el servidor. Cada servidor pone en cola las solicitudes de muchos clientes y transmite datos en pequeños paquetes a cada uno de ellos por turno.

Si el servidor no tiene tiempo para procesar las solicitudes de sus clientes, se convierte en un cuello de botella que reduce la eficiencia de la red.

¿Cómo se pueden solucionar estos problemas?

La competencia debida al aumento del tráfico puede reducirse mediante la segmentación de la red. Los usuarios que ejecutan aplicaciones de uso intensivo de ancho de banda se pueden agrupar en grupos de trabajo de Fast Ethernet.

Una vez que se segmenta la red, se pueden eliminar los cuellos de botella conectando cada servidor a un segmento dedicado de Ethernet o Fast Ethernet (preferiblemente dúplex completo), o conectando los servidores a un pequeño grupo de trabajo de Fast Ethernet para que puedan compartir 100 Mbps de ancho de banda/desde este segmento.

En las siguientes páginas se presentan escenarios que ilustran estos problemas y sus soluciones para diferentes tamaños de redes Ethernet.

Problema 1: Alto nivel de competencia del cliente en una red pequeña

Una pequeña red comunitaria consta de varias estaciones de trabajo y un servidor conectado a dos concentradores Ethernet 10BASE-T en cascada, como los concentradores EtherEZ™ de 8 puertos de SMC.

Debido al tráfico pesado, el tiempo de respuesta es muy largo.

Solución 1: Segmentación a través del servidor y conexión de usuarios poderosos al segmento Fast Ethernet

La instalación de un adaptador de red de enlace dual en el servidor creará dos segmentos LAN independientes.

1. Instale una tarjeta de doble canal en el servidor, como una tarjeta PCI EtherPower™ 10/100 de SMC. Con este adaptador, que admite negociación automática, cada canal puede funcionar de forma independiente a 10 o 100 Mbps.
2. Desconecte los concentradores entre sí y vuelva a conectarlos uno por uno a cada canal del servidor.
3. Si algunos clientes utilizan aplicaciones que requieren un gran ancho de banda, instale adaptadores Fast Ethernet en ellas, p. Adaptador SMC EtherPower™ 10/100 PCI. Luego, reemplace uno de los concentradores Ethernet con un modelo Fast Ethernet, p. EZ Hub™ 100 de SMC. Este concentrador Clase II es conectable en cascada y tiene ocho puertos 100BASE-TX. Finalmente, conecte clientes potentes al nuevo concentrador.

Problema 2: cuellos de botella y competencia de clientes en una red pequeña

La pequeña red que se muestra a continuación consta de varias estaciones de trabajo y un par de servidores conectados a concentradores Ethernet 10BASE-T en cascada, p. EtherEZ™ de SMC. Esta red incluye un hub de 16 puertos y dos hubs de 8 puertos.

El concentrador de 16 puertos está equipado con luces indicadoras que muestran el uso del ancho de banda y las colisiones. Debido al intenso tráfico, los indicadores muestran que el rendimiento se acerca al 40% y el número de colisiones está aumentando.

Solución 2: Segmentación de la red a través de un conmutador Ethernet y conexión de servidores a segmentos Fast Ethernet dedicados

La segmentación de la red reduce la cantidad de usuarios en cada segmento y aumenta el ancho de banda promedio disponible por usuario. Conectar cada servidor a un canal Fast Ethernet dedicado hará posible atender las solicitudes más rápido.

1. Instale un conmutador Ethernet, como EZ Switch™ 8+2 de SMC. Este conmutador tiene 8 puertos 10BASE-T y dos puertos 100BASE-TX, y admite dúplex completo en cada puerto.
2. Desconecte los servidores del concentrador e instale adaptadores de red Fast Ethernet en cada uno de ellos, p. Placas EtherPower™ 10/100 PCI de SMC.
3. Vuelva a conectar los servidores a los puertos 100BASE-TX del conmutador y configure esos puertos para un funcionamiento dúplex completo.
4. Conecte cada concentrador (máximo seis) a puertos libres en el conmutador.

Tecnología: Ethernet conmutada introducida por Fast Ethernet. Rendimiento total: 460 Mbps.

Problema 3: El servidor se convierte en un cuello de botella en una red mediana

Una red de tamaño medio consta de varias estaciones de trabajo y servidores conectados a una pila de repetidores, como los concentradores apilables TigerStack™ de SMC. Esta red incluye cuatro concentradores 10BASE-T: dos modelos de 14 puertos y dos modelos de 28 puertos.

Los concentradores TigerStack también están disponibles con conectores para cable coaxial y de fibra óptica. Todos los modelos se pueden apilar con hasta ocho concentradores.

Debido al creciente tráfico, el tiempo de respuesta en la red también aumenta, y cuando se utilizan aplicaciones que requieren un intercambio intensivo de datos, los servidores no tienen tiempo para procesar las solicitudes.

Solución 3: Segmente la red a través de un conmutador Ethernet y conecte servidores y usuarios avanzados al segmento Fast Ethernet.

La segmentación de la red reduce la cantidad de usuarios por segmento y aumenta el rendimiento promedio por usuario. Conectar servidores y usuarios avanzados al segmento Fast Ethernet les da a estos dispositivos la capacidad de compartir 100 Mbps de ancho de banda.

1. Instale un conmutador Ethernet, como un TigerSwitch™ 8+2TX de 8 puertos de SMC. Este conmutador tiene ocho puertos 10BASE-T y dos puertos 100BASE-TX.
2. Divida la pila Ethernet en no más de ocho segmentos.
3. Conecte cada segmento a un puerto de switch separado.
4. Desconecte los usuarios y servidores potentes de la pila e instale un adaptador de red Fast Ethernet en cada uno de ellos, por ejemplo, una tarjeta EtherPower 10/100 PCI de SMC.
5. Conecte un concentrador Fast Ethernet, como TigerStack 100 de SMC, al puerto 100BASE-TX del conmutador y conecte servidores y usuarios avanzados al nuevo concentrador. Este concentrador apilable está disponible en modelos de 12 y 24 puertos.

Problema 4: cuellos de botella del servidor y competencia del cliente en una gran red compartida

La red que se muestra a continuación consta de varias estaciones de trabajo y servidores conectados a una pila de concentradores, como TigerStack de SMC. Este stack consta de ocho hubs y cuenta con conectores 10BASE-T, así como conectores para cable coaxial y de fibra óptica.

Cada concentrador TigerStack individual se puede dividir en dos, tres o cuatro segmentos. Por lo tanto, la cantidad máxima de fragmentos en una pila de ocho concentradores es de 32 fragmentos.

TigerStack también se puede administrar a través de SNMP. Debido a esto, se puede lograr una utilización óptima del ancho de banda con cualquier software de administración basado en SNMP. Debido al tráfico pesado y las aplicaciones de uso intensivo de datos, el uso del ancho de banda es cercano al 40 %.

Tecnología: Ethernet compartida. Rendimiento total: 10 Mbps.

Solución 4: implementar una red Fast Ethernet para servidores y usuarios avanzados, segmentando tanto las redes como los segmentos a través de un conmutador Fast Ethernet

Convertir los servidores en segmentos Fast Ethernet dedicados les permitirá conectarse a canales separados de 100 Mbps, lo que aumentará la velocidad de las solicitudes de servicio.

1. Instale un conmutador Ethernet, como el TigerSwitch 16+2 de 16 puertos de SMC. Este conmutador tiene 16 puertos 10BASE-T y dos puertos 100BASE-TX.
2. Divida la pila en no más de 16 segmentos y conecte cada segmento a un puerto separado en el conmutador.
3. Agregue un conmutador Fast Ethernet, como TigerSwitch 100 de SMC. Este conmutador tiene 8 puertos 10BASE-TX con negociación automática.
4. Separe servidores y usuarios avanzados de la pila e instale adaptadores de red Fast Ethernet, como la tarjeta PCI EtherPower 10/100 de SMC.
5. Conecte el conmutador Ethernet al conmutador Fast Ethernet a través del puerto de enlace ascendente Fast Ethernet. También conecte dos de los servidores existentes directamente a los puertos conmutados Fast Ethernet que han sido configurados para operación dúplex.Conecte una pila de concentradores Fast Ethernet, como TigerSwitch 100 de SMC, a la red para usuarios avanzados y otros servidores. Divida esta pila en no más de cinco segmentos y conecte cada segmento a un puerto separado en el conmutador Fast Ethernet.

Tecnología: Switched Ethernet y Switched Fast Ethernet. Rendimiento total: 1160 Mbps.

La competencia de los clientes se puede reducir mediante:

• segmentación de red y conexión de segmentos a un servidor o conmutador para aumentar el ancho de banda disponible por usuario;
• agregando un pequeño grupo de trabajo de Fast Ethernet para usuarios de alta potencia para que puedan usar por separado el ancho de banda de 100 Mbps del segmento de alta velocidad.

Los cuellos de botella del servidor se pueden eliminar mediante:

• segmentación de la red utilizando un conmutador y conectando servidores directamente a los puertos conmutados, de modo que cada uno de ellos tenga un ancho de banda dedicado de 10 o 100 Mbps (y si tanto los puertos como los adaptadores de red admiten el modo dúplex, entonces se proporcionan 20 o 200 Mbps);
• agregando un pequeño grupo de trabajo Fast Ethernet para un grupo de servidores para que puedan compartir 100 Mbps de ancho de banda de segmento de alta velocidad.

plan de exito

Hay una serie de factores que se deben tener en cuenta al planificar la integración de Fast Ethernet en una LAN Ethernet. El primer paso es verificar su red Ethernet.

¿Se puede usar junto con Fast Ethernet? ¿Está cambiado? ¿Administrado? El siguiente paso es organizar las razones por las que planea implementar Fast Ethernet en su LAN Ethernet. ¿Quieres mejorar el rendimiento de tus servidores? ¿Admite aplicaciones de alta velocidad? ¿Reducir la competencia de los clientes? ¿O simplemente quiere estar seguro antes de que la cantidad de tráfico exceda la capacidad de su red y los cambios se conviertan en una necesidad absoluta? Finalmente, debe determinar cuántos usuarios y servidores Fast Ethernet se conectarán a la red.

Con la variedad de productos de red en el mercado actual, la integración de Fast Ethernet en una LAN Ethernet puede verse diferente. Sin embargo, cualquier solución incluye:

segmentación de la red para reducir la competencia y proporcionar más ancho de banda para servidores y usuarios poderosos;

Conmutación adicional para conectar segmentos individuales.

Esperamos que los métodos descritos en esta guía lo ayuden a comprender sus problemas de LAN para que pueda abordar la tarea de elegir una solución aceptable de manera profesional y segura.

La LAN promedio de una organización se divide en activo Y pasivo equipos, así como computadoras (y otros dispositivos terminales) de los usuarios. El equipo LAN activo incluye:

• conmutadores de red (concentradores, conmutadores)
• enrutadores
• tarjetas de red de servidores y computadoras personales
• puntos de acceso WiFi
• enrutadores (un dispositivo con la funcionalidad de todos los dispositivos enumerados anteriormente)

Considere uno de los componentes del equipo LAN activo: el equipo de conmutación.

La tarea de diseñar una red local nueva o actualizar una existente de una empresa es un tema importante y requiere un enfoque serio y un estudio en profundidad de los detalles de la operación de todo el sistema.

Considere los puntos principales para elegir conmutadores para resolver los problemas de una red LAN empresarial. Un conmutador (también conocido como concentrador, también conocido como conmutador) es un dispositivo de red que conecta varias computadoras en una red de área local (LAN). Es necesario comprender bien la lógica de trabajo y seleccionar conjuntos de parámetros y funciones que brinden los servicios necesarios y adicionales a los usuarios, además de simplificar la administración de la LAN.

Organización de equipos LAN activos

El nivel superior de conmutación está representado por los conmutadores del núcleo de la red: capa central- Los dispositivos de alto rendimiento con tasas de transferencia de datos ultra altas de hasta 40 Gb, por regla general, se utilizan para el intercambio de datos entre servidores.

El nivel medio de la LAN está representado por conmutadores de agregación: Capa de distribución (agregación)- proporcionar configuraciones de red en términos de políticas de seguridad, QoS, enrutamiento VLAN, dominios de transmisión.

Y el nivel inferior - conmutadores de grupos de trabajo o conmutadores de acceso (usuarios) - capa de acceso- conexión de PC finales, portátiles y otros usuarios, marcado de tráfico QoS, fuente de alimentación de dispositivos PoE.

La selección de los interruptores correctos asegurará que toda su organización funcione de manera confiable y correcta. ¿A qué puntos prestar atención al elegir un interruptor? Estudie cuidadosamente las características técnicas y las designaciones en la descripción indicada por el fabricante.

Características funcionales de los interruptores.

La tarea del diseñador de redes es encontrar un término medio y pagar un precio adecuado por las máximas funciones y alta confiabilidad.

Las principales funciones de los interruptores:

• Tasa de baudios básica
• Número de puertos.
• La naturaleza de los usuarios conectados a ella.
• rendimiento interno.
• Detección automática del tipo de cable MDI/MDI-X.
• Puerto de enlace ascendente disponible.
• Apilado.
• Posibilidad de instalación en rack.
• Número de ranuras de expansión
• Trama gigante: alimentación a través de Ethernet (PoE)
• Tamaño de la tabla de direcciones MAC.
• Control de flujo
• Protección contra rayos incorporada.

Enrutador LAN empresarial

Enrutador: proporciona acceso a los flujos de información entre las sucursales de la LAN empresarial e Internet. En la capa de red L3 OSI, el procesamiento de rutas de paquetes en la red se asigna a conmutadores de agregación de enrutamiento (conmutadores L3). El segundo tipo de enrutador son los dispositivos de borde: su tarea es construir rutas de paquetes a las direcciones de los destinatarios y remitentes y analizar las rutas de paquetes, monitoreando la carga de las líneas DTN. Los enrutadores de borde brindan protección contra NSD, segmentos de red de ataques DDOS de transmisión.

Requisitos de LAN empresarial

• la velocidad es la característica más importante de una red local;
• adaptabilidad - la propiedad de una LAN para expandir e instalar estaciones de trabajo donde se requiera;
• confiabilidad: la propiedad de una LAN para mantener la operatividad total o parcial, independientemente de la falla del equipo final o de algunos nodos;
• rendimiento y economía;
• escalabilidad: la capacidad de implementar fácilmente cualquier sistema IP (por ejemplo, videovigilancia en la red actual);
• facilidad de manejo y operación;
• tolerancia a fallas, flexibilidad para personalización y ajuste automático durante la recuperación;
• servicio de garantía (quizás durante toda la vida útil del producto endOFlife, un promedio de 5 a 7 años).

Para un funcionamiento eficiente e ininterrumpido de una LAN cuyos conmutadores requieren consumo de energía, es necesario proporcionar energía garantizada y energía de emergencia de acuerdo con las pautas de su industria.

AESTEL proporciona a sus socios solo los mejores dispositivos y soluciones. Nuestros expertos lo ayudarán a elegir y, si es necesario, diseñaremos la topología de red de su empresa, que tendrá en cuenta todos los requisitos para los flujos de datos (carga, velocidad, medio de transmisión de datos: óptica-cobre, así como equipo existente) y deseos.

Para ver ejemplos de cómo calcular varias opciones y topologías de una LAN, consulte la sección.

Organización de equipos LAN pasivos

Equipo de red pasivo- este equipo no necesita consumo eléctrico y

que no cambia la señal a nivel de información. La función principal del equipo pasivo es proporcionar transmisión de señal: estos son enchufes, conectores, paneles de conexión, cables, cables de conexión, canales de cable, así como gabinetes de instalación, bastidores y gabinetes de telecomunicaciones. Todo este equipo se llama sistemas de cableado estructurado (SCS) - tiene una jerarquía clara en términos de estructura, certificación de sistemas internacionales de normalización y, en consecuencia, por tipos de uso, según los requisitos para los objetos y la calidad de la transferencia de datos.