Библиотека Интернет Индустрии I2R.ru

Большинство домашних сетей начиналось стихийно, с одного дома. При этом активное оборудование размещалось в соответствии с сиюминутными, часто весьма причудливыми, требованиями. В результате обычно получалась весьма причудливая топология, сочетающая различные типы кабелей, хабов, маршрутизаторов, коммутаторов, и т.п. Но по мере превращения Ethernet-провайдинга в бизнес, задачи менялись, и подобный подход уже не может в полной мере удовлетворить потребности рынка.

Необходим "промышленный" подход к строительству "домашних" сетей, их структурирование, определение минимальных отраслевых стандартов.

Основные понятия

Если обратиться к стандартам структурированных кабельных систем (СКС), то них для кабельной системы определены следующие элементы:

• Магистральная кабельная система группы зданий (включает в себя соединения каждого распределителя здания с распределителем группы зданий)
• Магистральная (вертикальная) кабельная система здания (обеспечивает соединение каждого из распределителей этажа с распределителем здания)
• Горизонтальная кабельная система этажа (кабель от розетки пользователя до этажного распределителя).

Для "домашних" (территориальных, кампусных) сетей горизонтальная кабельная система в ее традиционном виде не имеет смысла, так как на одном этаже редко бывает более 2-3 пользователей. По сути, можно представить, что в жилом доме роль горизонтальной разводки выполняет "подъездное" распределение.

Из-за малого количества пользователей в доме (обычно менее 20-30) нет необходимости выделять каждый подъезд в отдельную подсистему со своим активным (или пассивным) оборудованием. Более того, в ряде случаев это даже вредно из-за сложностей организации распределителей в реальных условиях.

Еще одной особенностью подобных сетей является фактическое отсутствие коммутационных (распределительных) панелей - их роль выполняет активное оборудование. В дальнейшем, по мере увеличения количества абонентов, и широкого использования многопарных кабелей, необходимость в них неизбежно возникнет. Но пока мне представляется преждевременным использовать коммутационные панели как необходимый структурный элемент.

Учитывая эти особенности, для "домашних" сетей можно определить следующие структурные элементы:

• Абонентская система здания. Как следует из названия, она служит для подключения конечных пользователей к активному (редко пассивному) оборудованию Ethernet-провайдера внутри одного дома.
• Магистральная кабельная система. Служит для объединения активного оборудования абонентских систем здания в единую инфраструктуру, и их соединения с другими сетями (в том числе Интернет).

Основываясь на этих определениях, рассмотрим подробнее основные варианты построения сетей, начиная с магистралей и заканчивая абонентской системой.

"Начинающая" сеть (гирлянда).

Фундаментальным признаком начинающей сети можно считать отсутствие упорядоченной структуры, и особенно, явно выраженных магистралей. Кабель, проложенный первоначально для одного отдаленного пользователя, может в любой момент стать основой для подключения еще нескольких домов (с десятками абонентов). При этом активное оборудование (и его месторасположения) остается прежним.

В общем, такая сеть напоминает постоянно и беспорядочно растущий организм. Очень велико влияние субъективных (или попросту случайных) факторов. Соответственно, невозможно предсказать, какую форму примет сеть через значительный промежуток времени.

Более всего такая сеть похожа на елочную гирлянду. Активные устройства соединены последовательно на нескольких "лучах", которые, в свою очередь, могут иметь многочисленные разветвления.

Подобная сеть очень дешева, и вполне способна развиваться за счет подключения новых пользователей. До определенных пределов она достаточно надежна, и обеспечивает приемлемую скорость, поэтому почти все начинающие Ethernet-провайдеры проходили этот этап.

Но при росте сети, последовательно соединенные коммутаторы (хабы) оказываются слабым звеном. Отказы недорогого оборудования в тяжелых условиях совсем не редки по самым разным причинам - "зависание", сбои питания, повреждения в грозы, замокания, воровство, вандализм, и т.п. А неисправность любого устройства в цепочке влечет неработоспособность всей подключенной к нему линии. При этом наиболее удаленным абонентам придется мириться с большими простоями.

Вывести однозначные рекомендации сложно - условия могут сильно отличаться не только в разных городах, но и районах. Но в среднем, с точки зрения надежности, можно признать нерациональным построение цепочки более чем из 2-3 активных устройств. В целом, это совпадает с рекомендациями стандартов СКС, только надо учитывать, что в их основу положены существенно более надежные решения, и большого "запаса" по этому параметру "домашняя" сеть иметь не будет.

Поэтому традиционный вопрос начинающих сетестроителей "сколько можно соединить последовательно коммутаторов, или хабов" представляется совсем в ином свете. Если принимать во внимание только техническую (или теоретическую) работоспособность, данные можно передавать и по линии из 30-50 коммутаторов. Но строить такую сеть, мягко говоря, не рационально - практика показывает, что уже при 15-20 последовательно соединенных устройствах сеть становится практически неработоспособной (разумеется, с точки зрения последнего абонента в "гирлянде").

Из вышесказанного можно сделать следующие выводы. На сегодня такой способ развития имеет смысл только в небольших городах с низким платежеспособным спросом, и при отсутствии конкуренции. Тут ему нет альтернативы.

Второй вариант применения "начинающей" сети удобен как временный вариант минимизации расходов в случае возможности аренды надежной и относительно недорогой опорной сети. При этом на первом этапе несколько пользователей могут быть подключены небольшой "гирляндой", а в случае увеличения их количества переведены на отдельный (арендованный или приобретенный) магистральный канал (оптоволокно, xDSL, и т.п.).

"Звезда" или "кольцо".

Традиционно считается, что локальные сети должны строиться по топологии "звезда", а кольцевая архитектура присуща серьезным телекоммуникационным системам на основе SDH/ATM (это очень эффективное средство повышения надежности в телефонии, где несколько АТС могут продолжать работать независимо от вышедшего из строя узла).

Однако, любая многосвязная архитектура более надежна, чем простое соединение. И кольцо Ethernet не исключение. С распространением недорогих коммутаторов, поддерживающих STP (протокол покрывающего дерева), использование резервных связей стало достаточно простым процессом, не требующим вмешательства администраторов сети. При использовании "кольца" в случае выхода из строя какого-либо узла (или части кабельной системы) работоспособность сети в целом сохраняется.

В свою очередь, "Звезда" несколько лучше приспособлена для предоставления обычной для локальной сети централизованной услуги. Действительно, в ЛВС почти всегда есть сервер или маршрутизатор, для доступа к которому (по большому счету) и построена сеть. Общение пользователей "напрямую" не слишком нужно, а часто и просто запрещено по соображениям безопасности.

Кроме этого, кольцевая топология является избыточной по числу связей, а значит и более дорогой. Вопрос надежности стоит не слишком остро из-за небольших размеров "обычной" ЛВС.

Какая топология более предпочтительна для домашней сети? Вопрос сложный и далеко не однозначный. Даже в корпоративных сетях до недавнего времени в качестве альтернативы единого центра (магистрали, вырожденной до внутренней шины коммутатора) предлагалось решение на безе распределенной магистрали (обычно на основе технологии FDDI).

Ethernet вытеснил FDDI, предложив STP с похожими возможностями, по сути "в нагрузку" к обычному активному оборудованию. Но выбор архитектуры магистрали от этого не стал проще. Достоинства и недостатки есть у обоих способов.

Сравнение топологий "звезда" и "кольцо":

	Звезда	Кольцо
Возможность использования недорогого активного оборудования без поддержки STP.	Да	Нет
Сохранение работоспособности всех пользователей сети в случае повреждения кабеля.	Нет	Да
Возможность организации дополнительного (резервного) канала без перестройки топологии сети.	Нет	Да
Сохранение связи между узами в случае отказа центрального оборудования.	Нет	Да
Возможность строительства магистралей по частям.	Да	Нет
Малая зависимость от особенностей места строительства.	Да	Нет

Кроме перечисленных, большое влияние на выбор топологической схемы могут оказать множество субъективных факторов. Например, исторически сложившиеся кабельные линий, местные условия прокладки, или финансовые возможности.

В общем, можно сделать вывод, что "кольцо" несколько более предпочтительно по условиям надежности, но для его выбора необходимы большие первоначальные вложения и наличие самой технической возможности строительства "кольца".

Однако, на практике очень редко могут встретиться идеальные топологические решения. Реальность, в большой мере, путь компромисса. Ведь вопрос не стоит или-или, это не противостояние двух политических систем. Просто нужно оптимальное решение - и часто оно будет являться синтезом рассмотренных выше схем.

Поэтому, будет полезно рассмотреть в дальнейшем несколько типичных примеров...

Продолжение пишется...

Немного забавного.

Что бы хоть немного отвлечься от серьезных мыслей, предлагаю следующее фото:

Для желающих повторить - могу предоставить килограмм 50 прекрасных (новых, блестящих) компакт-дисков с какой-то музыкой... Сил на подобное творенье нет, а выкидывать жалко.

В общем, если кому нужно - диски самовывозом из деревни Чусовая, которая расположена километрах в 60 от Екатеринбурга. :-)