Анализ протокола передачи информации IP

 

 

 

 

 

 

 

1.5 Структуризация сетей IP с помощью масок

 

Часто администраторы сетей испытывают неудобства, из-за того, что количество централизовано выделенных им номеров сетей недостаточно для того, чтобы структурировать сеть надлежащим образом, например, разместить все слабо взаимодействующие компьютеры по разным сетям .

В такой ситуации возможны два пути. Первый из них связан с  получением от NIC дополнительных номеров  сетей. Второй способ, употребляющийся  более часто, связан с использованием так называемых масок, которые позволяют  разделять одну сеть на несколько  сетей.

Маска - это число, двоичная запись которого содержит единицы в тех  разрядах, которые должны интерпретироваться как номер сети.

Например, для стандартных  классов сетей маски имеют  следующие значения:

255.0.0.0 маска для сети  класса А, 255.255.0.0 маска для сети класса В, 255.255.255.0 маска для сети класса С.

В масках, которые использует администратор для увеличения числа  сетей, количество единиц в последовательности, определяющей границу номера сети, не обязательно должно быть кратным 8, чтобы повторять деление адреса на байты.

Пусть, например, маска  имеет значение 255.255.192.0 (11111111 11111111 11000000 00000000). И пусть сеть имеет номер 129.44.0.0 (10000001 00101100 00000000 00000000), из которого видно, что она относится к  классу В. После наложения маски на этот адрес число разрядов, интерпретируемых как номер сети, увеличилось с 16 до 18, то есть администратор получил возможность использовать вместо одного, централизованно заданного ему номера сети, четыре:

129.44.0.0 (10000001 00101100 00000000 00000000) 129.44.64.0 (10000001 00101100 01000000 00000000) 129.44.128.0 (10000001 00101100 10000000 00000000) 129.44.192.0 (10000001 00101100 11000000 00000000)

Например, IP-адрес 129.44.141.15 (10000001 00101100 10001101 00001111), который по стандартам IP задает номер сети 129.44.0.0 и номер узла 0.0.141.15, теперь, при использовании маски, будет интерпретироваться как пара:

 

129.44.128.0 - номер сети, 0.0. 13.15 - номер узла.

 

Таким образом, установив  новое значение маски, можно заставить  маршрутизатор по-другому интерпретировать IP-адрес. При этом два дополнительных последних бита номера сети часто интерпретируются как номера подсетей.

Еще один пример. Пусть  некоторая сеть относится к классу В и имеет адрес 128.10.0.0 (рисунок 4.4). Этот адрес используется маршрутизатором, соединяющим сеть с остальной частью интерсети. И пусть среди всех станций сети есть станции, слабо взаимодействующие между собой. Их желательно было бы изолировать в разных сетях. Для этого сеть можно разделить на две сети, подключив их к соответствующим портам маршрутизатора, и задать для этих портов в качестве маски, например, число 255.255.255.0, то есть организовать внутри исходной сети с централизовано заданным номером две подсети класса C (можно было бы выбрать и другой размер для поля адреса подсети). Извне сеть по-прежнему будет выглядеть, как единая сеть класса В, а на местном уровне это будут две отдельные сети класса С. Приходящий общий трафик будет разделяться местным маршрутизатором между подсетями.

Необходимо заметить, что, если принимается решение об использовании механизма масок, то соответствующим образом должны быть сконфигурированы и маршрутизаторы, и компьютеры сети.

 

 

 

 

2 Анализ технического  задания

Заданием на данный курсовой проект является расчет и проектирование компьютерной сети, согласно исходным данным, а так же анализ протокола передачи информации IP.

Исходные данные для  выполнения задания курсового проекта:

- Исследуемый протокол: IP

- Количество объединяемых  компьютеров: максимум

- Минимальное количество подсетей: 3

- Используемый протокол: 10Base-T

- Наличие общего сервера с выходом в Интернет: есть

- Минимальная площадь на один компьютер: Smin = 4,5

- Минимальное расстояние  между компьютерами: Lmin = 1,2 м

- Длина помещения: 18

- Ширина помещения: 7

- Количество объединяемых  кабинетов: 3

Первоначально осуществляется анализ протокола передачи информации IP. Затем производится расчет расположения устройств сети на заданной площади и расчет общей длины кабеля согласно имеющимся исходным данным. После проведения всех необходимых расчетов расположения устройств в сети на заданной площади и определения общей длины кабеля, рассчитываются все затраты на установку сети с учетом оборудования для рабочих станций, сервера, различного сетевого оборудования, кабеля и программного обеспечения.

После построения сети и  определения стоимости ее установки, рассчитываются параметры сети, определяющие работоспособность спроектированной сети.

В результате выполнения данного курсового проекта получим  структуру спроектированной сети со схематическим расположением всех узлов сети и стоимость установки данной сети. По результатам расчета параметров сети: времени двойного оборота (PDV) и уменьшения межкадрового интервала (PVV) убедимся в корректности работы спроектированной сети.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет расположения  устройств сети на заданной  площади и расчет общей длины кабеля

 

Одним из начальных этапов при проектировании локальной сети является правильное размещение компьютеров и коммутаторов в помещении. Эффективность расположения компьютеров позволяет сократить затраты на кабель. Рациональное размещение компьютеров в помещении обеспечивает удобство пользователей при работе в данном помещении. Так как стоимость соединительных кабелей для протокола 10Base-T невелика, то первостепенное значение имеет комфортность работы в помещении. Компьютеры располагаются вдоль стен для освобождения центральной части аудитории.

При расположении в сеть  объединяется максимальное количество компьютеров.

На количество располагающихся  компьютеров накладываются различные  ограничения:

- Площадь помещения, занимаемая одним компьютером 4.5

-  Минимальное расстояние между компьютерами (1,2 м)

- Площадь всех компьютеров не должна превышать площади всего помещения

 

Так как при проектировании сети используется топология «звезда», то в помещении размещается коммутатор на стене наиболее близкой к остальным кабинетам.

 

Произвели необходимые  расчеты расположения устройств  сети на заданной площади:

 

1) Рассчитали максимальное количество компьютеров, которое можно разместить в помещении с заданной площадью.

Ns = Окр((L*W) / Smin ),       (1)

где Окр – округление результата до целого в меньшую сторону;

Ns – максимальное количество компьютеров, которое можно разместить в помещении с заданной площадью;

W - Ширина помещения;

L - Длина помещения;

Smin - Минимальная площадь компьютера;

N - Количество размещаемых компьютеров.

 

Согласно заданию длина помещения составляет 18 м, ширина помещения составляет 7 м, минимальная площадь на один компьютер составляет 4.5 . Зная данные параметры, рассчитали параметр Ns:

Ns = Окр((18*7) / 4.5) =28 компьютеров

Следовательно, максимальное количество компьютеров, которое можно разместить в данном помещении на заданной площади равно 28.

 

2) Вычислили количество компьютеров размещенных вдоль двух соседних стен.

Np = Nw + Nl – 1 = Окр(W/Lmin) + Окр(L/Lmin) – 1,                      (2)

где Np – количество компьютеров, размещенных вдоль двух соседних стен (p – по периметру);

Nw – количество компьютеров, размещенных вдоль вертикальной стены;

Nl - количество компьютеров, размещенных вдоль горизонтальной стены;

Lmin - Минимальное расстояние между компьютерами.

 

Согласно заданию длина помещения равна 18 м, ширина помещения равна 7 м, минимальное расстояние между компьютерами равно 1.2 м. Зная данные параметры, рассчитали параметр Np:

Np = Nw + Nl – 1 = Окр(7/1.2) + Окр(18/1.2) – 1=19 компьютеров

Так как количество компьютеров размещенных вдоль двух соседних стен меньше максимального количества компьютеров, которое можно разместить в помещении с заданной площадью, то выбранную конфигурацию нельзя считать удовлетворительной.

Следовательно, следует разместить имеющиеся компьютеры вдоль трех стен. Произвели расчет количества компьютеров размещенных вдоль трех соседних стен:

Np = 5 + 15*2 – 2=33 компьютера

Так как в данном случае количество компьютеров размещенных вдоль трех соседних стен больше максимального количества компьютеров, которое можно разместить в помещении с заданной площадью и условие Np >= Ns соблюдается, то выбранную конфигурацию можно считать удовлетворительной. Однако, в соответствии с нормами охраны труда количество компьютеров для данного помещения не должно превышать значение параметра Ns, рассчитанного ранее, равного 28 компьютерам. Следовательно, необходимо уменьшить количество компьютеров, размещенных вдоль трех соседних стен:

Np = 4 + 13*2 – 2=28 компьютеров

 

 3) Определили реальное расстояние между компьютерами:

Wreal = W / Nw       (3)

Lreal = L / Nl,        (4)

где Wreal – реальное расстояние между компьютерами по ширине комнаты;

Lreal – реальное расстояние между компьютерами по длине комнаты.

 

Согласно заданию ширина помещения равна 7 м, длина помещения равна 18 м, количество компьютеров, размещенных вдоль вертикальной стены равно 4, количество компьютеров, размещенных вдоль горизонтальной стены равно 13. Зная данные параметры, рассчитали параметр Wreal и Lreal:

Wreal = 7 / 4 = 1.75 м

Lreal = 18 / 13 =1.38 м

Следовательно, реальное расстояние между компьютерами по ширине комнаты равно 1.75 м, а реальное расстояние между компьютерами по длине комнаты  равно 1.38 м. Удовлетворяет нормам по охране труда (1,2 м)

 

4) Произвели расчет общей длины кабеля

После определения количества размещаемых компьютеров и их расположения вдоль стен рассчитывают общую длину кабеля. Так как  при построении сети используется топология  «звезда», то каждый компьютер соединяется  с коммутатором. Общая длина кабеля равна сумме расстояний от повторителя до каждого из компьютеров, при этом учитывается то, что кабель прокладывается вдоль стен. Необходимо отметить, что коммутатор располагается в углу помещения для удобства работы в кабинете и необходимости соединения с другими двумя коммутаторами, находящимися в соседних аудиториях.

 

a) Определили расстояние от повторителя до каждого из компьютеров помещения.

Расстояние между повторителем и произвольным компьютером равно  сумме расстояния от повторителя до ближайшего компьютера X и суммы расстояний между компьютером X и данным компьютером:

S[k] = S[x] + Wreal * Nw[x,k] + Lreal * Nl[x,k],    

где S[x] – расстояние от повторителя до ближайшего компьютера X,

S[k] – расстояние от  повторителя до произвольного компьютера  K,

Nw[x,k] – количество  компьютеров по вертикали, на  которое отстоит компьютер K от  компьютера X,

Nl[x,k] – количество  компьютеров по горизонтали, на  которое отстоит компьютер K от  компьютера X.

S[1] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 12 = 21,06м

S[2] = 1 + 1,75 * 2 + 1,38 * 11 = 19,68м

S[3] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 10 = 18,3м

S[4] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 9 = 16,92м

S[5] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 *8 = 15,54м

S[6] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 7 = 14,16м

S[7] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 6 = 12,78м

S[8] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 5 = 11,4м

S[9] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 4 = 10,02м

S[10] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 3 = 8,64м

S[11] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 2 = 7,26м

S[12] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 1 = 5,88м

S[13] = 1 + 1,75 * 2  + 1,38 * 0 = 4,5м

S[14] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 0 = 2,75м

S[15] = 1 + 1,75 * 0  + 1,38 * 0 = 1м

S[16] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 0 = 2,75м

S[17] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 1 = 4,13м

S[18] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 2 = 5,51м

S[19] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 3 = 6,89м

S[20] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 4 = 8,27м

S[21] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 5 = 9,65м

S[22] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 6 = 11,03м

S[23] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 7 = 12,41м

S[24] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 8 = 13,79м

S[25] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 9 = 15,17м

S[26] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 10 = 16,55м

S[27] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 11 = 17,93м

S[28] = 1 + 1,75 * 1  + 1,38 * 12 = 19,31м

 

b) Определили общую длину кабеля в помещении. Для этого суммировали расстояния от повторителя до каждого компьютера:

 

c) Определили расстояние от повторителя до ближайшего компьютера X. Это значение зависит от расположения повторителя и может быть выбрано произвольным.

Так как повторитель  размещен не в углу на стене напротив одного из компьютеров X, то:

S[x] = Lcomp = 1м

 

d) Определили общую длину кабеля в нескольких помещениях. Она равна сумме длин всех кабелей во всех трех помещениях и длину кабеля, соединяющего повторители с коммутатором:

Sобщ = S1 + S2 + … + Sm + Slink,      (8)

где S – общая длина  кабеля в проектируемой локальной  сети,

S1, S2, … Sm – длины кабеля в соответствующем помещении,

m – количество помещений,

Slink – длина соединительных  кабелей.

Так как количество компьютеров в каждом помещении одинаково, то достаточно умножить длину кабеля одного из помещений на три и прибавить длину кабеля, соединяющего повторители с коммутатором: