Hãng bán Họ công cụ Thông tin thêm
9.3 Các mô hình thiết kế vật lý
Dới đây là một số phác thảo thiết kế LAN chuyển mạch đã từng đợc xây dựng và làm việc. Mỗi phát thảo có riêng những thế mạn và những nhợc điểm, và có sự thích hợp với quy mô mạng. Các pháp thảo đó đợc đa ra từ đơn giản tới phức tạp. Sự phức tạp đợc thêm vào để xây dựng từ một LAN nhỏ thành một LAN lớn, và cuối cùng thành một hệ thống phân tán.
9.3.1 Hub hoặc Switch đơn giản
Hình 41 : Mạng đơn giản
Một mạng đơn giản có thể trợ giúp một nhóm nhỏ, dùng một 10 BASET Ethernet hub đơn giản, vài NIC và một out - of - the - box NOS nh Windows Net Working. Kết qủa là giá thành nhỏ, hoạt động d sức. Khi xung đột mạng tăng lên cùng với số lợng ngời dùng và cần nhiều băng thông hơn, mạng có thể dễ dàng chuyển đổi thành một chuyển mạch 10 BASE T nhỏ hoặc một chuyển mạch với một sự kết hợp giữa 10 BASET Ethernet và Fast Ethernet Hub đó vẫn có thể đợc sử dụng để phục vụ một nhóm nhỏ ngời dùng và đợc chuyển mạch tới chuyển mạch chính nói trên.
PC
Work group Hub or Switch
Hình 41 mô tả một mạng đơn giản. Hai bảng tiếp theo cung cấp các đặc tính và sự quản lý cho một bản thiết kế hub đơn giản và thiết kế chuyển mạch nhỏ
Hub đơn giản
Các đặc tính + Không đắt
+ Gần nh không phải định dạng để hoạt động.Trợ giúp đủ cho vài ngời
Về quản lý + Một LAN Ethernet, một vùng broadcast và xung
đột dữ liệu. Treo máy nếu có thêm ngời tới dùng + Khoá để hiện thị tần suất lỗi, xung đột và mức tận dụng
+ Thờng ( các ) modem đợc dùng để thêm truy cập Intenet theo ISP - có lo ngại về bảo mât - quay số vào modem không có các đặc tính định tuyến lọc/ firewall
Khả năng mở rộng + Khó, chỉ chấp nhận lợng nhỏ ngời dùng
+ Dễ dàng cấp thành chuyển mạch, thay chuyển mạch vào mà không cần thay đổi các nút cuối
Tái sử dụng thiết bị + Dễ sử dụng lại một hub, có thể chuyển tới rìa một chuyển mạch để mở rộng một cổng riêng
Chuyển mạch nhỏ
Các đặc tính khoá + Giá vừa phải
+ Nâng cấp êm thấm từ hub - nhng server phải mạnh để nhận nhanh các request .Cần rất ít định dạng để hoạt động. Dễ dàng định dạng lớp 2.
+ Trợ giúp nhiều ngời dùng hơn so với một hub đơn giản. Số ngời dùng phụ thuộc vào số lợng và tốc độ của các cổng chuyển mạch - các cổng 10 Mbps, 10/100 Mbps, 100 Mbps, hoặc kết hợp. Nói chung, đặt một vài ngời ở mỗi cổng, hoặc tốt nhất là cho mỗi ngời một cổng
Internet theo một ISP có lo ngại về bảo mật - quay số vào modem không có đặc tính định tuyến lọc/ fire wall
Khả năng mở rộng + Mở rộng tốt với số lợng vừa phải các ngời dùng.
Nhiều hãng bán cho phép xếp chồng nhiều chuyển mạch nhỏ để tăng mật độ cổng
+ Khi mở rộng vùng broad cast, xem xét các VLAN và hoặc phân đoạn theo một router. Ngay cả khi không có bão broadcast, các nút cuối cùng cũng có thể bị quá tải với những thông tin broadcast không cần cho nút.
Tái sử dụng thiết bị +Dễ dàng dùng lại một chuyển mạch. Có thể chuyển
tới rìa của một chuyển mạch lớn hơn để mở rộng một cổng riêng
Có một điều rất đáng chú ý khi thay đổi một hub bằng một chuyển mạch. Đó là khi một server và tất cả các client của nó di chuyển từ một hub sang một chuyển mạch, mỗi máy có một cổng chuyển mạch riêng.Vì chuyển mạch mang thông tin unicast, server đó sẽ phải nhận những đợt ào ạt các request. Với server và các client trên một đoạn chia sẻ Ethernet, mỗi trạm phải chờ đến lợt mình để gửi request đến server. Khi thay đổi một hub thành một chuyển mạch, chắc chắn là server đó cần có khả năng xử lý mạnh các request.
9.3.2 Sự phân cấp của các chuyển mạch và các hub
ở đây xây dựng một phân cấp của các chuyển mạch và các hub. Cần mua một vài chuyển mạch, bao gồm một thành phần định tuyến, thờng gọi là cá chuyển mạch lớp 3. Bản thiết kế này bảo đảm khả năng mở rộng trong t- ơng lai. Cũng phải mua vài chuyển mạch với các thiết kế khối nhận các card khác nhau (hoặc dạng khối hoặc dạng tấm ) việc này giúp mở đờng tới các kỹ thuật khác nh ATM LANE hoặc FDDI. Các hub đợc sử dụng hữu hiệu để mở rộng các cổng chuyển mạch. Mạng này hoạt động tốt vì có rất nhiều các kết nối 10 BASE T và 100 BASE . vì tất cả đều dựa trên Ethernet, việc quản
lý là đơn giản, ngoại trừ một vấn đề lớn : quá nhiều thông tin broadcast và điều gì sẽ xảy ra khi có một cơn bão broadcast ? Toàn bộ mạng lớp 2 bị tắc nghẽn, nguyên nhân là do chỉ có một vùng broadcast : các VLAN và định tuyến.
Với một VLAN có thể giữ mạng thuần lớp 2 bằng cách tạo ra các VLAN dựa trên cổng, MAC hay giao thức. Đây là một giải pháp phần mềm mà các hàng bán chuyển mạch cung cấp và làm việc cho hiệu quả hơn công dụng của các phần cứng hiện có. Giá trị của các VLAN đợc tăng phức tạp trong liên hệ với việc quản lý, do sẽ có một thành phần “ logic” trong mạng phải đợc quản lý. Và giống nh việc định tuyến các bảng VLAN phải đợc đồng bộ giữa các chuyển mạch.
Định tuyến là một phơng thức giải quyết khác, cần đi vào việc đánh địa chỉ với việc định tuyến. Với định tuyến có thể tạo ra các vùng Apple Talk, các mạng IPX, và các mạng con IP. Với định tuyến ngời thiết kế có đ- ợc :
+ Sự mang broadcast (tránh khỏi các cơn bão broadcast, và giảm lợng thông tin broadcast mà mỗi nút cuối phải xử lý )
+Sự lựa chọn định tuyến thông minh + Tăng tính bảo mật
+ Lọc giao thức
+ Yên tâm trong việc tạo các link dự bị
Giá phải trả cho việc định tuyến qua chuyển mạch là : + Có thêm hoạt động
+ Việc định dạng thiết bị mạng phức tạp hơn
+ Phức tạp thêm toàn bộ việc quản lý ( sự liên hệ phụ thuộc của các thiết bị mạng trên các thiết bị mạng khác )
+ Việc định tuyến giao thức cụ thể
Cả VLANs và định tuyến sẽ làm việc, có thể sử dụng một sự kết hợp của các VLAn với định tuyến và thậm chí có các VLAN nhạy giao thức.
Hình 42 mô tả một thiết kế chuyển mạch phân cấp. Bảng dới đây đa ra các đặc tính chính và các đề cập quản lý của một thiết kế chuyển mạch phân câp
Các đặc tính chính +Giá dựa trên các cổng, có thể thêm vào cấu trúc
( nói chung ) 8 cổng. Có thể xếp chồng nhiều chuyển mạch và mở rộng các cổng với các hub + Gần nh không phải định dạng để hoạt động. Trợ giúp nhiều ngời dùng.
+ Giải pháp tốt để giúp “ đánh bại” giải pháp dựa trên router với khả năng hoạt động tốt hơn
+ Xem xét việc mua một số chuyển mạch cốt lõi có bộ phận định tuyến
Về quản lý + Một vài Ethernet LAN ( một trên mỗi công
chuyển mạch) mỗi LAN có riêng vùng xung đột góp vào toàn mạng trở thành một vùng broadcast. Biện pháp này dễ bị một cơn bão broadcast làm mạng ngừng hoạt động
+Chìa khoá để hiện thị tần suất lỗi, xung đột, và mức tận dụng theo các cổng
+ Hiển thị các cơn bão broadcast và lặp
+ ở quy mô mạng này, sự truy cập xa nên dùng router ra. Không dùng modem
+ Hiển thị các số thống kê RMON và mức tận dụng ở mỗi cổng. Xác định những cổng bị quá tải + Cần mở rộng dần tốc độ dòng. Ví dụ, đặt các kết nối quan trọng 100Mbps sâu trong mạng, chia sẻ các tài nguyên nh data base server, 10 Mbps ra cho các nút cuối hoặc hub, chia sẻ 10Mbps từ các hub ra cho các trạm
Khả năng mở rộng + Khi mở rộng cần chú ý hiện tợng truyền thông
tin broadcast chỉ trong một vùng. Cần xem xét các VLAN và router để phân đoạn
Tái sử dụng thiết bị + Dễ dàng sử dụng lại một hub hoặc chuyển mạch. Có thể di chuyền tới rìa của chuyển mạch khác để mở rộng một cổng. Không nên mở rộng quá nhiều cấp
Hình 42 : Phân cấp các chuyển mạch và hub
9.3.3 Hệ thống phân cấp các chuyển mạch và hub với các VLAN
Sự thành công của các VLAN phụ thuộc rất nhiều vào phần mềm quản lý đi kèm với các thiết bị mạng. Vì các VLAN cha đợc chuẩn hóa, sự tạo thành các VLAN thờng yêu cầu ngời thiết kế phải liên hệ với một hãng bán.
Switch A Switch B Switch C Hub Hub PC PC PC PC PC PC PC PC PC PC PC PC 100Mbps 100Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps 100Mbps 100Mbps Switch A Switch B Switch C
VLAN 2
Hình 43 : Hệ thống chuyển mạch và hub với các port - base VLAN
Hình 43 và bảng dới đây mô tả hệ thống này
Các đặc tính khoá + Mang broadcast bằng các VLAN. Hạn chế thông tin
broadcast
Quản lý + Chìa khoá để hiện thị tần suất lỗi, xung đột, và mức
tận dụng tại mỗi cảng chuyển mạch
+ Nếu việc định tuyến đợc dùng với các chuyển mạch định tuyến cẩn phải cố phân đoạn dựa trên các mẫu thông tin. Cố gắng theo luật 80/20 trong đó 80 phần trăm của thông tin đợc giữ cục bộ và không đợc tính tuyến. Luật 80/20 cũng cần yêu cầu sự định dạng VLAN
+ VLAN tạo thệm một sự logic trừu tợng trong mạng, làm khó khăn thêm cho việc giải quyết và gỡ rối các vấn đề
Khả năng mở rộng + Mở rộng tốt - có thể thêm những ngời dùng và chuyển mạch mới dễ dàng
Tái sử dụng thiết bị
+ Dễ dàng tái sử dụng một hub hoặc chuyển mạch. Có thể chuyển tới rìa của chuyển mạch khác để mở rộng
Hub Hub PC PC PC PC PC PC PC PC PC PC PC PC
một cổng chuyển mạch, nhng không nên mở rộng quá nhiều cấp
9.3.4 Back bone định tuyến :
Khi mạng phát triển, ngời thiết kế cần xem xét việc tạo ra một back bone định tuyến. Để làm thế cần có các chuyển mạch lớp 3 lớn có bộ định tuyến. Có thể chọn một FDDI ring nh một back bone định tuyến giữa các chuyển mạch lớp 3 đó, FDDI cung cấp khả năng dung lỗi và là một kỹ thuật hoàn hảo, chắc chắn. Luôn chỉ chuyển mạch khi có thể, định tuyến ở chỗ bắt buộc. Việc định tuyến yêu cầu nhiều xử lý hơn đáng kể so với chuyển mạch và có thể là chậm hơn đáng kể ( một số router tiến tiến hiện nay đã có thể chạy nhanh ). Các chuyển mạch cung cấp băng thông, các router cung cấp bảo mật, dự trù, điều khiển và sự mang broadcast.
Hình 44 mô tả một thiết kế back bone định tuyến, với các đặc tính đợc đa ra trong bảng dới đây
Các đặc tính khoá + Mang broadcast và bảo mật với
việc định tuyến qua back bone
Quản lý + Chìa khoá để hiển thị tần suất lỗi,
sung đột, và mức tận dụng của mỗi cổng chuyển mạch
+ Cố gắng phân đoạn dựa trên các mẫu thông tin - giảm thiểu các thông định tuyến. Cố gắng làm theo luật 80/20 với 80% các thông tin đợc giữ cục bộ và không định tuyến. Sử dụng vệ tinh RMON 2/ ứng dụng để xác định các mẫu thông tin.
+ Phải quản lý các mạng con, các vùng Apple Talk, và / hoặc các Netware. Phải chú trọng việc lập kế hoạch về sự thêm ngời dùng và duy
trì các bản ghi tốt của các địa chỉ. +Tơng đối nhiều kỹ thuật để hiểu và hiện thị
Mở rộng + Mở rộng tốt. Thêm bận rộn cho
mạng khi có thêm ngời dùng
Tái sử dụng thiết bị +Dễ dàng tái sử dụng một hub hay
chuyển mạch. Có thể chuyển tới rìa của chuyển mạch khác để mở rộng một cổng, nhng không nên mở rộng quá nhiều cấp. + Các router cũng có thể đổi vị trí dễ dàng hiệu quả C A B FDDI Ring
A,B,C : Layer 3 switch ( routing built - in )
Hình 44. Back bone ring hay các chuyển mạch lớp 3.
Fiber Distributed Data Interface (FDDI ) là một kỹ thuật back bone hoàn chỉnh ( bảng dới ) không giống Ethernet, FDDI cung cấp sự dung lỗi bằng cách liên kết một cặp đờng trao đổi tin. Phơng pháp này dùng hai ph- ơng tiện trao đổi riêng ( các ring sơ cấp và thứ cấp ) chạy giữa các thiết bị. FDDI đảm bảo truy cập bằng cách sử dụng một phơng pháp chuyển thẻ bài và mang sẵn phần quản lý mạng. Những đặc tính này khiến cho FDDI thích hợp tốt với ( và rất phổ biến nh ) một kỹ thuật back bone. FDDI, tuy nhiên rất đắt và phức tạp đáng kể cho việc quản lý, và vì vậy nó không đợc dùng rộng rãi cho desktop
Kỹ thuật FDDI
Chuẩn ANSI x 3 T9. 5
( các ) MIB quan trọng FDDI - SMT 73 MIB ( RFC 1512 ) tuỳ chọn SMT
MIB cho FDDI traps
Tốc độ 100 Mbps
Phơng tiện truyền Cáp quang đơn hay đa mode hoặc đôi dây xoắn
( đồng )
Độ dài đoạn 60 km cho đơn mode, 2 km cho đa mode, 100m
cho đôi dây xoắn
Độ dài khung 4500 bytes
Cấu hình vật lý Hình sao ( logic qua một vòng Ring )
9.5.3 Back bone định tuyến FDDI chung lỗi PC PC PC PC PC PC PC PC PC 10Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps 10Mbps
Hình 45 : Vòng back bone với sự dung lỗi FDDI
( dual homing ), trong đó Ring ( path A ) và Ring ( path B ) cùng nằm trên một cáp vật lý. Chúng đợc biểu diễn tách biệt để dễ hiểu.
Bằng dual homing trên back bone, mạng có thể thoát khỏi rất nhiều lỗi và vẫn hoạt động ( hình 45 ). Nếu chuyển mạch B ngừng, những PC nối thẳng với nó bị mất kết nối mạng, nhng phần còn lại của mạng vẫn hoạt động. Tơng tự nếu chuyển mạch A hoặc C ngừng, mạng vẫn hoạt động. Nếu chuyển mạch D ngừng, E trở nên online tự động bằng việc chuyển qua tới đ- ờng B, và mạng vẫn hoạt động. Mạng này có tính mềm dẻo với lỗi. Thực tế, thiết kế này thờng đợc ứng dụng bởi những tổ chức lớn nh ngân hàng nơi sự ngừng hoạt động mạng có thể gây thiệt hại nghiêm trọng.
9.3.6 Back bone chuyển mạch ATM :
Bản thiết kế LAN cuối cùng ở đây sử dụng một back bone chuyển mạch ATM lõi bằng các nhóm đợc chia các LAN thành các ELAN. Các VLAN cũng có thể đợc sử dụng. Mặc dù thiết kế này hơi đắt, nhng nó rất mạnh. Có nhiều loại back bone chuyển mạch ATM mới nổi cho băng thông
Switch A PC PC PC Switch B PC PC PC Switch C PC PC PC FDDI Ring ( path A ) A là đờng thứ cấp FDDI Ring ( path B ) B là đờng thứ cấp
lớn, khả năng mở rộng, và trợ giúp CoS/ QoS. Có thể Gigabit Ethernet sẽ đợc dùng thay cho ATM LANE back bone. Bảng dới đây và hình 46 chỉ rõ về thiết kế này.
Các đặc tính khoá + State - 0f - the - art, hoạt động rất nhanh + Sự mang theo ELAN và VLAN
Quản lý + Chìa khoá để hiện thị tần suất lỗi xung đột, và mức
sử dụng ở mỗi cổng chuyển mạch
+ Cố gắng phân đoạn dựa trên các mẫu thông tin - giảm thiểu thông tin đi xuyên các ELAN và VLAN. Cố gắng theo luật 80/20 với 80% thông tin đợc giữ cục bộ và không đợc định tuyến. Sử dụng vệ tinh RMON 2/ ứng dụng để xác định các mẫu thông tin .
+ Nhiều kỹ thuật (đặc biệt là ATM ) để hiểu và hiển thị
+Nhớ mẫu số chung nhỏ nhất ( LCD) các yêu cầu chuyển mạch MTU qua tất cả các kỹ thuật * Cho Ethernet, FDDI, và ATM LANE thì LCD là Ethernet : 64 - byte khung nhỏ nhất, 1518 - byte khung lớn nhất
Mở rộng + Mở rộng tốt thêm mức bận khi có thêm ngời dùng
Tái sử dụng thiết bị + Dễ tái sử dụng hub hoặc switch có thể chuyển tới rìa của một switch khác để mở rộng một cổng, nhng không nên mở rộng quá nhiều cấp.
+ Các chuyển mạch ATM nên đặt ở trung tâm; nhng nếu cải tiến kỹ thuật, chúng sẽ đợc rút ra rìa mạng Asynchronous Transfer Mode ( ATM ) cung cấp một phơng tiện truyền cùng lúc trợ giúp nhiều loại số liệu (multi media nh thoại, video, văn bản ) lu lợng lớn qua WAN hoặc LAN chuyển mạch back bone. Không giống các kỹ thuật LAN khác, ATM không chia sẻ phơng tiện. Hoạt động