Сети связи. Пакетная коммутация. Теория с примерами

1.

Сети связи
Пакетная коммутация
Теория с примерами
Санкт-Петербург
2025 | www.armtel.ru

2. Перечень материала

Общая теория
Модель OSI
Теория L2:
• Канальный уровень (L2);
• Виды MAC адресов;
• Принцип работы коммутаторов Ethernet;
• VLAN;
• Итоги раздела L2.
Теория L3:
• Сетевой уровень и IP;
• Манипуляции с IP адресацией;
• Деление сетей на подсети;
• Домашнее задание.
• Принцип маршрутизации
• Маршрутизация и её типы:
▪ Статическая маршрутизация;
▪ Статическая маршрутизация итоги;
Слайд 2
Слайд 2

3. Перечень материала

Динамическая маршрутизация OSPF;
▪ Необходимые настройки маршрутизаторов для работы протокола OSPF;
▪ Пример настроек маршрутизаторов;
▪ Особенности при проектировании сетей с протоколом OSPF;
▪ Динамическая маршрутизация OSPF итоги;
▪ Динамическая маршрутизация BGP;
▪ Особенности при проектировании сетей с протоколом BGP;
▪ Динамическая маршрутизация BGP итоги.
• VPN:
▪ GRE;
▪ GRE туннели итог;
▪ IPSec;
▪ IPSec туннели итог;
▪ GRE over IPSec;
▪ GRE over IPSec туннели итог.
• Мультикаст адресация;
• Мультикаст адресация итоги;
• План сети;
Слайд 3
Слайд 3

4. Перечень материала

• Документация сети;
• Документация сети итоги;
Теория L4:
• Протоколы транспортного уровня
• Протоколы транспортного уровня итоги
Modbus TCP
Дополнительно по L2:
• Виды коммутаторов;
• Стекирование коммутаторов;
• Дополнения по функциональным возможностям коммутаторов;
• Примеры агрегации портов (Link Aggregation).
Дополнительно по L3:
• Дополнения по функциональным возможностям маршрутизаторов.
L1:
• Интерфейсы Ethernet;
• Интерфейсы TDM;
• Форм факторы SFP трансиверов;
• SFP трансиверы. Оптический бюджет;
Слайд 4
Слайд 4

5. Перечень материала

• SFP трансиверы примеры;
• SFP трансиверы итоги.
Коммутационные шнуры;
Коммутационные шнуры итоги;
Оптический кросс;
Оптический кросс итоги.
Слайд 5
Слайд 5

6. Компания «Armtel»

Компания «Armtel» – ведущая отечественная, динамично
развивающаяся компания, специализирующаяся в области
разработки и производства
современных систем связи,
соответствующих передовым мировым тенденциям развития
телекоммуникаций, для предприятий промышленности самого
широкого спектра деятельности.
Слайд 6
Слайд 6

7. Сети связи – общая теория

Среди множества возможных подходов к решению задачи коммутации
абонентов в сетях выделяют два основополагающих
коммутация каналов;
коммутация пакетов.
Коммутация каналов
При коммутации каналов коммутационная сеть образует между конечными узлами непрерывный составной физический
канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных канальных участков. Условием того, что несколько
физических каналов при последовательном соединении образуют единый физический канал, является равенство скоростей
передачи данных в каждом из составляющих физических каналов. Равенство скоростей означает, что коммутаторы такой сети не
должны буферизовать передаваемые данные.
В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения,
в процессе которой и создается составной канал. И только после этого можно начинать передавать данные.
Например, если сеть, изображенная на рис. 1, работает по технологии коммутации каналов, то узел 1, чтобы передать
данные узлу 7, сначала должен передать специальный запрос на установление соединения коммутатору A, указав адрес
назначения 7. Коммутатор А должен выбрать маршрут образования составного канала, а затем передать запрос следующему
коммутатору, в данном случае E. Затем коммутатор E передает запрос коммутатору F, а тот, в свою очередь, передает запрос узлу
7. Если узел 7 принимает запрос на установление соединения, он направляет по уже установленному каналу ответ исходному
узлу, после чего составной канал считается скоммутированным, и узлы 1 и 7 могут обмениваться по нему данными.
Слайд 7
Слайд 7

8. Сети связи – общая теория

Рис. 1. Общая структура сети с коммутацией абонентов
Слайд 8
Рис. 2. Установление составного канала
Слайд 8

9. Сети связи – общая теория

Техника коммутации каналов имеет свои достоинства и недостатки.
Достоинства коммутации каналов:
• Постоянная и известная скорость передачи данных по установленному между конечными узлами каналу. Это дает
пользователю сети возможности на основе заранее произведенной оценки необходимой для качественной передачи
данных пропускной способности установить в сети канал нужной скорости;
Низкий и постоянный уровень задержки передачи данных через сеть. Это позволяет качественно передавать данные,
чувствительные к задержкам (называемые также трафиком реального времени) — голос, видео, различную
технологическую информацию;
Недостатки коммутации каналов:
Слайд 9
Отказ сети в обслуживании запроса на установление соединения. Такая ситуация может сложиться из-за того, что на
некотором участке сети соединение нужно установить вдоль канала, через который уже проходит максимально
возможное количество информационных потоков;
Нерациональное использование пропускной способности физических каналов. Та часть пропускной способности,
которая отводится составному каналу после установления соединения, предоставляется ему на все время, т.е. до тех
пор, пока соединение не будет разорвано. Однако абонентам не всегда нужна пропускная способность канала во
время соединения, например в телефонном разговоре могут быть паузы, еще более неравномерным во времени
является взаимодействие компьютеров;
Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.
Слайд 9

10. Сети связи – общая теория

Коммутация пакетов
При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сообщения разбиваются в исходном узле на
сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Напомним, что сообщением называется логически
завершенная порция данных — запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл и т.д.
Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт. Напротив, пакеты обычно
тоже могут иметь переменную длину, но в узких пределах, например от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается
заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета на узел назначения, а
также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения (рис. 3). Пакеты
транспортируются по сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от
конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге — узлу
назначения.
Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную
память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят
передачей другого пакета (рис. 4). В этом случае пакет находится некоторое время в очереди пакетов в буферной
памяти выходного порта, а когда до него дойдет очередь, он передается следующему коммутатору. Такая схема
передачи данных позволяет сглаживать пульсацию трафика на магистральных связях между коммутаторами и тем
самым наиболее эффективно использовать их для повышения пропускной способности сети в целом.
Слайд 10
Слайд 10

11. Сети связи – общая теория

Рис. 3. Разбиение сообщения на пакеты
Слайд 11
Рис. 4. Сглаживание пульсаций трафика в сети с коммутацией пакетов
Слайд 11

12. Сети связи – общая теория

Достоинства коммутации пакетов:
Высокая общая пропускная способность сети при передаче пульсирующего трафика;
Возможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами
в соответствии с реальными потребностями их трафика.
Недостатки коммутации пакетов:
Слайд 12
Неопределенность скорости передачи данных между абонентами сети, обусловленная тем, что задержки в очередях
буферов коммутаторов сети зависят от общей загрузки сети;
Переменная величина задержки пакетов данных, которая может быть достаточно продолжительной в моменты
мгновенных перегрузок сети;
Возможные потери данных из-за переполнения буферов. В настоящее время активно разрабатываются и внедряются
методы, позволяющие преодолеть указанные недостатки, которые особенно остро проявляются для чувствительного
к задержкам трафика, требующего при этом постоянной скорости передачи. Такие методы называются методами
обеспечения качества обслуживания (Quality of Service, QoS).
Слайд 12

13. Сети связи – общая теория

Сравнение коммутации каналов и коммутации пакетов
Коммутация каналов (линейка DCN)
Коммутация пакетов (линейка IPN)
Гарантированная пропускная
способность (полоса) для
взаимодействующих абонентов
Пропускная способность сети для
абонентов неизвестна, задержки
передачи носят случайный характер
Сеть может отказать абоненту в
установлении соединения
Сеть всегда готова принять данные от
абонента
Трафик реального времени передается
без задержек
Ресурсы сети используются эффективно
при передаче пульсирующего трафика
Адрес используется только на этапе
установления соединения
Адрес передается с каждым пакетом
Слайд 13
Слайд 13

14. Сети связи – Модель OSI

Модель OSI
Модель OSI (Open Systems Interconnection)
— это концептуальная модель, разработанная для
стандартизации функций сетевых систем. Она
помогает
понять
и
проектировать
сети,
обеспечивая совместимость различных сетевых
технологий и протоколов. Модель OSI часто
используется как учебный инструмент для
объяснения сетевых взаимодействий и их
структуры. Модель OSI не является протоколом
сама по себе, а скорее представляет собой
теоретическую основу, на которой базируются
многие сетевые протоколы и технологии. Она
разделяет сложные сетевые процессы на более
управляемые и понятные уровни, что облегчает
разработку, внедрение и поддержку сетевых
систем.
Для
простоты
понимания
мы
будем
рассматривать стек TCP/IP. В стеке TCP/IP
прикладной, представительный и сеансовый
уровни модели OSI объединены в один
прикладной уровень.
Слайд 14
Слайд 14

15. Сети связи – Модель OSI

При проектировании систем с использованием сетевого оборудования, согласно модели OSI, мы
имеем дело с физическим, канальным, сетевым уровнем и транспортным.
Уровень стека TCP/IP
Коммутация каналов
(линейка DCN)
Транспортный
Коммутация пакетов
(линейка IPN)
UDP, TCP
Q.931
Сетевой
Канальный
IPv4, IPv6
LAPD
Ethernet, DSL и т.д
Физический
Слайд 15
Поток E1 (AMI и HDB3)
Слайд 15

16. Сети связи – Модель OSI

Рассмотрим как происходит регистрация SIP абонента на SIP
сервере в концепции стека TCP/IP
- рамкой, соответствующего цвета, показаны границы уровня (данный уровень транспортный)
SIP абонент
Из рисунка
видно,
что
данные
вышестоящего
уровня
вкладываются
в структуру
Обработка
заголовков
канального
уровня
данных
Обработка
заголовков
транспортного
уровня
ипередача
передача
данных
Абонент
начинает
регистрацию
сервере
Процесс
Обработка
обратного
заголовков
преобразования
сетевого
уровня
импульсов
и ина
передача
в поток
данных
битов
Процесс
передачи
На физическом
уровнеуровня
поток битов,
полученных
от
канального
уровня,
преобразуются
нижестоящего
как
матрёшка.
При
этом
каждый
из
уровней
работает
сетевого
сетевой
уровень
прикладного
уровня
на
прикладной
уровень
данным
сетевого
уровня
добавляются
заголовки
канального
уровня
(появляются
данные
на
прикладном
уровне)
К данным
прикладного
уровня
добавляются
транспортного
транспортного
иОбработка
передача
потока
на
канальный
транспортный
уровень
ККЭтап
данным
транспортного
уровня
добавляются
заголовки
сетевого
уровня
передачи
данных
протокола
данных
прикладного
SIP
отзаголовки
абонента
уровня
куровень
SIP серверу
закончен
покоя
в электрические,
световыеСостояние
или электромагнитные
колебания
только
со своими заголовками
иимпульсы
не вмешивается
в данные вышестоящего
уровня
Прикладной
Сетевой
Канальный
Ethernet
Прикладной
SIP
SIP
UDP
SIP
SIP
UDP
IP
UDP
SIP
SIP
UDP
IP
IP
UDP
SIP
SIP
UDP
IP
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Ethernet
Физический
Канальный
Физический
Им п у л ь с ы
Слайд 16
SIP сервер
Процесс обмена через среду передачи
Им п у л ь с ы
Слайд 16

17. Сети связи – теория L2

Канальный уровень (L2)
Ethernet-семейство
технологий
пакетной
передачи
данных
между
устройствами
для компьютерных и промышленных сетей. Это самый распространенный протокол в мире, используемый для
построения локальных сетей (LAN) и городских сетей (MAN). Протоколы Ethernet работают на канальном и
физическом уровне стека TCP/IP, предоставляя средства для передачи данных между устройствами.
На канальном уровне в Ethernet технологии работают коммутаторы. Идентификатор устройства здесь,
это MAC-адрес. У каждого узла (компьютер, маршрутизатор, ноутбук, IP-телефон, любой Wi-Fi-клиент) есть этот
уникальный адрес, который однозначно определяет устройство в локальной сети. В теории MAC-адреса не
должны повторяться вообще. Коммутаторы нужны для возможности объединять в единую сеть множества
сетевых устройств.
Блок данных протокола Ethernet называется фрейм, кадр или PDU. Структура кадра приведена на рисунке.
MAC Header (Заголовок) — это служебная информация канального уровня. Source MAC-address (адрес
отправителя кадра) и Destination MAC-address (адрес получателя кадра). Payload — это полезная нагрузка —
данные сетевого уровня, которые вкладываются (инкапсулируются) в кадр. CRC – это контрольная сумма, или
(Сhecksum), представляет собой метод проверки целостности данных.
Слайд 17
Слайд 17

18. Сети связи – теория L2

Виды MAC адресов
1) Индивидуальный (unicast) 80:00:20:7А:3F:3E;
2) Групповой (multicast, первый бит старшего байта адреса получателя равен 1) 01:80:C2:00:00:00;
3) Широковещательный (broadcast, все 1 в адресе получателя) FF:FF:FF:FF:FF:FF.
Индивидуальный (unicast)
01 80 C2 00 00 00
Групповой (multicast)
FF FF FF FF FF FF
Широковещательный (broadcast)
Слайд 18
Слайд 18

19. Сети связи – теория L2

Принцип работы коммутаторов Ethernet
Базовая задача коммутатора объединять разные сетевые устройства в одну локальную сеть и передавать
Ethernet фреймы от одного устройства к другому руководствуясь MAC-адресами. Промышленность выпускает
коммутаторы с количеством портов от 4 и до 48 штук. К Downlink портам подключается оконечное сетевое
оборудование, а Uplink порты нужны для объединения коммутаторов между собой или подключения к
маршрутизаторам. Для подключения устройств поддерживающих стандарт PoE производятся коммутаторы с
поддержкой PoE.
На рисунках ниже представлено несколько моделей коммутаторов.
Коммутатор на 8 Downlink и 2 Uplink комбо портов
Коммутатор на 24 Downlink и 4 Uplink порта
Коммутатор на 48 Downlink и 4 Uplink порта
Слайд 19
Слайд 19

20. Сети связи – теория L2

Для возможности коммутации пакетов между своими портами у коммутатора имеется
таблица MAC- адресов. Упрощённая форма таблицы приведена ниже. Строка в таблице
обозначает соответствие MAC-адреса подключенного к коммутатору устройства и номера
порта коммутатора к которому оно подключено. Из 2 строки коммутатор понимает, что к
его порту Fa0/2 подключено устройство с MAC-адресом 00:0C:cf:52:d0:4c.
Слайд 20
№
Mac Address
Ports
1
00:02:17:31:16:b6
Fa0/1
2
00:0C:cf:52:d0:4c
Fa0/2
3
00:60:70:a5:55:03
Fa0/1
Слайд 20

21. Сети связи – теория L2

Посмотрим как коммутатор осуществляет коммутацию пакетов используя таблицу
MAC-адресов. Чтобы не загромождать презентацию в теле кадра не показано поле
полезной нагрузки (данные сетевого уровня), но нужно понимать что оно там есть.
заголовок
Source
MAC коммутатор
коммутатор
понимает,
чтоMAC
его
таблице
нет информации
информации
устройстве
MAC-адресом
00:0C:cf:52:d0:4c,
просмотрев
заголовок
Destination
MAC
коммутатор
что
в вего
таблице
нет
информации
к какому
порту
подключено
устройство
заголовок
Destination
MAC
коммутатор
понимает,
что
его
таблице
уже
имеется
информация
какому
порту
подключено
№2Просмотрев
Просмотрев
заголовок
Source
MAC
понимает,
что
вв его
таблице
нет
оо устройстве
сс MAC-адресом
00:02:17:31:16:b6,
ПКДалее
№1
принимает
пакет
и видит
в момента
заголовке
Destination
MACпонимает,
свой
адрес.
Поэтому,
он
принимает
данный
пакет
икпередаёт
данные
сетевого уровня на
После
включения
электропитания,
Состояние
на
покоя
коммутаторе
пустая
таблица
MACадресов
После
этого
ПК
№2
формирует
пакет
с
ответом.
Где
в
поле
Source
MAC
он
помещает
уже
свой
MAC-адрес
и
отправляет
данный
пакет ПК №1
ПК №1сустройство
отправляет
пакет
ПК
№2
но
коммутатор
видит,
что
данный
пакет
пришёл
с
порта
Fa0/2.
Эту
информацию
коммутатор
заносит
в
таблицу
MAC-адресов.
MAC-адресом
00:0C:cf:52:d0:4c.
Поэтому,
он
отправляет
данный
пакет
во
все
порты
кроме
того
откуда
этот
пакет
пришёл.
Это
порт
Fa0/2.
с
MAC-адресом
00:02:17:31:16:b6.
Поэтому,
он
отправляет
данный
пакет
в
порт
Fa0/1.
если при получении
пакета устройство
видит,
что MAC-адрес
получателя не
соответствует
собственному
такой пакет будет проигнорирован)
но(но
коммутатор
видит, что данный
пакет пришёл
с порта
Fa0/1. Эту информацию
коммутатор
заносит
в таблицу то
MAC-адресов.
сетевой и т.д.
Sour. MAC 00:0C:cf:52:d0:4c
00:02:17:31:16:b6
Dest. MAC 00:02:17:31:16:b6
00:0C:cf:52:d0:4c
Слайд 21
Dest. MAC 00:02:17:31:16:b6
00:0C:cf:52:d0:4c
Sour. MAC 00:0C:cf:52:d0:4c
00:02:17:31:16:b6
Dest. MAC 00:02:17:31:16:b6
00:0C:cf:52:d0:4c
№
Mac Address
Ports
1
00:02:17:31:16:b6
Fa0/1
2
00:0C:cf:52:d0:4c
Fa0/2
Sour. MAC 00:0C:cf:52:d0:4c
00:02:17:31:16:b6
Слайд 21

22. Сети связи – теория L2

Для организации непрерывной работоспособности сетей связи используется
резервирование. Ниже приведена схема резервирования типа «кольцо». Рассмотрим к
каким результатам это может привести если ПК №1 отправит широковещательный пакет .
Ниже отображается таблица MAC адресов для SW №1.
№
Mac Address
Ports
1
00:02:17:31:16:b6
Fa0/1
2
00:02:17:31:16:b6
Fa0/9
Dst. FF:FF:FF:FF:FF:FF
Dst. FF:FF:FF:FF:FF:FF
Dst. FF:FF:FF:FF:FF:FF
Dst. FF:FF:FF:FF:FF:FF
Dst. FF:FF:FF:FF:FF:FF
Dst. FF:FF:FF:FF:FF:FF
Слайд 22
Dst. FF:FF:FF:FF:FF:FF
Dst. FF:FF:FF:FF:FF:FF
В таблице появилась запись с таким же MAC
адресом, но другим портом! И так будет повторятся
до тех пор пока не заполнится вся таблица MAC
адресов. Данная ситуация называется
широковещательным штормом.
Слайд 22

23. Сети связи – теория L2

Для борьбы с петлями и широковещательными штормами на уровне L2 были
разработаны протоколы STP, RSTP, MSTP. На всех коммутаторах соединённых «кольцом»
запускается протокол STP. Затем по определённому алгоритму протокола, для разрыва
петли, выбирается на каком коммутаторе будет заблокирован порт.
При
возникновении
аварии
основном
линкеи или
на№1,
линии
порт
коммутатора
SWпо
№3
разблокируется
иFa0/10
трафик
При
аварий
нана
основных
линках
наSW
линии
передачи
трафик
отFa0/10
ПК №1STP.
до И
ПК№2
идёт
следующему
маршруту.
Сеть
вотсутствии
рабочем состоянии.
На
всех коммутаторах
SWпередачи,
№2, SW
№3
запущен
протоколом
выбрано,
что порт
от ПК №1
до№3
ПК№2
пойдётвпо
резервному маршруту.
коммутатора
SW
находится
заблокированном
состоянии.
обрыв кабеля
разблокирован
заблокирован
Слайд 23
Используя протоколы STP, RSTP и MSTP мы
избавляемся от петель, широковещательного
шторма и при этом имеем резервирование канала
передачи благодаря схеме «кольцо».
На коммутаторах уже с завода включен
протокол STP.
Слайд 23

24. Сети связи – теория L2

VLAN (802.1Q)
Ранее рассматриваемые нами схемы содержали коммутаторы и два ПК. Но в реалиях к коммутаторам подключается множество
оконечного оборудования выполняющего разный функционал.
Например:
• Принтеры;
• Компьютеры Инженерного центра;
• Почтовый сервер, другие сервера и т.д.
И если всё это оборудование подключить к коммутаторам, то все устройства будут находится в одном широковещательном
домене.
Широковещательный домен — область сети, в которой происходит обмен широковещательными сообщениями, и устройства
могут отправлять друг другу сообщения непосредственно, без участия маршрутизатора.
Такое подключение черевато следующим:
Устройства разного функционала и из разных отделов могут отправлять информацию друг другу напрямую;
Если одно из устройств будет заражено вирусом или ещё по каким-то причинам начнёт постоянно в сеть отправлять пакеты с
разными MAC-адресами, то такое поведение загрузит ЦП, ОЗУ и заполнит таблицу MAC-адресов коммутатора и это приведёт к
неработоспособности сети;
Нет возможности классифицировать и маркировать трафик (QoS).
Слайд 24
Слайд 24

25. Сети связи – теория L2

Для решения вышеупомянутых проблем и разделения широковещательного домена на отдельные
широковещательные домены была придумана технология VLAN.
VLAN (Virtual Local Area Network) — это технология, которая позволяет логически разделить физическую
сеть на несколько виртуальных сетей. Каждая из них функционирует как отдельная локальная сеть, несмотря на
то что все устройства могут физически находиться в одной и той же сети.
Внутрь фрейма (см. рисунок ниже) после Source MAC-адреса добавляется ещё одно поле, очень грубо говоря,
содержащее номер VLAN’а. Длина, выделенная для номера влана равна 12 битам, это означает, что
максимальное число вланов 4096.
Каждый коммутатор принимает теперь решение на основе этой метки-тега (или его отсутствия).
В таблицу МАС-адресов добавляется ещё столбец с номером VLAN’а и при поиске пары MAC-адрес/порт теперь
будет сравниваться тег кадра с номером VLAN’а в таблице.
Слайд 25
№
Vlan ID
Mac Address
Ports
1
2
00:02:17:31:16:b6
Fa0/1
Слайд 25

26. Сети связи – теория L2

Рассмотрим принцип работы коммутации в сети с настроенными VLAN. Ниже отображается таблица MAC адресов для SW
№1 и она уже заполнена.
В терминологии VLAN у коммутатора может быть два типа портов:
Access port — порт доступа — к нему подключаются, как правило, конечные узлы. За каждым access-портом закреплён
определённый VLAN, иногда этот параметр называют PVID. Весь трафик, приходящий на этот порт от конечного устройства,
получает метку этого влана, а исходящий уходит без метки;
Trunk port. У этого порта два основных применения — линия между двумя коммутаторами или от коммутатора к
маршрутизатору. Внутри такой линии передаётся трафик нескольких вланов. Тут трафик уже идёт с тегами, чтобы
принимающая сторона могла отличить кадры. За транковым портом закрепляется целый диапазон вланов. Кроме того,
существует native vlan. Трафик этого влана не тегируется даже в транке, по умолчанию это 1-й влан и по умолчанию он
разрешён. Вы можете переопределить эти параметры.
№
Vlan ID
Mac Address
Ports
1
2
00:02:17:31:16:b6
Fa0/1
2
2,3
00:0С:cf:AA:09:f6, 00:02:17:42:A0:b3
Fa0/10
3
3
00:0C:cf:52:d0:4c
Fa0/9
3
32
3
2
3
заблокирован
2
логическая сеть VLAN №2
(один широковещательный
домен)
логическая сеть VLAN №3
(второй широковещательный
домен)
Access port –VLAN №2
Access port – VLAN №3
3
2
Слайд 26
Trunk порт - VLAN №2 и №3
2
Слайд 26

27. Сети связи – теория L2

Какие преимущества даёт использование VLAN:
• Устройства разного функционала и из разных отделов не могут отправлять
информацию друг другу напрямую. Они разделены на логические локальные сети
(широковещательные домены), что повышает безопасность сети;
• Упрощает администрирование сети;
• Появляется возможность классифицировать и маркировать трафик (QoS), что может
привести к увеличению пропускной способности сети.
Слайд 27
Слайд 27

28. Сети связи – теория L2

Итоги раздела L2:
Слайд 28
Коммутация пакетов на канальном уровне, в технологии Ethernet, осуществляется на
основе MAC-адресов;
Для разграничения одной локальной физической сети на логические локальные сети и
внедрения классификации и маркировки трафика (QoS) используется технология VLAN
(802.1q);
Для исключения петель, при организации схемы резервирования «кольцо», «звезда»,
«смешанная» и т.д., на канальном уровне в коммутаторах используется протокол STP,
RSTP, MSTP. Но при проектировании схем с использованием STP, RSTP, MSTP нужно
учитывать что у разных вендеров может быть разное ограничение на количество
коммутаторов используемых в одном кольце;
Коммутаторы нужны для подключения оконечного сетевого оборудования и
объединения этого оборудования в локальные сети. Отличительная особенность
коммутаторов это наличие большого количества портов;
Помним, что MAC адреса подразделяются на индивидуальные (unicast), групповые
(multicast) и широковещательные (broadcast).
Слайд 28

29. Сети связи – теория L3

Сетевой уровень и IP
Сетевой уровень стека TCP/IP обеспечивает маршрутизацию данных между сетями и управление логической адресацией.
На сетевом уровне в стеке TCP/IP используется протокол IP (Internet protocol). В настоящее время существует две версии
IP: IPv4 и IPv6. Мы будем рассматривать IPv4.
На сетевом уровне работает оконечное сетевое оборудование и маршрутизаторы. Для маршрутизации IP пакетов
используются IP-адреса. Необходимо отметить существенную разницу между IP-адресом и MAC-адресом. Если MAC-адрес
устройства является уникальным и применяется для адресации физического устройства в рамках сети Ethernet, то IP-адрес – это
логический адрес, который может быть задан каждому устройству произвольно.
IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в
десятичной форме, и разделенных точками, например:
128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса.
Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а
какая к номеру узла, определяется значением маски сети.
Возможны две формы представления IP адреса и маски сети:
128.10.2.30 – IP адрес, а 255.255.255.0- маска сети;
128.10.2.30/24 где 128.10.2.30 это IP адрес, а число после символа / это та же самая маска сети, только в другом представлении.
IP-адрес каждого устройства также должен быть уникален, но только в рамках одной сети. При этом, связь между IPустройствами осуществляется только в рамках одной сети. Это означает, что первая часть IP-адреса, обозначающая номер сети,
должна у них совпадать, а вторая часть, номер хоста в сети – отличаться.
Для связи устройств из разных сетей необходим маршрутизатор.
Слайд 29
Слайд 29

30. Сети связи – теория L3

Часть адресов зарезервирована для публичного использования в глобальной сети (cети Internet), поэтому в локальных
сетях можно использовать только определенные диапазоны адресов:
• 10.0.0.0 — 10.255.255.255 с маской 255.0.0.0 или кратко 10/8 (16 777 216 IP адресов);
• 172.16.0.0 — 172.31.255.255 с маской 255.240.0.0 или кратко 172.16/12 (1 048 576 IP адресов);
• 192.168.0.0 — 192.168.255.255 с маской 255.255.0.0 или кратко 192.168/16 (65 536 IP адресов).
Таким образом, можно выделить следующие основные типы IP-адресов, используемых в локальных сетях:
• Unicast (индивидуальный). Двух сетевых интерфейсов с одинаковыми адресами быть не должно, иначе невозможно
осуществлять маршрутизацию;
• Multicast (групповой). Данные адреса находятся в диапазоне 224.0.0.0/4 и служат для пересылки пакета сразу группе сетевых
интерфейсов, даже если они расположены в разных сетях;
• Broadcast (широковещательный). Указывает на всех получателей в локальной сети. В таком адресе все биты, отведенные под
адрес интерфейса (host-id), устанавливаются в единицу. Распространение broadcast адресов ограничено границами исходной
сети (широковещательным доменом).
Существуют и другие специальные IP-адреса, которые используются в ограниченном IP-пространстве (локальная сеть) или
для технических нужд компьютера:
• 0.0.0.0 – используется при загрузке операционной системы;
• 127.0.0.1 – адреса, начинающиеся с 127 используются для тестирования стека TCP/IP на данном узле. Пакеты в сеть не
передаются (loopback);
• Диапазон 224.0.0.0/24 – зарезервирован под локальные коммуникации. Мультикастовые пакеты с такими адресами
назначения не могут выходить за пределы одного широковещательного сегмента.
Слайд 30
Слайд 30

31. Сети связи – теория L3

На рисунке ниже представлен процесс инкапсуляции транспортного уровня в сетевой, а сетевого уровня в
канальный.
Получается, что на сетевом уровне заголовки предыдущего уровня (L2) отбрасываются и обрабатываются
только заголовки сетевого уровня (L3), а заголовки вышестоящего уровня не обрабатываются (L4).
заголовок IP
(96 байт)
172.16.0.1
Source IP address
172.16.0.2
Destination IP address
(4 байта)
(4 байта)
TCP, UDP и т.д.
Payload
IP пакет
00:02:17:31:16:b6
Destination MAC Address
00:0C:cf:52:d0:4c
Source MAC address
08 00
Ether Type
MAC Header
(14 байт)
IP, ARP и т.д
Payload
00 20 20 3A
CRC Checksum
Data
(46-1500 байт)
4 байта
Ethernet Type II Frame
(64- 1518 байт)
Ethernet кадр
Слайд 31
Слайд 31

32. Сети связи – теория L3

Манипуляции с IP адресацией
Рассмотрим
как сетевые
(ПК, находится
пульты, маршрутизаторы….)
определяют всвой
какой
сети они
находятся
Чтобы определить
адресустройства
сети в которой
ПК он побитово перемножает
IP адрес
с маской
сети.и сколько ещё
Есть
два варианта
хостов
находится
с ними вопределить
этой же сети. сколько всего IP адресов доступно в сети:
1100 0000.1010 1000.0000 0001.1111 1111
Как ПК
понимает,
сетевое
устройство,
на 255.255.0.0
которое онили
отправляет
пакет, находится в его сети или нет:
Сеть
будет
из диапазона
192.168.0.0
маской
кратко
1)
Посчитать
количество
нулей
всмаске
сети
возвести
вдва
эту192.168.0.0/16.
степень
2. будут задействованы под адрес
операция
Стоит&
помнить,
чточто
при
разбиении
сети
наи подсети
IP
адреса
1) ПКВ
побитово
перемножает
IP-адрес
получателя
со своей маской;
настройках
сетевой
ПК укажем
1111
1111.1111
1111.0000
0000.0000
0000следующее:
наша
маска
сети
1111карты
1111.1111
1111.0000
0000.0000
0000этих
(16 нулей)
216не
= 65
536 IPназначаться
адресов;
самой
сети
и
широковещательный
адрес
в
этой
сети.
Два
адреса
могут
устройствам
результат
2) IP
Полученный
результат сравнивается с адресом сети;
1)
адрес – 192.168.1.255;
2)
Либо
вL3.
десятичном
представлении
из маски
255.255.255.255
вычесть используемую маску. В
и интерфейсам
1100
1000.0000
0000.0000
0000
IP MAC-адрес
адрес
сети устройствапобайтово
3) Маска
Если
они
совпадают,
то в Ethernet
кадре
будет указан
которому предназначается IP пакет;
2)
–0000.1010
255.255.0.0;
результирующей
маске
перемножить
полученное
байте +1.из(нулевые
байты в
192.168.0.0
IP адрес
сети
вдоступно
десятичном
формате
В сети
из
примера
192.168.0.0/16
нам
всего
65
536 IPв адресов
них 192.168.0.0
4)
Если
они
не совпадают,
то
в Ethernet
кадре будет побайтово
указан
MAC-адрес
шлюза. значение
3)
Шлюз
по нашего
умолчанию
– 192.168.1.1.
не
участвуют).
этоТака
IP адрес
самой
сети
и техники
192.168.255.255
этопроводятся
широковещательный
а все
остальные
534сети
мыв
как операции
у вычислительной
все операции
в IP
двоичном
коде,IPтоадрес,
наш
IP адрес и 65
маску
1010
1100.0001
0000.0000
0000.0000
0001
адрес получателя
впереведём
десятичном
представлении
172.16.0.1
255.255.255.255
– 255.255.0.0и =интерфейсам
0.0.255.255 (255+1)х(255+1)
= 65 536 IP адресов.
операция
& форму: устройствам
двоичную
можем
назначать
L3. IP адрес в сети,
Чтобы определить широковещательный
(последний)
ПК оставляет без изменения ту часть IP-адреса (сети)
1111 1111.1111
1111.0000
0000.0000
0000
маска сети0001.1111
указанная1111;
в настройках ПК
1)
IP
адрес
–
192.168.1.255
в
двоичной
форме
это
1100
0000.1010
1000.0000
Самые
маленькие
длячасти
соединения
двух
карт ПК
для
которой
биты маски подсети
сети равнытребуются
1, а в оставшейся
IP адреса все
битысетевых
устанавливаются
в 1. или маршрутизаторов
результат
2) Маска
– 255.255.0.0 в двоичной форме это 1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000 (в маске сети сначала всегда идут
Ешё пример:
1100 0000.1010
1000.0000
0000.0000
0000 IP адресIPсети
адрес
сети
(192.168.0.0)
1010 1100.0001
0000.0000
0000.0000
0000
в десятичном
представлении
(Point-to-Point).
При
подключении
двух
ПК
нам потребуется
два
IP адреса
для двух 172.16.0.0
сетевых карт и
сравнение
с
адресом
единицы,
а
потом
нули).
операция побитового
сложения
1) Посчитать
количество
нулей
в маске сети и возвести
в эту степень
2. самая маленькая маска сети
плюсом
сети
и1000.0000
широковещательный
адрес.
Поэтому
своей
сети ещё адрес
0000 0000.0000
0000.1111
1111.1111
маски
сети
1100 0000.1010
0000.0000
0000 1111 IP адресинверсия
своей сети
в десятичном
представлении 192.168.0.0
14
другая
маска
сети
1111
1111.1111
1111.1100
0000.0000
0000
(14
нулей)
2
=
16
384
IP
адресов;
результат
используемая для двух интерфейсов L3 это /30 или 255.255.255.252.
Как
видим
адреса,1100
своей
сети и1000.1111
полученной
в результате
умножения вычесть
с своей
маской,
Поэтому
0000.1010
1111 побитового
широковещательный
IP адрес
сети не совпали.
2) мы
Либо
в десятичном
представлении
из1111.1111
маски
255.255.255.255
побайтово
используемую
маску.
В
Ethernet кадр
будет отправлен
на
шлюз.перемножить побайтово полученное
192.168.255.255
широковещательный
IP адрес+1.
сети(нулевые
в десятичном
формате
результирующей
маске
значение в байте
байты
в
операции не участвуют).
255.255.255.255 – 255.255.192.0 = 0.0.63.255 (63+1)х(255+1) = 16 384 IP адресов.
Слайд 32
Слайд 32

33. Сети связи – теория L3

Деление сетей на подсети
Появилась потребность разбить сеть 172.28.0.0/14 на 4 подсети. Так как разбиение мы будем проводить в двоичной системе, то
потребуется небольшое разъяснение.
Число 4 в двоичной форме это 100. Сдвиг числа на один разряд (в двоичной системе) влево это умножение исходного числа
на 2, а сдвиг вправо это деление на 2. Поэтому сети могут делиться только на чётное количество подсетей.
В десятичной системе: умножим 4 х 2=8.
В двоичной системе: сдвигаем влево всё число и добавляем в конце ноль.
Было: 100
Стало : 1000
В десятичной системе 1000 это 8.
Запишем нашу исходную сеть и маску сети в двоичном формате:
1. IP адрес – 172.28.0.0 в двоичной форме это 1010 1100.0001 1100.0000 0000.0000 0000;
2. Маска – 255.252.0.0 в двоичной форме это 1111 1111.1111 1100.0000 0000.0000 0000.
Для того чтобы разбить сеть на подсети и посчитать количество хостов запишем друг над другом двоичное представление
существующей и искомой маски сети. А как нам получить новую маску?
Правильно.
Необходимо, как по аналогии с двоичным делением,
существующая маска: 1111 1111.1111 1100.0000 0000.0000 0000 (/14)
сдвинуть существующую маску вправо (так как мы уменьшаем
новая маска:
1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000 (/16)
сеть) на 2 разряда (один сдвиг 2, а два сдвига это 4). В отличии
от деления, в начале маски не может быть 0, а потом 1.
Поэтому два левых разряда дополняются 1.
Слайд 33
Слайд 33

34. Сети связи – теория L3

Теперь определяем границы подсетей.
Как мы помним, первый адрес это адрес сети. В подсети 172.28.0.0/16 адрес сети 172.28.0.0.
Осталось определить широковещательный адрес. Он и будет последним адресом подсети. Для этого записываем в двоичном
представлении нашу сеть и инверсию новой маски подсети и побитово их складываем:
1. IP адрес сети – 172.28.0.0 в двоичной форме это 1010 1100.0001 1100.0000 0000.0000 0000;
2. Маска – 255.255.0.0 в двоичной форме это 1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000.
операция побитового сложения (или)
результат
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Слайд 34
10101100.00011100.00000000.00000000
00000000.00000000.11111111.11111111
10101100.00011100.11111111.11111111
в десятичном формате это 172.28.255.255
Для сети 172.28.0.0/16 границы будут следующими:
Адрес сети 172.28.0.0;
Адрес первого хоста 172.28.0.1;
Адрес последнего хоста 172.28.255.254;
Широковещательный адрес 172.28.255.255;
Всего IP адресов 65 536;
IP адресов для хостов 65 534;
Следующая подсеть начинается с 172.29.0.0.
Слайд 34

35. Сети связи – теория L3

Теперь определяем границы подсети 172.29.0.0/16
Осталось определить широковещательный адрес. Он и будет последним адресом подсети. Для этого записываем в двоичном
представлении нашу сеть и инверсию новой маски подсети и побитово их складываем:
1. IP адрес сети – 172.29.0.0 в двоичной форме это 1010 1100.0001 1101.0000 0000.0000 0000;
2. Маска – 255.255.0.0 в двоичной форме это 1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000.
операция побитового сложения (или)
результат
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Слайд 35
10101100.00011101.00000000.00000000
00000000.00000000.11111111.11111111
10101100.00011101.11111111.11111111
в десятичном формате это 172.29.255.255
Для сети 172.29.0.0/16 границы будут следующими:
Адрес сети 172.29.0.0;
Адрес первого хоста 172.29.0.1;
Адрес последнего хоста 172.29.255.254;
Широковещательный адрес 172.29.255.255;
Всего IP адресов 65 536;
IP адресов для хостов 65 534;
Следующая подсеть начинается с 172.30.0.0.
Слайд 35

36. Сети связи – теория L3

Теперь определяем границы подсети 172.30.0.0/16
Осталось определить широковещательный адрес. Он и будет последним адресом подсети. Для этого записываем в двоичном
представлении нашу сеть и инверсию новой маски подсети и побитово их складываем:
1. IP адрес сети – 172.30.0.0 в двоичной форме это 1010 1100.0001 1110.0000 0000.0000 0000;
2. Маска – 255.255.0.0 в двоичной форме это 1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000.
операция побитового сложения (или)
результат
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Слайд 36
10101100.00011110.00000000.00000000
00000000.00000000.11111111.11111111
10101100.00011110.11111111.11111111
в десятичном формате это 172.30.255.255
Для сети 172.30.0.0/16 границы будут следующими:
Адрес сети 172.30.0.0;
Адрес первого хоста 172.30.0.1;
Адрес последнего хоста 172.30.255.254;
Широковещательный адрес 172.30.255.255;
Всего IP адресов 65 536;
IP адресов для хостов 65 534;
Следующая подсеть начинается с 172.31.0.0.
Слайд 36

37. Сети связи – теория L3

Теперь определяем границы подсети 172.31.0.0/16
Осталось определить широковещательный адрес. Он и будет последним адресом подсети. Для этого записываем в двоичном
представлении нашу сеть и инверсию новой маски подсети и побитово их складываем:
1. IP адрес сети – 172.31.0.0 в двоичной форме это 1010 1100.0001 1111.0000 0000.0000 0000;
2. Маска – 255.255.0.0 в двоичной форме это 1111 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000.
операция побитового сложения (или)
результат
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Слайд 37
10101100.00011111.00000000.00000000
00000000.00000000.11111111.11111111
10101100.00011111.11111111.11111111
в десятичном формате это 172.31.255.255
Для сети 172.31.0.0/16 границы будут следующими:
Адрес сети 172.31.0.0;
Адрес первого хоста 172.31.0.1;
Адрес последнего хоста 172.31.255.254;
Широковещательный адрес 172.31.255.255;
Всего IP адресов 65 536;
IP адресов для хостов 65 534;
Следующая подсеть начинается с 172.32.0.0.
Слайд 37

38. Сети связи – теория L3

На рисунке показано как мы поделили нашу исходную подсеть 172.28.0.0/14 на 4 подсети. И для примера
показано как каждая из наших 4 подсетей ещё поделена на 2 подсети.
172.28.0.0/17
172.28.0.0/16
172.28.128.0/17
172.29.0.0/17
172.29.0.0/16
172.28.0.0/14
172.29.128.0/17
172.30.0.0/17
172.30.0.0/16
172.30.128.0/17
172.31.0.0/16
172.31.0.0/17
172.31.128.0/17
Слайд 38
Слайд 38

39. Сети связи – теория L3

Домашнее задание
Рассчитаться на первый, второй и третий (отсчёт ведётся от окна)
Вариант №1
Вариант №2
Вариант №3
Поделить подсеть 100.0.50.0/24 на 8
подсетей. Все подсети записать в
формате 100.0.50.0/Х, но только для
3 подсети расписать:
• Адрес сети;
• Адрес первого хоста;
• Адрес последнего хоста;
• Широковещательный адрес;
• Количество всего IP-адресов.
(указать
уточнения,
если
они
появятся)
Поделить подсеть 10.255.253.0/26 на
8 подсетей. Все подсети записать в
формате 10.255.253.0/Х, но только
для 2 подсети расписать:
• Адрес сети;
• Адрес первого хоста;
• Адрес последнего хоста;
• Широковещательный адрес;
• Количество всего IP-адресов.
(указать уточнения, если они
появятся)
Поделить подсеть 172.32.16.0/12 на 4
подсетей. Все подсети записать в
формате 172.32.16.0/Х, но только для
4 подсети расписать:
• Адрес сети;
• Адрес первого хоста;
• Адрес последнего хоста;
• Широковещательный адрес;
• Количество всего IP-адресов.
(указать уточнения, если они
появятся)
Общее для всех вариантов
Дана подсеть 10.0.4.0/22. Надо разбить данную подсеть на 3 подсети. Одна подсеть для отдела Продаж должна
быть выделена на 254 хоста, следующая подсеть для Инженерного центра должна быть выделена на 490 хостов и
подсеть для УИП должна быть выделена на 240 хостов. Ответ записать в формате: подсеть для отдела Продаж
10.0.4.0/Х и также для оставшихся отделов.
В верхнем правом углу по QR-коду можно воспользоваться онлайн IP- калькулятором. (В дальнейшем по работе. Не для решения Д/З.)
Слайд 39
Слайд 39

40. Сети связи – теория L3

Принцип
Принципмаршрутизации
маршрутизации
Таблица
маршрутизации
ПК №1
Таблица
маршрутизации
маршрутизатора
Вэтого
Рассмотрим
процессе
маршрутизации
выполнение
процесса
участвуют
маршрутизации
две
таблицы:
на основе
команды ping:
процесс
маршрутизации
на
примере
схемы
представленной
ниже.
При
выполнении
команды
ping
на
ПК№1
№1
происходит
следующее:
При
выполнении
команды
ping
на
ПК
происходит
следующее:
После
настройки
сетевого
интерфейса
ПК
№1
в таблице
маршрутизации
До
команда
ping
выполнялась
внутри
одного
Что
при
команды
192.168.1.2
на
ПК
Что происходит
происходит
при выполнении
выполнении
команды ping
ping
192.168.1.2
наVLAN.
ПК №1:
№1:Сейчас, мы
Адрес
№
Сеть
Маска
сети попасть
Адрес вшлюза
Интерфейс
ПК Команду
понимает,
что
онПКнаходится
в добавился
одной
сети
с из
ПКновый
№3. Поэтому,
в поле
5)1)
Ethernet
кадр
доходит
добудем
№1.
Откуда
№1
узнаёт
MAC-адрес
ПК №1)
№3
и
появляются
записи
относящиеся
кping
этой
сети
:ПК
рассмотрим
случай
когда
команда
будет
отправлена
VLAN
№2
(ПК
в - №
5)
Когда
кадр
Ethernet
приходит
на
сабинтерфейс
маршрутизатора,
по
Таблица
маршрутизации.
ping
свПК
таблице
№1
наMAC-адресу
маршрутизации
ПК
№3;
означают
как
можно
ту или иную
сеть и
К№1
схеме
из
раздела
L2
элемент
маршрутизатор
R1.
Коммутаторы
сохранили
прежние
VLAN
Сеть
Маска сети
Интерфейс
1) 1)
ПК №3,
отвечая
на
команду
ping,
вотправлять
поле
IPЗаписи
адреса
получателя
IP указывает
адрес
адреса
получателя,
IPонпакета,
IP адрес ПК
(192.168.0.3);
вносит
эту
информацию
в ARP
таблицу;
1) получателя
Первая
строка
гласит,
чтоуказывается
если
в таблице
не №3
найден
маршруткадр;
до
шлюза
VLAN
№3
(ПК
№4).
и
№
VLAN,
понимает
на
какой
сабинтерфейс
(Fa0/1.2)
пришёл
1
0.0.0.0
0.0.0.0
192.168.0.1
192.168.0.2
ПК №1,
а в поле
MAC-адреса
получателя
указывает
MAC-адрес
сабинтерфейса
через
Команду
какой
ping
интерфейс;
будем
отправлять
с№3.
ПК192.168.0.1;
№1
на
ПКIP
№4.
настройки
ссети
двумя
VLAN
иуказывает
Для
того
чтобы
приступить
к разбору
принципов
маршрутизации
Просмотрев
ARP
таблицу
и не
увидев
в№2
ней
MAC-адрес
сетевой
карты
ПК
№3,
6)2)2)
Теперь
выполняется
сама
команда
ping.
ПК
№1
в
IP пакете
адрес
интересующей
то
пакет
будет
направлен
на
шлюз
Что
происходит
при
выполнении
команды
ping
192.168.1.2
на
ПК
№1:
6)
Просмотрев
IP
адрес
получателя
маршрутизатор
определяет,
с
помощью
таблицы
(Fa0/1.3) маршрутизатора;
12
2
192.168.0.0
255.255.255.0 On-link
On-link
192.168.0.1
192.168.0.0
255.255.255.0
ПК
№1ачто
отправляет
ARPсабинтерфейс
запрос
иIP
указывает,
в
поле
адреса
получателя
Ethernet
ПК
№3,
в Ethernet
кадре
его
и отправляет
кадр
ПК
№3.
2)необходимо
Вторая
строка
что
доступ
до
локальной
сети
192.168.0.0
организован
1)
Примем,
ARPвгласит,
таблица
на
ПКMAC-адрес
№1
уже
заполнена
втаблицей
ней
имеется
соответствие
маршрутизации,
какой
(Fa0/1.3)
отправить
данный
пакет;
ARP
таблица.
ARP
таблица
хранит
соответствие
IP адресов
устройств
с их MAC-адресами.
ARP192.168.0.2
таблица
настроить
адреса
на
ПК
имаршрутизации,
на
маршрутизаторе
R1.
2) 2)
Маршрутизатор,
руководствуясь
ARP
таблицей
иивсех
кадра,
широковещательный
адрес
FF:FF:FF:FF:FF:FF;
ПК
№3
принимает
кадр
Ethernet,
смотрит
в
IP
пакет,
выполняет
команду
PING
через
свой
интерфейс
192.168.0.2
и
без
участия
шлюза
(On-link);
2
2
192.168.0.1
255.255.255.255
On-link
192.168.0.1
IP
адреса
с
MAC-адресом
роутера;
7) Из
таблицы
маршрутизации
маршрутизатор
понял,
что
пакет
предназначается
для
перенаправит
кадр Ethernet в сабинтерфейс
(Fa0/1.2) VLAN №2;
3
192.168.0.2
255.255.255.255
On-link
192.168.0.2
распространяется
наКоммутатор
широковещательный
домен.
2)
ПК
№1
определяет
по
адресу
192.168.1.2
что
№4
вR1
другой
Далее
Ethernet
кадр
уходит
на
SW
№1.
На
коммутаторе
SWПК
№1
и
отправляет
кадр
Ethernet
обратно
ПК
Третья
строка
гласит,
что
адрес
192.168.0.2
является
собственным
иподсети;
пакеты
сДля
VLAN
№3;
настройки
IP
для
ПКПК
№3
внаходится
сетевых
настройках
интерфейса
мы
указываем:
№1
По
аналогии
настраиваем
оставшиеся
интерфейсы
на
№2,3 ПК №4
и
на
сабинтерфейсе
Fa0/1.3
на
маршрутизаторе
R1.
Для
настройки
IP адреса
адреса
на№1;
маршрутизаторе
в сетевых
настройках
сабинтерфейса
Fa0/1.2
мы
указываем:
3)3) сети
ПК
№1
примет
кадр
и IP
обработает
команду
ping.
2
192.168.0.255
255.255.255.255 On-link
On-link
192.168.0.1
4
192.168.0.255
255.255.255.255
192.168.0.2
3) При
Поэтому,
ПКадреса
№1
отправляет
Ethernet
кадр
наинтерфейс
Маршрутизатор.
Вкоманда
поле
адрес
8)
отправке
данных
с сабинтерфейса
(Fa0/1.3)
вТоже
заголовке
IP
пакета
IPIPадреса
пакет
отправляется
во
все порты
кроме
Fa0/1.
самое
будет
повторятся
на
ПК
принимает
пакет
Ethernet,
смотрит
в
IP
пакет
и
PING
для№1
этого
доступны
через
свой
же
(пакеты
отправляются
ARP
таблица адрес 192.168.0.2;
Таблица маршрутизации
1)
в полеуказывается
192.168.0.3;
адреса сети
указываем
192.168.0.1;
получателя
адрес
192.168.1.2
аПКв №3;
поле
IP вадреса
отправителя
и получателя
остаются
без пакет
изменений,
а№4),
вот
адреса
кадре
коммутаторах
SW
№4 и IP
SW
№3, пока
не(ПК
дойдёт
доМАС4
3
192.168.1.0
255.255.255.0
On-link
192.168.1.1
завершает
свою
работу.
сами себе);
2)
в
маске
указываем
маску
255.255.255.0;
сети
255.255.255.0.
отправителя
указывается
адрес
192.168.0.2
(ПК
№1);
меняются.
MAC-адресом
отправителя
становится
MAC-адрес
№
Сеть
Маска сети
Адрес шлюза
Интерфейс
IP
устрой-а
Mac
Address
устрой-а
4) Ethernet
ПК
№3№
увидит
вадрес
IP пакете
свой
IP что
адрес
иадрес
запрос
указать
свой MAC-адрес.
Четвёртая
строка
гласит,
192.168.0.255
является В
5
3
192.168.1.1
255.255.255.255
On-link
192.168.1.1
4) 3)
В ответном
поле
MAC-адреса
получателя
указывается
MAC-адрес
сабинтерфейса
сабинтерфейса
маршрутизатора,
а
в
MAC-адресе
получателя
указывается
MACв полеEthernet
шлюза
указываем
адрес
192.168.0.1.
кадре
ПК локальной
№3 указывает
свой
MAC-адрес;
широковещательным
для
сети
192.168.0.0
и данные пакеты
1
1
маршрутизатора,
а в поле
MAC-адреса
отправителя
№1;
адрес
ПК №4 (соответствие
IPинтерфейс
адреса ПК
№4 и его MAC-адрес
MAC-адресаПК
коммутатор
узнал
6
3
192.168.1.255 255.255.255.255
On-link
192.168.1.1
пересылаются
через
свой
192.168.0.2.
из своей ARP-таблицы);
2
2
00:02:17:42:A0:b3
IP:192.168.0.3
MAC:FF:FF:FF:FF:FF:FF
IP:192.168.0.3
00:02:17:42:A0:b3
00:02:17:31:16:b6
IP:192.168.0.2
192.168.0.3
Dst. 00:02:17:31:16:b6
Src. MAC: 00:0C:cf:BB:01:C7
Src. IP:192.168.1.2
Dst. IP:
192.168.0.2
00:0С:cf:BB:01:C7
192.168.1.2
ping запрос
192.168.1.2
192.168.0.3
ARP
Dst. 00:0С:cf:BB:01:C8
00:0С:cf:AA:09:f6
2
Src. MAC: 00:0C:cf:AA:09:f6
00:0C:cf:BB:01:C8
3
ARP
ARP таблица
таблица маршрутизатора
ПК №1
№1
ARP
таблица
ПК
№
№
IP адрес
адрес устрой-а
устрой-а
IP
Mac Address
Address устрой-а
устрой-а
Mac
11
2
192.168.0.2
192.168.0.3
192.168.0.3
192.168.1.2
192.168.0.1
00:02:17:31:16:b6
00:02:17:42:A0:b3
00:02:17:42:A0:b3
00:0C:cf:AA:09:f6
00:0C:cf:BB:01:C7
Слайд 40
Src. IP:192.168.1.2
IP:192.168.0.2
2
заблокирован
Dst. IP: 192.168.0.2
192.168.1.2
2
23
2
23
00:0С:cf:BB:01:C7
00:0С:cf:BB:01:C8
Dst. 00:0С:cf:AA:09:f6
00:02:17:31:16:b6
2
MAC:FF:FF:FF:FF:FF:FF
00:02:17:31:16:b6
Dst. MAC:00:02:17:42:A0:b3
00:02:17:31:16:b6
00:0С:сf:AA:09:f6
Src. MAC: 00:0С:сf:BB:01:C8
00:0С:сf:BB:01:C7
00:02:17:42:A0:b3
Src. MAC: 00:02:17:31:16:b6
IP:192.168.1.2
Src. IP:192.168.0.2
IP:192.168.0.3
Src. IP:192.168.0.2
IP: 192.168.0.2
Dst. IP:192.168.0.3
192.168.0.2
Dst. IP: 192.168.1.2
Слайд 40

41. Сети связи – теория L3

Маршрутизация и её типы
Маршрутизация — это процесс выбора оптимального пути для передачи
пакетов данных между узлами сети. Этот механизм помогает пакетам данных
точно и эффективно добираться до их конечного пункта назначения.
Существует два основных типа маршрутизации:
• Статическая. Администратор вручную задаёт маршруты в таблице
маршрутизации, указывая, куда направлять трафик.
• Динамическая. Маршруты добавляются автоматически с использованием
специальных протоколов маршрутизации, которые позволяют сетевым
устройствам адаптироваться к изменениям сети без участия администратора.
Слайд 41
Слайд 41

42. Сети связи – теория L3

Все протоколы динамической маршрутизации можно разделить на две большие
группы: внешние (EGP — Exterior Gateway Protocol) и внутренние (IGP — Interior Gateway
Protocol). Чтобы объяснить различия между ними, нам потребуется термин “автономная
система”. В общем смысле, автономной системой (доменом маршрутизации) называется
группа роутеров, находящихся под общим управлением.
Так вот, протоколы внутренней маршрутизации используются внутри автономной
системы, а внешние — для соединения автономных систем между собой. В свою очередь,
внутренние протоколы маршрутизации подразделяются на Distance-Vector (RIP, EIGRP)
и Link State (OSPF, IS-IS).
• Коренные различия между этими двумя видами состоят в следующем:
типе информации, которой обмениваются роутеры: таблицы маршрутизации у
Distance-Vector и таблицы топологии у Link State;
• процессе выбора лучшего маршрута;
• количестве информации о сети, которое “держит в голове” каждый роутер: DistanceVector знает только своих соседей, Link State имеет представление обо всей сети.
Слайд 42
Слайд 42

43. Сети связи – теория L3

Статическая маршрутизация
Пакеты отping
ПК №1
доходят
ПКОтветный
№2 черезпакет
маршрутизатор
№1же
без
проблем, так как сеть в которую мы
Команда
дошла
до ПКдо
№2.
проследуетRтем
маршрутом.
Рассмотрим
процесстаблицу
маршрутизации
более
детально.
Рассматривать
будем
на
схеме заполнена.
уже с двумя маршрутизаторами.
Будеммаршрутизатору.
считать что
на всех
маршрутизаторах
инём.
ПК
ARP
таблица
маршрутизации
на
маршрутизаторах.
пример
возьмём
Cisco.
хотимРассмотрим
попасть известна
Она
начинается на За
И даже
если маршрутизаторы
мы с ПК №1 или
ПК №2
отправим команду ping на интерфейс 192.168.16.2 (Fa0/2) она дойдёт до этого интерфейса.
Dst. MAC:00:0С:CF:BB:01:C7
Src. MAC: 00:02:17:31:16:b6
Src. IP:192.168.0.2
2
Dst. IP:192.168.1.2
Dst. MAC:00:0С:cf:AA:09:f6
Src. MAC: 00:0C:CF:BB:01:C7
Src. IP:192.168.0.2
Dst. IP:192.168.1.2
MAC:00:0С:CF:BB:01:C7
3Dst. MAC:00:0С:cf:AA:09:f6
00:02:17:31:16:b6
Src. MAC: 00:0C:CF:BB:01:C7
маршрутизатор R1:
MAC 00:0C:CF:BB:01:C7 - адрес сабинтерфейсов Fa0/1.2 и Fa0/1.3.
IP адрес :192.168.0.1/26 - сабинтерфейса Fa0/1.2 (VLAN №2).
IP адрес :192.168.1.1/26 - сабинтерфейса Fa0/1.3 (VLAN №3).
MAC 00:0C:CF:BF:01:C6 - адрес интерфейса Fa0/2.
IP адрес :192.168.16.1/30 - интерфейса Fa0/2.
Таблица маршрутизации маршрутизатора R1
Src. IP:192.168.0.2
Dst. IP:192.168.1.2
маршрутизатора R2:
MAC 00:0C:CF:BA:01:C7 - адрес сабинтерфейса Fa0/1.2 и Fa0/1.3.
IP адрес :192.168.0.65/26 - сабинтерфейса Fa0/1.2 (VLAN №2).
IP адрес :192.168.1.65/26 - сабинтерфейса Fa0/1.3 (VLAN №3).
MAC 00:0C:CF:BE:01:C6 - адрес интерфейса Fa0/2.
IP адрес :192.168.16.2/30 - интерфейса Fa0/2.
Таблица маршрутизации маршрутизатора R2
настройки портов маршрутизатора R2:
настройки портов маршрутизатора R1:
№ 00:0C:CF:BA:01:C7
Код
Сеть
№
Код
Сеть
Интерфейс
1) MAC
- адрес сабинтерфейса
Fa0/1.2 и Fa0/1.3; Интерфейс
1) MAC 00:0C:CF:BB:01:C7 - адрес сабинтерфейса Fa0/1.2 и Fa0/1.3;
- сабинтерфейса
Fa0/1.2
отвечающегоFastEthernet0/1.2
за обработку VLAN №2;
С
192.168.0.64/26
is directly
connected
2) 1IP адрес
- сабинтерфейса
Fa0/1.2
отвечаюwщего
за обработку VLAN №2; 2) IP1адрес :192.168.0.65/26
С :192.168.0.1/26
192.168.0.0/26
is directly
connected
FastEthernet0/1.2
3)
IP
адрес
:192.168.1.65/26
сабинтерфейса
Fa0/1.3
отвечающего
за обработку VLAN №3;
3) IP адрес :192.168.1.1/26 - сабинтерфейса Fa0/1.3 отвечающего за обработку VLAN №3;
2
С
192.168.1.0/26
is directly connected
FastEthernet0/1.3
С
192.168.16.0/30
is directly
connected
4) 3MAC 00:0C:CF:BF:01:C6
- адрес интерфейса
Fa0/2;
5) IP адрес :192.168.16.1/30 - интерфейса Fa0/2.
FastEthernet0/2
2
С
192.168.1.64/26
is directly connected
FastEthernet0/1.3
3
С
192.168.16.0/30
is directly
connected
4) MAC
00:0C:CF:BE:01:C6
- адрес интерфейса
Fa0/2;
5) IP адрес :192.168.16.2/30 - интерфейса Fa0/2.
FastEthernet0/2
directly connected - это сети, которые начинаются непосредственно на маршрутизаторе. В таблице они обозначаются буквой С – connected.
Слайд 43
Слайд 43

44. Сети связи – теория L3

Чтобы
маршрутизатор
R1
узнал
про
сеть R192.168.0.64
нам необходимо
самим
настроить
статический
Получив
пакет
от
ПК
№1,
маршрутизатор
№1 просмотрел
таблицу
иRне
найдя
ней
После
команды
ip route
в таблице
маршрутизации
появилась
дополнительная
запись
с маршрутом
вв сеть
Отправим
с ПК №1
команду
ping на
сабинтерфейс
192.168.0.65
(Fa0/1.2)маршрутизации
маршрутизатора
№2.
маршрут
в этупро
сеть.
Прописываем
ip route 198.168.0.64
255.255.255.192
192.168.16.2.
информации
сеть,
которой
принадлежит
IP адрес
192.168.0.65,
удалил
данный пакет.
192.168.0.64/26.
Данная
запись помечается
буквой
S (static-статический
маршрут).
Dst. MAC:00:0С:CF:BB:01:C7
Src. MAC: 00:02:17:31:16:b6
Src. IP:192.168.0.2
2
№
№
1
1
2
2
3
3
4
Код
Код
С
С
С
С
С
С
S
Dst. IP:192.168.0.65
MAC:00:0С:CF:BB:01:C7
Dst. MAC:00:0С:cf:AA:09:f6
00:02:17:31:16:b6
Src. MAC: 00:0C:CF:BB:01:C7
маршрутизатор R1:
MAC 00:0C:CF:BB:01:C7 - адрес сабинтерфейсов Fa0/1.2 и Fa0/1.3.
IP адрес :192.168.0.1/26 - сабинтерфейса Fa0/1.2 (VLAN №2).
IP адрес :192.168.1.1/26 - сабинтерфейса Fa0/1.3 (VLAN №3).
MAC 00:0C:CF:BF:01:C6 - адрес интерфейса Fa0/2.
IP адрес :192.168.16.1/30 - интерфейса Fa0/2.
Src. IP:192.168.0.2
маршрутизатора R2:
MAC 00:0C:CF:BA:01:C7 - адрес сабинтерфейса Fa0/1.2 и Fa0/1.3.
IP адрес :192.168.0.65/26 - сабинтерфейса Fa0/1.2 (VLAN №2).
IP адрес :192.168.1.65/26 - сабинтерфейса Fa0/1.3 (VLAN №3).
MAC 00:0C:CF:BE:01:C6 - адрес интерфейса Fa0/2.
IP адрес :192.168.16.2/30 - интерфейса Fa0/2.
Таблица маршрутизации маршрутизатора R1
Таблица маршрутизации маршрутизатора R1
192.168.0.0/26
192.168.0.0/26
192.168.1.0/26
192.168.1.0/26
192.168.16.0/30
192.168.16.0/30
192.168.0.64/26
Сеть
Сеть
is directly connected
is directly connected
is directly connected
is directly connected
is directly connected
is directly connected
via 192.168.16.2
Интерфейс
Интерфейс
FastEthernet0/1.2
FastEthernet0/1.2
FastEthernet0/1.3
FastEthernet0/1.3
FastEthernet0/2
FastEthernet0/2
IP:192.168.0.65
Dst. IP:192.168.1.2
Таблица маршрутизации маршрутизатора R2
№
Код
Сеть
Интерфейс
1
С
192.168.0.64/26
is directly connected
FastEthernet0/1.2
2
С
192.168.1.64/26
is directly connected
FastEthernet0/1.3
3
С
192.168.16.0/30
is directly connected
FastEthernet0/2
connected - маршруты
это сети, которые
непосредственно
на маршрутизаторе. В таблице они обозначаются буквой С – connected.
Sdirectly
– это статические
которыеначинаются
мы прописали
командой ip route.
Слайд 44
Слайд 44

45. Сети связи – теория L3

Чтобы
маршрутизатор
R2
узнал
про
192.168.0.0
нам
необходимо
самим
настроить
статический
Получив
пакет
от
№1,
маршрутизатор
Rсабинтерфейс
№1
просмотрел
таблицу
маршрутизации
путь
сеть
После
ipс ПК
route
в
таблице
маршрутизации
появилась
дополнительная
с нашёл
маршрутом
Просмотрев
таблицу
маршрутизации,
маршрутизатор
не
смог
найти
в запись
сеть
которой
IP
Опять команды
отправим
таблицу
ПК пакет
№1
маршрутизации,
команду
pingсеть
на
маршрутизатор
192.168.0.65
понял,
что
(Fa0/1.2)
команда
маршрутизатора
ping
принадлежит
R в№2
его
Формируя
ответный
на команду
ping,
маршрутизатор
указал
впуть
поле
получателя
IPпринадлежит
адрес
ПКи№1
маршрут
в эту
сеть.
Прописываем
ip route
198.168.0.0
192.168.0.64
ивотправил
кадр
на маршрутизатор
R №2.255.255.255.192 192.168.16.1.
192.168.0.0/26.
адрес
192.168.0.2.
Поэтому
пакет
был
уничтожен.
сабинтерйфейсу
посмотрим
произойдёт.
192.168.0.65.
192.168.0.2,
ачто
поле
отправителя
свой
IP адрес.
Dst. MAC:00:0С:CF:BB:01:C7
Src. MAC: 00:02:17:31:16:b6
Src. IP:192.168.0.2
2
Dst. IP:192.168.0.65
MAC:00:0С:CF:BB:01:C7
Dst. MAC:00:0С:СF:BE:01:C6
MAC:XX:XX:XX:ХХ:ХХ:ХХ
ХХ:ХХ:ХХ:ХХ:ХХ:ХХ
IP:192.168.0.65
Dst.
MAC:00:0С:СF:BE:01:C6
00:02:17:31:16:b6
MAC: 00:0C:CF:BF:01:C6
Src. IP:192.168.0.2
Src.Dst.
MAC:
00:0C:CF:BF:01:C6
Src.Src.
IP:192.168.0.2
Dst. IP:192.168.0.65
маршрутизатор R1:
MAC 00:0C:CF:BB:01:C7 - адрес сабинтерфейсов Fa0/1.2 и Fa0/1.3.
IP адрес :192.168.0.1/26 - сабинтерфейса Fa0/1.2 (VLAN №2).
IP адрес :192.168.1.1/26 - сабинтерфейса Fa0/1.3 (VLAN №3).
MAC 00:0C:CF:BF:01:C6 - адрес интерфейса Fa0/2.
IP адрес :192.168.16.1/30 - интерфейса Fa0/2.
маршрутизатора R2:
MAC 00:0C:CF:BA:01:C7 - адрес сабинтерфейса Fa0/1.2 и Fa0/1.3.
IP адрес :192.168.0.65/26 - сабинтерфейса Fa0/1.2 (VLAN №2).
IP адрес :192.168.1.65/26 - сабинтерфейса Fa0/1.3 (VLAN №3).
MAC 00:0C:CF:BE:01:C6 - адрес интерфейса Fa0/2.
IP адрес :192.168.16.2/30 - интерфейса Fa0/2.
Таблица маршрутизации маршрутизатора R1
№
Код
Сеть
1
С
192.168.0.0/26
is directly connected
FastEthernet0/1.2
2
С
192.168.1.0/26
is directly connected
FastEthernet0/1.3
3
С
192.168.16.0/30
is directly connected
FastEthernet0/2
4
S
192.168.0.64/26
via 192.168.16.2
Dst.IP:192.168.0.65
IP:192.168.0.2
Dst.
Интерфейс
№
№
1
1
2
2
3
3
4
Код
Код
С
С
С
С
С
С
S
Таблица маршрутизации маршрутизатора R2
Таблица маршрутизации маршрутизатора R2
192.168.0.64/26
192.168.0.64/26
192.168.1.64/26
192.168.1.64/26
192.168.16.0/30
192.168.16.0/30
192.168.0.0/26
Сеть
Сеть
is directly connected
is directly connected
is directly connected
is directly connected
is directly connected
is directly connected
via 192.168.16.1
Интерфейс
Интерфейс
FastEthernet0/1.2
FastEthernet0/1.2
FastEthernet0/1.3
FastEthernet0/1.3
FastEthernet0/2
FastEthernet0/2
S – это статические маршруты которые мы прописали командой ip route.
Слайд 45
Слайд 45

46. Сети связи – теория L3

ПКна
№1
пришёл
ответ
на
команду
ping.
Получив
пакеттаблицу
от
маршрутизатор
Rping,
№1 маршрутизатор
просмотрел
таблицу
маршрутизации
нашёл
сеть
Маршрутизатор
Rс ПК
№1
отправляет
кадр
коммутатор
SW №1.
Коммутатор
кадр
ПКпуть
Просмотрев
Опять отправим
ПК №1,
№1
маршрутизации,
команду
ping
на
маршрутизатор
сабинтерфейс
192.168.0.65
понял,
что
(Fa0/1.2)
команда
маршрутизатора
ping
принадлежит
R в№2
и его
Cформировав
ответный
пакет
наНа
команду
смотрит
IPотправляет
адрес
получателя
и№1.
по
таблице
192.168.0.64
и отправил
кадр
на маршрутизатор
R №2.
сабинтерйфейсу
посмотрим что
произойдёт.
192.168.0.65.
маршрутизации
находит
маршрут
в сеть 192.168.0.0.
И отправляет кадр на маршрутизатор R №1.
Dst.
Dst.MAC:00:02:17:31:16:b6
MAC:00:0С:CF:BB:01:C7
Src.
Src.MAC:
MAC:00:02:17:31:16:b6
00:0C:CF:BB:01:С7
2
2 Src.
Src.IP:192.168.0.2
IP:192.168.0.65
Dst.
IP:192.168.0.65
Dst.
IP:192.168.0.2
MAC:00:0С:CF:BB:01:C7
2Dst. MAC:00:0С:СF:BE:01:C6
MAC:00:0C:CF:BF:01:C6
00:0C:CF:BE:01:С6
IP:192.168.0.65
Dst.
MAC:00:0С:СF:BE:01:C6
00:02:17:31:16:b6
MAC: 00:0C:CF:BF:01:C6
Src. IP:192.168.0.2
Src.Dst.
MAC:
00:0C:CF:BF:01:C6
Src.Src.
IP:192.168.0.2
Dst. IP:192.168.0.65
маршрутизатор R1:
MAC 00:0C:CF:BB:01:C7 - адрес сабинтерфейсов Fa0/1.2 и Fa0/1.3.
IP адрес :192.168.0.1/26 - сабинтерфейса Fa0/1.2 (VLAN №2).
IP адрес :192.168.1.1/26 - сабинтерфейса Fa0/1.3 (VLAN №3).
MAC 00:0C:CF:BF:01:C6 - адрес интерфейса Fa0/2.
IP адрес :192.168.16.1/30 - интерфейса Fa0/2.
маршрутизатора R2:
MAC 00:0C:CF:BA:01:C7 - адрес сабинтерфейса Fa0/1.2 и Fa0/1.3.
IP адрес :192.168.0.65/26 - сабинтерфейса Fa0/1.2 (VLAN №2).
IP адрес :192.168.1.65/26 - сабинтерфейса Fa0/1.3 (VLAN №3).
MAC 00:0C:CF:BE:01:C6 - адрес интерфейса Fa0/2.
IP адрес :192.168.16.2/30 - интерфейса Fa0/2.
Таблица маршрутизации маршрутизатора R2
Таблица маршрутизации маршрутизатора R1
№
Код
Сеть
1
С
192.168.0.0/26
2
С
3
4
Dst.IP:192.168.0.65
IP:192.168.0.2
Dst.
Интерфейс
№
Код
is directly connected
FastEthernet0/1.2
1
С
192.168.0.64/26
is directly connected
FastEthernet0/1.2
192.168.1.0/26
is directly connected
FastEthernet0/1.3
2
С
192.168.1.64/26
is directly connected
FastEthernet0/1.3
С
192.168.16.0/30
is directly connected
FastEthernet0/2
3
С
192.168.16.0/30
is directly connected
FastEthernet0/2
S
192.168.0.64/26
via 192.168.16.2
4
S
192.168.0.0/26
via 192.168.16.1
Сеть
Интерфейс
S – это статические маршруты которые мы прописали командой ip route.
Слайд 46
Слайд 46

47. Сети связи – теория L3

Чтобы заработала маршрутизация из сети 192.168.1.0 (VLAN №3) в сеть 192.168.1.64
(VLAN №3) на маршрутизаторах R №1 и R №2 нам необходимо прописать статические
маршруты в эти сети.
Таблица маршрутизации маршрутизатора R2
Таблица маршрутизации маршрутизатора R1
№
Код
Интерфейс
№
Код
1
С
192.168.0.0/26
is directly connected
FastEthernet0/1.2
1
С
192.168.0.64/26
is directly connected
FastEthernet0/1.2
2
С
192.168.1.0/26
is directly connected
FastEthernet0/1.3
2
С
192.168.1.64/26
is directly connected
FastEthernet0/1.3
3
С
192.168.16.0/30
is directly connected
FastEthernet0/2
3
С
192.168.16.0/30
is directly connected
FastEthernet0/2
4
S
192.168.0.64/26
via 192.168.16.2
4
S
192.168.0.0/26
via 192.168.16.1
5
S
192.168.1.64/26
via 192.168.16.2
5
S
192.168.0.1/26
via 192.168.16.1
Слайд 47
Сеть
Сеть
Интерфейс
Слайд 47

48. Сети связи – теория L3

При
статической
маршрутизации
прописываем
маршруты
в разные
сети.
И
если
на участке,
между R №2 имы
R сами
№3, произойдёт
обрыв
кабеля,
то маршрутизатор
R №1 об этом не узнает и
Сейчас,
маршрут изслать
сети данные
192.168.0.0/26
в сеть
прописан
по такому маршруту
№1 Fa0/1
-> R№2
-> R №3.
будет
продолжать
на R №2.
А на192.168.0.64/26
R №2 эти пакеты
будут уничтожаться
так как Rпорт
в аварии.
Для того
чтобы сеть стала доступна по резервному маршруту необходимо прописать маршруты в сети 192.168.0.0 и 192.168.0.64 на
маршрутизаторах R №1, R №4 и R №3. При этом старые маршруты в эти сети на маршрутизаторах R №1 и К №3 нужно
удалить.
Слайд 48
Слайд 48

49. Сети связи – теория L3

Плюсы:
Статическая маршрутизация итоги
Простота настройки и диагностики. Легко реализовать и поддерживать такие маршруты, не требуя дополнительных
навыков;
Высокая надёжность. Статические маршруты не изменяются без вмешательства администратора, что гарантирует
стабильность соединения;
Полный контроль над маршрутами. Это может быть полезно в сетях с жёсткими требованиями безопасности, так как
маршруты определяются вручную и их сложнее изменить без ведома администратора;
Низкие требования к ресурсам. Для расчёта и связи маршрутов не требуются ресурсы центрального процессора;
Мгновенная готовность. Не требуется интервал для конфигурирования или подстройки.
Минусы:
Слайд 49
Сложность масштабирования. В больших сетях статическая маршрутизация может стать трудоёмкой в обслуживании. С
увеличением числа маршрутов сложность управления растёт. Например, добавление новой сети требует
создания дополнительных записей о маршрутах, что может быть сложным и привести к ошибкам;
Неустойчивость к отказам. Статическая маршрутизация не может автоматически адаптироваться к изменениям в
состоянии сети. Трафик не перенаправляется по альтернативным маршрутам, что приводит к потере связи до тех пор,
пока неисправность не будет устранена или статический маршрут не будет вручную перенастроен администратором;
Необходимость ручной настройки. Администраторы должны постоянно следить за состоянием сети и вручную вносить
изменения в маршрутизацию, что требует значительных временных затрат;
Отсутствие балансировки трафика;
Возможность возникновения петель маршрутизации.
Слайд 49

50. Сети связи – теория L3

Динамическая маршрутизация OSPF
Мы будем рассматривать принципы построения сетей с динамической маршрутизацией на примере
протоколов OSPF и BGP.
Как мы говорили ранее, OSPF относится к внутренним динамическим протоколам (IGP — Interior
Gateway Protocol) и классу Link State протоколов. Особенность Link State протоколов, что маршрутизаторы под
управлением данных протоколов обмениваются таблицами топологии и имеют представление обо всей сети.
Чтобы объяснить различия между IGP и EGP протоколами, нам потребуется термин “автономная
система”. В общем смысле, автономной системой (доменом маршрутизации) называется группа роутеров,
находящихся под общим управлением.
Слайд 50
Слайд 50

51. Сети связи – теория L3

Введём
Рассмотрим
понятие
принцип
Loopback
работы
интерфейса.
Loopback
Это
интерфейса
виртуальный
используя
интерфейс
рисунок
состояние
представленный
которого
ниже.
всегда
ЧемТеперь
нам
могут
помочь
в данном
случае
Loopback
интерфейсы.
Но
если
произойдёт
обрыв
кабеля
между
маршрутизаторами
№2
и R №3,
то сессия
SSH
для
восстановления
подключения
к маршрутизатору
RR№2,
нужно
установить
сессию
UP
(включен),
независимо
что
на
от состояния
всех
маршрутизаторах
физических
интерфейсов
настроен
только
OSPF.
на нём
ПК №1
самом
(компьютер
Мы
что
всегда
активны протокол
и(если
еслииз-за
они
анонсируются
вshutdown
OSPF
и
между
ПКпомним,
№1
и маршрутизатором
R №2
прервётся.
Прервётся
она
недоступности
порта
с IP
поПредполагаем,
SSH
протоколу
ноLoopback
уже
по IPинтерфейсы
адресу
192.168.1.9.
(команда
администратора
выключения)
сети) подключается
не выполнили).
поканала,
Данный
протоколу
SSH
к маршрутизатору
используется
для
R №2
управления
через физический
сетевым
маршрутизатор
имеет
резервирование
то интерфейс
они
будут
доступны
всегда.
адресом
192.168.1.6.
оборудованием,
порт Fa0/0
c IP адресом
а так жеSSH
192.168.1.6.
присессия
настройке
Путь
протокола
соединения
динамической
отображается
маршрутизации
красной
линией.
BGP
MPLS. когда
В данном
случае
устанавливается
через
IP адрес
192.168.255.1.
И вимомент
Ещёпорвут
одна особенность,
в качестве
IP-адреса
Loopback-интерфейса
практически
всегда
кабель
сессия SSH нечто
прервётся
такмаски
как Loopback
интерфейс
будет доступен
через резервное
выбирается
/32,
то есть 255.255.255.255
— один единственный адрес.
направление
(благодаря
OSPF).
Слайд 51
Слайд 51

52. Сети связи – теория L3

Роли маршрутизаторов при при иcпользовании протокола OSPF:
• Внутренний маршрутизатор (Internal router) – маршрутизатор, все интерфейсы
которого принадлежат одной зоне. У таких маршрутизаторов только одна база данных
состояния каналов;
• Пограничный маршрутизатор (ABR) – соединяет одну или больше зон с
магистральной зоной (Area 0) и выполняет функции шлюза для межзонального трафика.
У пограничного маршрутизатора всегда хотя бы один интерфейс принадлежит
магистральной зоне. Для каждой присоединённой зоны маршрутизатор поддерживает
отдельную базу данных состояния каналов;
• Пограничный маршрутизатор автономной системы (ASBR) – обменивается
информацией с маршрутизаторами принадлежащими другим автономным системам.
Пограничный маршрутизатор автономной системы может находится в любом месте
автономной системы.
Слайд 52
Слайд 52

53. Сети связи – теория L3

В OSPF, помимо понятия автономной системы, существует понятие зоны.
Зоны в протоколе OSPF нужны для оптимизации маршрутизации в крупных и сложных сетях. Они
позволяют разделить сеть на логические объединения узлов и сетей, что улучшает масштабируемость и
управляемость сети.
В OSPF существует следующие виды зон:
• Магистральная зона (Backbone Area, Area 0) формирует ядро сети OSPF. Через неё проходит весь
сетевой трафик, и все остальные зоны подключаются к ней;
• Стандартная зона (Normal Area). Обычная зона, которая создаётся по умолчанию. Эта зона принимает
обновления каналов, суммарные маршруты и внешние маршруты;
• Тупиковая зона (Stub Area). Тупиковая зона не принимает информацию о внешних маршрутах для
автономной системы, но принимает маршруты из других зон. В тупиковой зоне не может находиться ASBR;
• Totally stubby area. Totally stubby area не принимает информацию о внешних маршрутах для автономной
системы и маршруты из других зон. В Totally stubby area не может находиться ASBR. Cisco-proprietary тип
зоны;
• Not-so-stubby area (NSSA). Зона NSSA определяет дополнительный тип LSA – LSA type 7. В NSSA зоне
может находиться ASBR;
• Totally NSSA.
Слайд 53
Слайд 53

54. Сети связи – теория L3

Ещё раз повторим, что Area 0 формирует ядро сети OSPF. Через неё проходит
весь сетевой трафик, и все остальные зоны подключаются к ней.
ABR
ABR
ABR
ABR
ABR
Неправильное разбиение на зоны
Слайд 54
Правильное разбиение на зоны
Слайд 54

55. Сети связи – теория L3

Более подробно рассмотрим виды зон протокола OSPF. Для этого нам понадобится ввести
понятие LSA. Объявление о состоянии канала (LSA) – объявление описывает все каналы
маршрутизатора, все интерфейсы и состояние каналов.
LSA бывают следующих типов
• LSA первого типа – каждый маршрутизатор создаёт этот тип LSA чтобы рассказать о себе всей
области;
• LSA второго типа – создаются DR на броадкастовом сегменте и описывают соседей,
присоединённых к сегменту. Не покидают область;
• LSA третьего типа – создаются ABR для того, чтобы рассказать о маршрутах до соседей, полученных
из LSA первого и второго типов в одной области и передать эту информацию в другую;
• LSA четвертого типа – похожи на LSA третьего типа, используются чтобы передать маршруты до
ASBR соседям из других областей;
• LSA пятого типа – создаются на ASBR для внешних маршрутов внедренных в OSPF;
• LSA седьмого типа – создаются ASBR если он находится внутри NSSA области вместо LSA пятого
типа.
Слайд 55
Слайд 55

56. Сети связи – теория L3

Зона NSSA необходима если мы хотим иметь возможность сопряжения с другими протоколами внутри
Зона Зона
Total NSSA
1, 1,
2 и2,7.3,Перерасчёт
таблицы маршрутизации
начнётся
этой зоны.
NSSA принимает
принимаетииобрабатывает
обрабатываетLSA
LSA
4 и 7. Перерасчёт
таблицы маршрутизации
Зона
Total
Stub
принимает
и обрабатывает
только
LSAи1,сLSA
2.
Перерасчёт
таблицы
маршрутизации
Зона
Stub
принимает
и
обрабатывает
только
1,
2
и
3.
Перерасчёт
таблицы
только
если
что-то
произойдёт
с
интерфейсами
в
самой
зоне
внешними
маршрутами
с
ASBR
своей
же
начнётся только если что-то произойдёт с интерфейсами в самой, соседних зонах и с внешними
маршрутами
Зона
Начнём
Standard
рассматривать
принимает
принцип
и обрабатывает
построения
все
зонтипы
св
зоны
LSA.
Area
Изоне.
0.
тут
Данная
есть
особенность.
зона
всегда
создаётся
Если
что
начнётся
только
если
что-то
произойдёт
спо
интерфейсами
самой
На изменения
во
внешних
зоны.
На
изменения
во
внешних
маршрутах
отношению
к
автономной
системе
(изменения
на
ASBR
маршрутизации
начнётся
только
если
что-то
произойдёт
с
интерфейсами
в
самой
зоне
или
в
с ASBR своей же зоны. На изменения во внешних маршрутах по отношению к автономной системе
либо
в домене
произойдёт
OSPF.
интерфейсами
илиNSSA
внешними
маршрутами
в вдругой
зоне
то
данная
маршрутах
по
отношению
к автономной
системе
(изменения
на ASBR)
или
других
зонах,
зона
Total
других
зонах)
или
вв других
других
зонах,
зона
Total
никак
будет
реагировать.
Вавтономной
зону
Total
NSSA
на
соседних
зонах.
Нас изменения
воNSSA
внешних
маршрутах
по
отношению
системе
(изменения
на ASBR
зонах)
зона
никак не
будетнереагировать.
В зону кNSSA
на интерфейс
ABR
ВABR
домене
OSPF
может
в зону
быть
Standard
только
(LSA
одна
3, на
4
зона
5)
Area
и маршрутизаторы
0.сети
ВABR
данной
зоне
распространяются
зоны начнут
и
Stubинформация
никак
немаршрутизатора
будет
реагировать.
В зону
Total
Stub
интерфейс
маршрутизатора
маршруты
во
интерфейс
маршруты
во
внешние
и исоседние
приходить
по
(изменения
напридёт
ASBR)
Stub
никак
не
будет
реагировать.
Вбудут
зону
Stubданной
на как
интерфейс
ABR
маршрутизатора
маршруты
во зона
внешние
сети
будут
приходить
как «маршрут
по умолчанию».
По«маршрут
самой зоне
пересчитывать
создаются
все типы
свои
LSA.
таблицы
маршрутизации.
Что занимает
ресурсы
ЦПУ.
внешние
и соседние
сети
будут
приходить
как
«маршрут
по умолчанию».
умолчанию».
По
зоне
NSSAво
внешние
сети
будут
LSA 7,по
а на
ABR
LSA4,75.будет
маршрутизатора
внешние
сети
приходить
какчерез
«маршрут
умолчанию».
NSSA
внешние
сетисамой
будутмаршруты
анонсироваться
через
LSA
7, будут
а наанонсироваться
ABR
LSA 7 будет
преобразовываться
в LSA
преобразовываться в LSA 4, 5.
LSA 4,5
Слайд 56
Слайд 56

57. Сети связи – теория L3

Необходимые настройки маршрутизаторов для работы протокола OSPF :
Слайд 57
Интерфейсы, подключенные друг к другу, должны быть в одной подсети;
Командой запускается работа самого протокола OSPF;
У каждого маршрутизатора, участвующего в процессе OSPF есть
свой уникальный индентификатор — Router ID. Если вы о нём не позаботитесь, то
маршрутизатор выберет его автоматически на основе информации о подключенных интерфейсах
(выбирается высший адрес из интерфейсов, активных на момент запуска процесса OSPF). Поэтому
обычно создаётся Loopback интерфейс и именно он назначается Router ID;
Объявляем какие сети мы будем анонсировать в протокол OSPF;
Если маршрутизаторы расположены в одной зоне, то у всех в настройках указывается номер этой
зоны.
Слайд 57

58. Сети связи – теория L3

Пример настроек маршрутизаторов R №1, №2, №4, №5
Слайд 58
Слайд 58

59. Сети связи – теория L3

Особенности при проектировании сетей с протоколом OSPF:
Если есть необходимость на проектируемой сети запускать протокол OSPF, то нужно помнить о
следующих ограничениях накладываемых на количество устройств в одной зоне:
• В одной зоне OSPF рекомендуется не более 60 устройств;
• В одной зоне OSPF рекомендуется не более 500 маршрутов.
На этапе проектирования выделить пул IP-адресов для:
• Соединения маршрутизаторов P2P;
• Для Loopback интерфейсов маршрутизаторов.
Соседство по OSPF устанавливается по мультикастовым адресам (224.0.0.5 и 224.0.0.6). Поэтому,
связность между маршрутизаторами должна быть по L2 или туннелю.
Указать на структурной схеме номера зон и их типы.
Слайд 59
Слайд 59

60. Сети связи – теория L3

Динамическая маршрутизация OSPF итоги:
Плюсы:
Поддерживает аутентификацию;
Простота масштабируемости сети;
Резервирование при выходе из строя основного канала, трафик перенаправляется
по альтернативным маршрутам. Защита от возникновения петель маршрутизации;
Поддерживается балансировка трафика;
Минусы:
• Требователен к ресурсам. Для расчёта и связи маршрутов требуются ресурсы
центрального процессора;
• Настройка осложняется количеством и спецификой типов зон.
Слайд 60
Слайд 60

61. Сети связи – теория L3

Динамическая маршрутизация BGP
BGP – Border Gateway Protocol. Он призван обеспечивать передачу маршрутов между
различными сетями (автономными системами).
BGP относится к типу протоколов EGP (внешние по отношению к автономной системе
внутри организации) и классу Distance Vector протоколов. У Distance Vector протоколов,
маршрутизаторы обмениваются таблицами маршрутизации и знают только о своих соседях.
Ключевым понятием в BGP является автономная система (AS). Автономной системой
(доменом маршрутизации) называется группа роутеров, находящихся под общим
управлением.
В BGP автономная система – это не просто какая-то абстрактная вещь для
удобства. Автономные системы имеют определённую формализацию. У каждой автономной
системы есть свой номер.
Выдачей этих номеров занимаются RIR (Regional Internet Registry) или LIR (Local Internet
Registry).
Слайд 61
Слайд 61

62. Сети связи – теория L3

Диапазоны номеров автономных систем:
• 0 - 65535 (изначальный диапазон. 0 и 65535 зарезервированы.);
• 65536 - 4294967295 (новый диапазон).
Использование:
• 1 – 64495 (публичные номера);
• 64496 – 64511 (зарезервирован для использования в документации и примерах);
• 65552 – 4294967295 (публичные номера);
• 64512 – 65534 (приватные номера).
В публичных автономных системах за каждой системой ещё должен быть закреплён пул IPадресов.
В свою очередь, BGP делится на:
• IBGP необходим для передачи BGP-маршрутов внутри одной автономной системы;
• EBGP – это обычный BGP между автономными системами.
Слайд 62
Слайд 62

63. Сети связи – теория L3

На рисунке представлена схема подключения Компании А к провайдерским сетям. И на стыке между разными
автономными зонами используется протокол BGP. Данная автономная система 64512 является тупиковой зоной. При
такой организации подключения по BGP мы имеем единую точку отказа и это маршрутизатор R №2.
Слайд 63
Слайд 63

64. Сети связи – теория L3

На рисунке представлена схема подключения Компании А к провайдерским сетям. И на стыке между разными
автономными зонами используется протокол BGP. Данная автономная система 64512 является тупиковой зоной. При
такой организации подключения по BGP мы уже лишены единой точки отказа.
Когда в одной автономной зоне (64512)
появляется несколько (R №1, R №2) и более
маршрутизаторов,
связанных
с
другими
автономными зонами, то появляется нюанс. На
данных маршрутизаторах нужно запустить
протокол iBGP, чтобы они могли обмениваться
маршрутной информацией о своих смежных AS.
Так как автономная система 64512
является тупиковой, то ей нецелесообразно
выделять публичный номер AS. Гибкость
протокола BGP позволяет произвести замену
приватного номера AS на публичный. Это
можно
сделать
на
пограничном
маршрутизаторе соседней AS.
Слайд 64
Слайд 64

65. Сети связи – теория L3

Особенности при проектировании сетей с протоколом BGP:
На этапе проектирования надо запросить у заказчика или провайдера (оператора к которому
будет непосредственно подключаться пограничный/ые маршрутизаторы R №1 и R №2) номер своей
AS и номера AS с которыми будет устанавливаться соседство и пул IP-адресов для линковых сетей с
провайдером.
Для работы протокола BGP необходимо:
• Запустить на пограничном маршрутизаторе/ах протокол BGP и указать номер собственной AS;
• Присвоить Router ID для протокола BGP (помним, что это адрес Loopback интерфейса);
• Указать соседей по смежным линкам (IP-адрес и номер AS);
• Запустить трансляцию тех сетей, которые необходимо отправлять во внешний мир;
• Если у нас несколько маршрутизаторов с запушенным протоколом BGP в одной AS, то между ними
нужно запустить протокол IBGP. Связность по IBGP устанавливается через Loopback интерфейсы.
Указать на структурной схеме номера AS.
Слайд 65
Слайд 65

66. Сети связи – теория L3

Динамическая маршрутизация BGP итоги:
Плюсы:
Позволяет объединять между собой автономные системы;
Гибкий в настройках. Имеется множество атрибутов с помощью которых можно
гибко работать с трафиком (фильтровать, перенаправлять и т.д.);
Резервирование при выходе из строя основного канала, трафик перенаправляется
по альтернативным маршрутам. Защита от возникновения петель маршрутизации;
Поддерживается балансировка трафика;
Минусы:
• Сложен в настройке из-за большого количества атрибутов;
• Долго анонсируются сети (медленная реакция);
• Отсутствие возможности автоматического изучения соседей.
Слайд 66
Слайд 66

67. Сети связи – теория L3

VPN
VPN (Virtual Private Network – виртуальная частная сеть) – обобщённое название технологий,
позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой
сети.
В зависимости от применяемых протоколов и назначения, VPN может обеспечивать соединения
следующих видов: сеть-сеть и узел-сеть. Узел-сеть это подключение удаленного работника к
корпоративной сети.
Мы будем рассматривать первый вариант. У компании есть несколько филиалов в разных городах
и между филиалами нужно поднять сеть. Как это можно организовать?
Слайд 67
Слайд 67

68. Сети связи – теория L3

Для решения данной ситуации напрашиваются следующие решения:
• Собственноручно строить физический канал (Используется своя собственная физическая линия, поэтому
пропускать через неё можно что угодно без ограничений):
▪ Радио-Релейные Линии. Расстояние до нескольких десятков километров. Скорость до 600 Мб/с. Но
данное решение потребует массу согласований и мероприятий по планированию, строительству,
вводу в эксплуатацию;
▪ Оптоволокно. 1Гб/с (решения на 10 и 100 Гб/с могут стоить неоправданно дорого). Расстояние
зависит от многих факторов: от нескольких километров до сотен. Необходимы согласования по
прокладке кабеля, квалифицированный персонал для строительства и обслуживания. Для
небольших компаний есть смысл только для подключения здания не очень далеко от центрального
узла. Вообще, конечно, каждый случай индивидуален и требует расчёта.
• Арендовать канал у провайдера. В случае необходимости стабильного канала до другого города – это
самый распространённый и надёжный вариант. Провайдер может вам предоставить следующие услуги:
▪ Самый настоящий прямой кабель. Например, провайдер может дать в аренду однодва тёмных волокна из своего волоконно-оптического кабеля;
▪ L2VPN. Можно пускать в канал всё, что угодно, но в данном случае, ваш трафик пойдёт через
активное оборудование провайдера, поэтому может ограничиваться, например, по скорости. В
этом случае вся сеть провайдера для сетей компании будет как некий абстрактный гигантский
коммутатор;
Слайд 68
Слайд 68

69. Сети связи – теория L3

▪ L3VPN. В данном случае сеть провайдера – это как большой маршрутизатор с несколькими
интерфейсами. То есть стык будет происходить на сетевом уровне. На пограничных
маршрутизаторах компании с обеих сторон настраиваются IP-адреса, а вот маршрутизация в сети
провайдера – это уже головная боль провайдера. IP-адреса для точек стыка можете либо
определять вы, либо выдать провайдер – зависит от реализации и от вашей договорённости.
Ну и последний вариант: туннель через публичную сеть. Предположим, у вас есть выход в Интернет на
обеих ваших точках. Зачастую самым дешёвым способом оказывается построить туннель между этими
двумя точками. Для этого вам достаточно всего лишь иметь белые (публичные) статические адреса во
всех офисах и оборудование, на котором это реализовать.
В данном курсе мы будем рассматривать последний вариант.
И самыми распространёнными протоколами здесь являются:
GRE;
IPSec (туннельный и транспортный режимы);
GRE over IPSec.
Слайд 69
Слайд 69

70. Сети связи – теория L3

GRE (Generic Routing Encapsulation) – очень простой протокол туннелирования. Туннелирование означает,
что берутся изначальные данные вместе со служебными заголовками (как правило, это IP, но может быть и
Ethernet), упаковываются в пакет и передаются по публичной сети, словно машина едет в туннеле через горы. На
конечном узле заголовки нового пакета снимаются, а ваши данные в исходном виде продолжают своё
путешествие.
При завершения
настройкеНастройка
туннеля:
№1между R №1 и R №2
R №2
После
настроекмаршрутизатора
поднимается туннель
Создаётся туннельный интерфейс и ему присваивается IP- адрес (из своей сети);
Также, указываются IP-адреса портов, смотрящих в сторону интернета. (Destination и Source).
Tunnel0 :10.0.254.5
Настройки на R №1:
interface Tunnel0
ip address 10.0.254.5 255.255.255.252
tunnel source 100.0.0.5
tunnel destination 200.0.0.1
Слайд 70
Tunnel0 :10.0.254.6
Настройки на R №2:
interface Tunnel0
ip address 10.0.254.6 255.255.255.252
tunnel source 200.0.0.1
tunnel destination 100.0.0.5
Слайд 70

71. Сети связи – теория L3

Посмотрим что будет если мы отправим команду ping c ПК №2 СпБ на ПК №2 в Омске.
Омский маршрутизатор R №1 получив
кадр: ping дошла до ПК №2
Команда
Добавив
заголовок
и MAC адресаR маршрутизатор
в интерфейс
Fa0/0. Сетевое
в сети
Получив
кадр,
маршрутизатор
№1
понимает,отправляет
что пакеткадр
должен
быть отправлен
черезоборудование
туннель. Поэтому,
• Уберёт заголовок Ethernet;
ПК №2 отправляет кадр на маршрутизатор R №1
Интернет
на сетевом уровне
будет видеть
внешние
(белые)
IP-адреса
иа не
будет
знать про
существование
маршрутизатор
исходному
IP пакету
заголовок
протокола
GRE,заголовку
после
добавляет
новый
IP дело
заголовок
иприватных
IP адреса
• Увидев, что вдобавляет
пакете егокIP-адрес
уберёт
первый
IP заголовок
и по GRE
поймёт, что
имеет
с туннелем;
адресов
10.0.0.3
и 10.0.24.3.
данный
пакет
будетзапущен
доставлен
через сеть Интернет до маршрутизатора R №1 в Омске.
интерфейсов
смотрящих
воПоэтому
внешнюю
сеть
(на
которых
По второму
IP заголовку
увидит, что
пакет
адресован
ПК №2,туннельный
сформируетинтерфейс).
и направит кадр Ethernet ПК №2.
Eth
IP
S:100.0.0.5
D:200.0.0.1
GRE
IP
S:10.0.0.3
D:10.0.24.3
Tunnel0 :10.0.254.5
ping
Ping 10.0.24.3
Слайд 71
ping
Настройки на R №1:
interface Tunnel0
ip address 10.0.254.5 255.255.255.252
tunnel source 100.0.0.5
tunnel destination 200.0.0.1
TCP
ping
Eth
IP
S:100.0.0.5
D:200.0.0.1
GRE
IP
S:10.0.0.3
D:10.0.24.3
TCP
ping
Tunnel0 :10.0.254.6
ping
Настройки на R №2:
interface Tunnel0
ip address 10.0.254.6 255.255.255.252
tunnel source 200.0.0.1
tunnel destination 100.0.0.5
Слайд 71

72. Сети связи – теория L3

GRE туннели итог:
Плюсы:
• Легко настраивается;
• Есть возможность передавать через туннель мультикаст трафик и организовать
связность по динамическим протоколам маршрутизации (OSPF).
Минусы:
• Безопасность. Данные, инкапсулированные в GRE, передаются тем не менее в
открытом виде;
• Сложность масштабирования;
Слайд 72
Слайд 72

73. Сети связи – теория L3

Сейчас для организации шифрованного VPN-канала используются преимущественно следующие
технологии: IPSec (IP Security), OpenVPN и PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol).
Бессменным лидером, конечно, является IPSec.
IPSec – это не протокол, это стандарт, включающий в себя целых три протокола, каждый со своими
функциями:
• ESP (Encapsulating Security Payload – безопасная инкапсуляция полезной нагрузки) занимается
непосредственно шифрованием данных, а также может обеспечивать аутентификацию источника и проверку
целостности данных;
• AH (Authentication Header – заголовок аутентификации) отвечает за аутентификацию источника и проверку
целостности данных;
• IKE (Internet Key Exchange protocol – протокол обмена ключами) Используя этот протокол, участники
договариваются, какой алгоритм шифрования будет использоваться, по какому алгоритму будет производиться
(и будет ли вообще) проверка целостности, как аутентифицировать друг друга.
У IPSec есть два режима:
• Туннельный режим работы IPSec. Шифруется изначальный пакет полностью и добавляет новый заголовок IP.;
• Транспортный режим работы IPSec. Шифрует всё, что выше уровня IP, а заголовок IP оставляет без изменений.;
Оригинальный пакет шифруется
IP
S:100.0.0.5
D:200.0.0.1
IPSec
IP
S:10.0.0.3
D:10.0.24.3
Туннельный режим
Слайд 73
TCP
Полезная нагрузка
Из оригинального пакета
шифруются только данные
IP
S:10.0.0.3
D:10.0.24.3
IPSec
TCP
Полезная нагрузка
Транспортный режим
Слайд 73

74. Сети связи – теория L3

IPSec туннели итог:
Плюсы:
• Безопасность. Данные передаются в зашифрованном виде.
Минусы:
• Сложность настройки;
• Сложность масштабирования;
• Нет возможности организовать через туннель динамическую маршрутизацию по IGP
протоколам и передавать мультикаст трафик.
Слайд 74
Слайд 74

75. Сети связи – теория L3

GRE over IPSec – подразумевает, что сначала создаётся туннель GRE, а потом он шифруется
IPSec.
шифруется
IP
S:100.0.0.5
D:200.0.0.1
IPSec
GRE
IP
S:10.0.0.3
D:10.0.24.3
TCP
Полезная нагрузка
GRE over IPSec туннели итог:
Плюсы:
• Безопасность. Данные передаются в зашифрованном виде;
• Есть возможность передавать через туннель мультикаст трафик и организовать связность по
динамическим протоколам маршрутизации (OSPF).
Минусы:
• Сложность настройки;
• Сложность масштабирования.
Слайд 75
Слайд 75

76. Сети связи – теория L3

Мультикаст адресация
Варианты где может использоваться Multicast. Первое, что приходит на ум, — это телевидение (IPTV) — один
сервер-источник отправляет трафик, который хочет получать сразу много клиентов. Это и определяет сам термин —
multicast — многоадресное вещание. Возможные сценарии: аудио и видеоконференции (один говорит — все
слушают). Ещё одно применение — это служебные сообщения протоколов. Например, OSPF в своём
широковещательном домене рассылает свои сообщения на адреса 224.0.0.5 и 224.0.0.6. И обрабатывать их будут
только те узлы, на которых запущен OSPF.
Сформулируем два основных принципа мультикастовой рассылки:
• Отправитель посылает только одну копию трафика, независимо от количества получателей;
• Трафик получают только те, кто действительно заинтересован в нём.
Вспомним, что диапазон 224.0.0.0/4 выделен для мультикаст адресов. Из них диапазон 224.0.0.0/24 –
зарезервирован под локальные коммуникации. Мультикастовые пакеты с такими адресами назначения не могут
выходить за пределы одного широковещательного сегмента (L2). А диапазон 224.0.1.0/24 зарезервирован под
протоколы, которым необходимо передавать мультикаст по всей сети, то есть проходить через маршрутизаторы.
Мультикаст не привязан к какому-то конкретному протоколу. По сути, всё, что его определяет — адреса. Однако,
если говорить о его применении, то в абсолютном большинстве случаев используется именно UDP. Это легко
объясняется тем, что обычно с помощью многоадресной рассылки передаются данные, которые нужны здесь и сейчас.
Например, видео. Если кусочек кадра потеряется, и отправитель будет пытаться его послать повторно, как это
происходит в TCP, то, скорее всего, этот кусочек опоздает, и где его тогда показывать? Ровно то же самое со звуком.
Соответственно не нужно и устанавливать соединение, поэтому TCP здесь ни к чему.
Слайд 76
Слайд 76

77. Сети связи – теория L3

Рассматривать упринцип
мультикаста
будем на Пусть,
примере
IPTV.
Предположим
нас идётработы
передача
одного SD-канала.
он использует
2 Мб/с.
При использовании
мультикаст
адресации
сервер
При При
использовании
юникаст
адресации
сервер
использовании
юникаста
мы понимаем,
что при увеличении
количества клиентов
желающих
просматривать
будет отправлять
пакет. (Где вбудет
полеуменьшаться
IP-адрес
вынужден
отправлять
каждому
данный
канал,
на интерфейсе
(Fa0/0)клиенту
сервера –свой
источника, соединяющего
серверодин
и коммутатор,
IP пакета
будет 2указан
экземпляр способность
пакета. (Дляканала
ПК №1,
в поле
IP-адрес
пропускная
Ethernet.
Нагрузка
на канал будетполучателя
рассчитываться
по формуле
Мб/с хгрупповой
n = Y Мб/сIPгде n
адрес 224.2.2.4) Понимаем, что один групповой IPполучателя клиентов.
IP пакета,Вбудет
указан
адресх ПК
количество
нашем
случаеIP-2 Мб/с
2 = 4№1.
Мб/с.
адрес
224.2.2.4
это одини телеканал,
групповой
Для ПКВ реальной
№ 2, в поле
IP-адрес
получателя
IP пакета,
ситуации
от сервера
– источника
идёт трансляция
не одного
телеканала
клиентов в аразы
больше.IPадрес
224.2.2.5 это
уже другой
телеканал).
будет указан
адрес ПК №2.
)
А при IPмультикасте
нагрузка
на интерфейсе (Fa0/0) сервера
– источника
будет
зависеть
только от количества
транслируемых телеканалов, а не от количества клиентов.
Для ПК №1
Для ПК №1
Для получателя
Для получателя
Для ПК №2
Для ПК №2
Работа по юникасту
Слайд 77
Работа по мультикасту
Слайд 77

78. Сети связи – теория L3

Существует
Выше,
мы рассматривали
возможностьпростую
прописать
схемустатические
где сервер с клиентом
мультикаст
ПК №1
маршруты.
соединялись
А вот
через
обычные
коммутатор
протоколы
(L2).
маршрутизации
Но как
У PIM
трафик
протокола
неот
подходят.
сервера
есть несколько
Вообще,
достигает
чтобы
версий
клиентов,
доставить
: когдамультикаст
между Уними
от источника
сеть
L3 (см.
доесть
рисунок
получателя
ниже)?
на версий
данный
Да и откуда,
IGMP
протокола
несколько
: момент
собственно,
существует
• PIM Dense
много
будетMode
протоколов
известно,
(DM);кто
—клиент?
IGMP/MLD, MSDP, MBGP, MOSPF,
DVMRP.
• IGMPv1
(устарел);
Мы
• PIM
остановимся
Sparse Mode
на(SM);
двух из них, которые используются• в IGMPv2
настоящее
время: PIMв основном
и IGMP. С он);
помощью IGMP
(используется
конечные
• BIDIR
получатели-клиенты
PIM (концепция Many-to-Many
сообщают ближайшим
— много маршрутизаторам
о том, что хотят
получать трафик. А PIM
• IGMPv3 (поддерживает
SSM).
строит источников,
путь движения
много
мультикастового
клиентов). трафика от источника до получателей через маршрутизаторы.
PIM
Слайд 78
IGMP
Слайд 78

79. Сети связи – теория L3

Существует
диапазон
в которые
мультикастовые
IP-адреса.
Разберёмся
Естественно,специальный
почему
ни на мультикаст
одной
сетевой
без MAC-адресов,
проблем
карте, не
распространяется
может
быть отображаются
настроен
через сегмент
такой
MAC-адрес,
L2.
поэтому
он
Эти
специальные
адреса
начинаются
так:
0x01005e
и вследующий
25-й вбит
должен
быть 0. Остальные
никогда
Так какие
не будет
же MAC-адреса
в поле
Source
получателей
MAC Ethernet-кадра
подставляются
и никогда
заголовок
не попадёт
Ethernet
таблицу
таких MAC-адресов.
пакетов?
Значит
23
бита
(помним,
всего
их в МАС-адресе
48) переносятся
из IP-адреса.
такие
кадры
должны
рассылаться
как любой
Unknown Unicast
во все порты VLAN’а.
Ниже показано как происходит трансляция IP адрес — 224.2.2.4 в мак адрес MAC-адрес:
01:00:5E:02:02:04.
Dst. MAC: 01:00:5E:00:01:0b
Sr. MAC: 00:02:17:31:16:b6
Dst. MAC: 01:00:5E:00:01:0b
Sr. MAC: 00:02:17:31:16:b6
Я ничего не знаю про MAC: 01:00:5E:00:01:0b.
Буду работать по накатанной.
Разошлю во все порты кроме Fa0/0.
Слайд 79
Слайд 79

80. Сети связи – теория L3

Мультикаст адресация итоги:
• Мультикаст используется где требуется предоставлять одну копию трафика многим
клиентам (видеоконференция, групповая связь, трансляция IPTV);
• Есть возможность статической мультикаст маршрутизации;
• Стандартные протоколы маршрутизации применятся не могут. Используются
специализированные протоколы маршрутизации;
• Если на сети используется только сегмент L2 то мультикаст трафик будет
распространятся без дополнительных настроек.
Слайд 80
Слайд 80

81. Сети связи – план сети

План сети
Приблизительные действия при проектировании сетей:
• Предварительно, определив количество пользователей, необходимые интерфейсы, каналы связи,
готовится схема сети и IP-план;
• При проектировании сети следует стараться придерживаться иерархической модели сети. Сеть
разбивается на три логических уровня :
❖ Ядро сети (Core layer: высокопроизводительные устройства, главное назначение — быстрый
транспорт);
❖ Уровень распространения (Distribution layer: обеспечивает применение политик безопасности,
QoS, агрегацию и маршрутизацию в VLAN, определяет широковещательные домены);
❖ Уровень доступа (Access-layer: как правило, L2 свичи, назначение: подключение конечных
устройств, маркирование трафика для QoS, защита от колец в сети (STP) и широковещательных
штормов, обеспечение питания для PoE устройств)
• Разрабатывается документация сети:
❖ Схемы сети L1, L2, L3 в соответствии с уровнями модели OSI (Физический, канальный, сетевой);
❖ План IP-адресации или IP-план;
❖ Список VLAN;
❖ Подписи (description) интерфейсов.
Слайд 81
Слайд 81

82. Сети связи – план сети

Иерархическая модель сети
Слайд 82
Слайд 82

83. Сети связи – план сети

Упрощённое представление как настраивается интерфейс управления для
программируемого/управляемого коммутатора L2
В управляемых коммутаторах, для возможности
подключения и настройки коммутатора через
локальную сеть, создаётся виртуальный интерфейс
управления.
Этому интерфейсу задаётся собственный
IP-адрес, IP-адрес шлюза и указывается к какому
№ VLAN он относится.
Слайд 83
Слайд 83

84. Сети связи – план сети

Упрощённое представление функциональных блоков в коммутаторе L3
У коммутатора L3 порты могут работать как в режиме
маршрутизации (Fa1/0) так и в режиме коммутации (Fa0/1,
Fa0/5, Fa0/2, Fa0/10).
С помощью L2 портов происходит подключение
оконечного оборудования и организация trunk портов в
сторону смежных коммутаторов.
А для связности абонентов VLAN на сетевом уровне (L3)
создаются виртуальные SVI интерфейсы. Каждому SVI
интерфейсу назначается IP-адрес и номер VLAN который он
обслуживает.
Как мы видим из примера, что для всех ПК из VLAN
№ 100 IP-адрес SVI интерфейса является адресом шлюза.
Слайд 84
Слайд 84

85. Сети связи – план сети

Протокол - VRRP
VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) –
сетевой
протокол,
предназначенный
для
увеличения
доступности
маршрутизаторов
выполняющих роль шлюза по умолчанию.
Виртуальный маршрутизатор (Virtual Router, VR)
– абстрактный объект, которым управляет протокол
VRRP.
Выполняет
роль
маршрутизатора
по
умолчанию для компьютеров и т.д.
VRRP Master Router – VRRP – маршрутизатор,
который
отвечает
за
отправку
пакетов,
отправленных на IP-адрес, который ассоциирован с
виртуальным маршрутизатором, и за ответы на ARP
запросы, отправленные на этот адрес.
Виртуальный MAC-адрес – 0000:5E00:01xx, где
хх – номер группы VRRP.
В любой момент только один из физических
маршрутизаторов
выполняет
маршрутизацию
трафика, то есть, становится VRRP Master Router.
Слайд 85
Слайд 85

86. Сети связи – план сети

Как мы видим в данный момент мастер
роутером является левый маршрутизатор. Поэтому,
выход в сеть (L3) осуществляется через него.
Если пропадёт линк от мастер роутера до
коммутатора или мастер роутер выйдет из строя, то
функции мастера на себя возьмёт бэкап роутер.
Обмен служебной информацией по протоколу VRRP (по адресу 224.0.0.18)
Путь трафика от пользователей к шлюзу
Слайд 86
Слайд 86

87. Сети связи – план сети

Документация сети
Список VLAN
№ VLAN
VLAN name
Примечание
1
default
Не используется
2
Management
Для управления устройствами
3
Servers
Для серверной фермы
4-100
Слайд 87
Зарезервиравано
101
inzhCentr
Для пользователей инженерного центра
102
cik
Для пользователей ЦИК
103
ciir
Для пользователей ЦИИР
104
cip
Для пользователей ЦИП
105
cup
Для пользователей ЦУП
106
hr
Для пользователей отдела персонала
107
prodazhi
Для пользователей отдела продаж
108
proizvodstvo
Для пользователей отдела производства
109
logistica
Для пользователей отдела логистики
110
orgtechnika
Для оргтехники
Слайд 87

88. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
Общие по всем филиалам
IP адрес
Примечание
10.0.254.0/24
Сети туннелей
10.0.255.0/24
Loopback интерфейсы
10.0.2.0/24
Сеть Point-to-Point
VLAN
СпБ, Васильевский Остров
10.0.0.0/20
Слайд 88
10.0.0.0/24
Серверная ферма
10.0.0.1
Шлюз
10.0.0.2
WEB
10.0.0.3
Mail
10.0.0.4
File
10.0.0.5 - 10.0.0.254
Зарезервиравано
10.0.1.0/24
Управление
10.0.1.1
шлюз
3
2
Слайд 88

89. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
СпБ, Васильевский Остров
Слайд 89
IP адрес
Примечание
10.0.1.2
spb-18lyniya-asw1
10.0.1.3
spb-18lyniya-asw2
10.0.1.4
spb-18lyniya-asw3
10.0.1.5 - 10.0.1.254
Зарезервиравано
10.0.2.0/24
Сеть Point-to-Point (/30)
10.0.2.1
spb-18lyniya-gw1
10.0.2.2
spb-18lyniya-dsw1
10.0.2.5
spb-18lyniya-dsw1
10.0.2.6
spb-18lyniya-dsw2
10.0.2.9
spb-18lyniya-dsw2
10.0.2.10
spb-18lyniya-gw1
10.0.2.32 - 10.0.16.254
Зарезервиравано
10.0.3.0/24
ЦИК
VLAN
102
Слайд 89

90. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
СпБ, Васильевский Остров
Слайд 90
IP адрес
Примечание
10.0.3.1
Шлюз
10.0.3.2 - 10.0.3.254
Пул для пользователей
10.0.4.0/23
Инженерный центр
10.0.4.1
Шлюз
10.0.4.2 - 10.0.5.254
Пул для пользователей
10.0.6.0/24
ЦИИР
10.0.6.1
Шлюз
10.0.6.2 - 10.0.6.254
Пул для пользователей
10.0.7.0/24
ЦИП
10.0.7.1
Шлюз
10.0.7.2 - 10.0.7.254
Пул для пользователей
10.0.8.0/24
ЦУП
10.0.8.1
Шлюз
VLAN
101
103
104
105
Слайд 90

91. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
СпБ, Васильевский Остров
Слайд 91
IP адрес
Примечание
10.0.8.2 - 10.0.8.254
Пул для пользователей
10.0.9.0/24
Отдел персонала
10.0.9.1
Шлюз
10.0.9.2 - 10.0.9.254
Пул для пользователей
10.0.10.0/24
Отдел продаж
10.0.10.1
Шлюз
10.0.10.2 - 10.0.10.254
Пул для пользователей
10.0.11.0/24
Учебный класс
10.0.11.1
Шлюз
10.0.11.2 - 10.0.11.254
Пул для пользователей
10.0.12.0/24
Оргтехника
10.0.12.1
Шлюз
10.0.12.2 - 10.0.12.254
Пул для техники
VLAN
106
107
ХХХ
110
Слайд 91

92. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
СпБ, Васильевский Остров
IP адрес
Примечание
10.0.13.0 – 10.0.15.254
Зарезервировано на будущее
10.0.255.0/24
Loopback интерфейсы (/32)
10.0.255.0
spb-18lyniya-gw1
10.0.255.1
spb-18lyniya-dsw1
10.0.255.2
spb-18lyniya-dsw2
10.0.254.0/24
Сети туннелей (/30)
10.0.254.1
spb-18lyniya-gw1 (в Логопарк)
10.0.254.5
spb-18lyniya-gw1 (в Омск)
VLAN
Сети связи с провайдером
Слайд 92
100.0.0.1 (100.0.0.0/30)
spb-18lyniya-gw1
100.0.0.5 (100.0.0.4/30)
spb-18lyniya-gw1
Слайд 92

93. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
СпБ, Логопарк
IP адрес
Примечание
VLAN
10.0.16.0/24
Управление
2
10.0.16.1
шлюз
10.0.16.2
spb-zaporozh-asw1
10.0.16.3
spb-zaporozh-asw2
10.0.16.4 - 10.0.16.254
Зарезервиравано
10.0.2.0/24
Сеть Point-to-Point (/30)
10.0.2.13
spb-zaporozh-gw1
10.0.2.14
spb-zaporozh-dsw1
10.0.2.17
spb-zaporozh-dsw1
10.0.2.18
spb-zaporozh-dsw2
10.0.2.21
spb-zaporozh-dsw2
10.0.2.22
spb-zaporozh-gw1
10.0.16.0/21
Слайд 93
Слайд 93

94. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
СпБ, Логопарк
Слайд 94
IP адрес
Примечание
10.0.2.32 - 10.0.16.254
Зарезервиравано
10.0.17.0/24
ЦИИР
10.0.17.1
Шлюз
10.0.17.2 - 10.0.17.254
Пул для пользователей
10.0.18.0/24
ЦИП
10.0.18.1
Шлюз
10.0.18.2 - 10.0.18.254
Пул для пользователей
10.0.19.0/24
Производство
10.0.19.1
Шлюз
10.0.19.2 - 10.0.19.254
Пул для пользователей
10.0.20.0/24
Логистика
10.0.20.1
Шлюз
10.0.20.2 - 10.0.20.254
Пул для пользователей
VLAN
103
104
108
109
Слайд 94

95. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
СпБ, Логопарк
Слайд 95
IP адрес
Примечание
VLAN
10.0.21.0/24
Оргтехника
110
10.0.21.1
Шлюз
10.0.21.2 - 10.0.21.254
Пул для техники
10.0.22.0 – 10.0.23.254
Зарезервировано на будущее
10.0.255.0/24
Loopback интерфейсы (/32)
10.0.255.3
spb-zaporozh-gw1
10.0.255.4
spb-zaporozh-dsw1
10.0.255.5
spb-zaporozh-dsw2
10.0.254.0/24
Сети туннелей (/30)
10.0.254.2
spb-zaporozh-gw1 (на Васильевский остров)
10.0.254.9
spb-zaporozh-gw1 (в Омск)
Слайд 95

96. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
IP адрес
Примечание
VLAN
СпБ, Логопарк
Сети связи с провайдером
200.0.0.1 (200.0.0.0/30)
spb-zaporozh-gw1
200.0.0.5 (200.0.0.4/30)
spb-zaporozh-gw1
Омск
10.0.24.0/22
Слайд 96
10.0.2.0/24
Сеть Point-to-Point (/30)
10.0.2.25
omsk-tarskaya-gw1
10.0.2.26
omsk-tarskaya-dsw1
10.0.2.29
omsk-tarskaya-dsw1
10.0.2.30
omsk-tarskaya-gw1
10.0.2.32 - 10.0.16.254
Зарезервиравано
10.0.24.0/24
Инженерный центр
10.0.24.1
Шлюз
101
Слайд 96

97. Сети связи – план сети

Документация сети
IP план
IP адрес
Примечание
10.0.24.2 - 10.0.24.254
Пул для пользователей
10.0.25.0/24
Оргтехника
10.0.25.1
Шлюз
10.0.25.2 - 10.0.25.254
Пул для техники
10.0.26.0 – 10.0.27.254
Зарезервировано на будущее
10.0.255.0/24
Loopback интерфейсы (/32)
10.0.255.6
omsk-tarskaya-gw1
10.0.255.7
omsk-tarskaya-dsw1
10.0.254.0/24
Сети туннелей (/30)
10.0.254.6
spb-zaporozh-gw1 (на Васильевский Остров)
10.0.254.10
spb-zaporozh-gw1 (в Логопарк)
VLAN
110
Сети связи с провайдером
Слайд 97
223.0.0.1 (223.0.0.0/30)
omsk-tarskaya-gw1
223.0.0.5 (223.0.0.4/30)
omsk-tarskaya-gw1
Слайд 97

98. Сети связи – план сети

Документация сети
План подключения оборудования по портам
СпБ, Васильевский Остров
Имя устройства
Порт (Access, Trunk)
Название
spb-18lyniya-gw1
GE0/0
UpLink
GE0/1
UpLink
GE0/2
spb-18lyniya-dsw1
GE0/3
spb-18lyniya-dsw2
GE0/0
spb-18lyniya-gw1
GE0/1
spb-18lyniya-dsw2
GE0/2
spb-18lyniya-asw1
2, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 110
GE0/3
WEB
3
GE0/4
Mail
3
GE0/5
File
3
GE0/0
spb-18lyniya-gw1
GE0/1
spb-18lyniya-dsw1
GE0/2
spb-18lyniya-asw3
spb-18lyniya-dsw1
spb-18lyniya-dsw2
Слайд 98
VLAN
2, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 110
Слайд 98

99. Сети связи – план сети

Документация сети
План подключения оборудования по портам
СпБ, Васильевский Остров
Имя устройства
spb-18lyniya-asw1
spb-18lyniya-asw2
Слайд 99
Порт (Access, Trunk)
Название
VLAN
GE0/3
WEB
3
GE0/4
Mail
3
GE0/5
File
3
GE0/0
spb-18lyniya-dsw1
2, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 110
GE0/1
spb-18lyniya-asw2
2, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 110
GE0/2
Инженерный центр ПК №1
101
GE0/3
ЦУП ПК №2
105
GE0/4
Оргтехника
110
GE0/0
spb-18lyniya-asw1
2, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 110
GE0/1
spb-18lyniya-asw3
2, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 110
GE0/2
Отдел продаж ПК №3
107
GE0/3
ЦИП ПК №4
104
GE0/4
Оргтехника
110
Слайд 99

100. Сети связи – план сети

Документация сети
План подключения оборудования по портам
СпБ, Васильевский Остров
Имя устройства
Порт (Access, Trunk)
Название
VLAN
spb-18lyniya-asw3
GE0/0
spb-18lyniya-dsw2
2, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 110
GE0/1
spb-18lyniya-asw2
2, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 110
GE0/2
Служба персонала ПК №5
106
GE0/3
ЦИК ПК №6
102
GE0/4
ЦИИР ПК №7
103
GE0/5
Оргтехника
110
СпБ, Логопарк
spb-zaporozh-gw1
spb-zaporozh-dsw1
Слайд 100
GE0/0
UpLink
GE0/1
UpLink
GE0/2
spb-zaporozh-dsw1
GE0/3
spb-zaporozh-dsw2
GE0/0
spb-zaporozh-gw1
GE0/1
spb-zaporozh-dsw2
Слайд 100

101. Сети связи – план сети

Документация сети
План подключения оборудования по портам
СпБ, Логопарк
Имя устройства
spb-zaporozh-dsw2
spb-zaporozh-asw1
spb-zaporozh-asw2
Слайд 101
Порт (Access, Trunk)
Название
VLAN
GE0/2
spb-zaporozh-asw1
2, 103, 104, 108, 109
GE0/0
spb-zaporozh-gw1
GE0/1
spb-zaporozh-dsw1
GE0/2
spb-zaporozh-asw1
2, 103, 104, 108, 109
GE0/0
spb-zaporozh-dsw1
2, 103, 104, 108, 109
GE0/1
spb-zaporozh-asw2
2, 103, 104, 108, 109
GE0/2
Производство ПК №1
108
GE0/3
Логистика ПК №2
109
GE0/4
Оргтехника
110
GE0/0
spb-zaporozh-dsw2
2, 103, 104, 108, 109
GE0/1
spb-zaporozh-asw1
2, 103, 104, 108, 109
GE0/2
ЦИП ПК №3
104
GE0/3
ЦИИР ПК №4
103
Слайд 101

102. Сети связи – план сети

Документация сети
План подключения оборудования по портам
СпБ, Логопарк
Имя устройства
Порт (Access, Trunk)
Название
VLAN
GE0/4
Оргтехника
110
Омск
omsk-tarskaya-gw1
omsk-tarskaya-dsw1
Слайд 102
GE0/0
UpLink
GE0/1
UpLink
GE0/2
omsk-tarskaya-dsw1
GE0/3
omsk-tarskaya-dsw1
GE0/0
omsk-tarskaya-gw1
GE0/1
omsk-tarskaya-gw1
GE0/2
Инженерный центр ПК №1
101
GE0/3
Инженерный центр ПК №2
101
GE0/4
Инженерный центр ПК №3
101
GE0/5
Инженерный центр ПК №4
101
GE0/6
Оргтехника
110
Слайд 102

103. Сети связи – план сети

Документация сети
Схема сети L1
Слайд 103
Слайд 103

104. Сети связи – план сети

Документация сети
Схема сети L2
Слайд 104
Слайд 104

105. Сети связи – план сети

Документация сети
Схема сети L3
Слайд 105
Слайд 105

106. Сети связи – план сети

Документация сети итоги
Нужно понимать, что чем детальнее мы разработаем IP план, схемы интерфейсов (L1), схемы
VLAN (L2) и схему маршрутизации (L3), тем легче будет произвести пусконаладочные работы
инженерам ПНР. И как следствие, меньше будет вопросов к инженерам проектировщикам, ГИП
и т.д.
Если техническое задание предусматривает настройку сетевого оборудования, то лучше
уточнить у заказчика:
• пул IP адресов, подсеть для линков Point-to-Point;
• политику присвоения имён маршрутизаторам, коммутаторам, портам и виртуальным
интерфейсам;
• соответствие функционала сети закреплённой за номером VLAN;
• протоколы маршрутизации, дополнительные протоколы, политики доступа;
• типовые схемы организации узлов.
Например, у заказчика принято что IP адрес шлюза имеет первый адрес в сети ( 10.0.0.1/24), а
сервера располагаются со второго адреса и по десятый (10.0.0.2-10.0.0.10/24) и т.д.
И обязательно указываем, что не задействованные порты должны быть программно выключены.
Слайд 106
Слайд 106

107. Сети связи – L4 теория

Протоколы транспортного уровня
Протоколы транспортного уровня работают на четвёртом уровне модели OSI.
UDP (User Datagram Protocol) и TCP (Transmission Control Protocol) — два основных протокола
транспортного уровня, используемые для передачи данных.
TCP устанавливает соединение перед передачей данных, разбивает информацию на пакеты и
отправляет их через сеть. Получатель подтверждает получение каждого пакета, а если пакет теряется, TCP
просит отправить его снова. UDP не устанавливает постоянного соединения, а отправляет данные в виде
отдельных пакетов (дейтаграмм). Отправитель не ожидает подтверждения от получателя, и порядок
доставки пакетов не гарантируется.
Поэтому, TCP подходит для приложений, где важна надёжность передачи данных, например: веббраузеры, электронная почта, файловые передачи, а UDP используется в ситуациях, где скорость и низкая
задержка важнее надёжности, например: видеостриминг, онлайн-игры, голосовые вызовы.
В заголовках пакетов, протоколов TCP и UDP, есть поля порт отправителя и порт получателя.
Данные порты это программные порты, а не физические.
Программный порт — это «виртуальный разъём» в программе, через который она может
обмениваться данными с системой и другими программами. У него нет физического устройства, а есть
только число от 0 до 65 535 — оно называется адресом порта.
Слайд 107
Слайд 107

108. Сети связи – L4 теория

Порт отправителя. В этом поле указывается номер порта отправителя. Предполагается, что это
значение задаёт порт, на который при необходимости будет посылаться ответ. В противном же случае
значение должно быть равным 0. Если хостом-источником является клиент, то номер порта будет, скорее
всего, динамическим. Если источником является сервер, то его порт будет одним из «хорошо известных».
Порт получателя. Это поле обязательно и содержит порт получателя. Аналогично порту отправителя,
если хостом-получателем является клиент, то номер порта динамический, если получатель — сервер, то
это будет «хорошо известный» порт.
Рассмотрим принцип работы на примере работы браузера. Когда мы пытаемся открыть страницу сайта
используя протокол https, компьютер пытается установить сессию с сервером по протоколу TCP, где в поле
порт назначения указывается порт с номером 443, а в поле порт отправителя например 56921. Отвечая на
наш запрос сервер знает, что в поле порт назначения нужно указать номер порта нашего компьютера
56921, а в поле порт отправителя номер своего порта 443.
443 один из «хорошо известных» портов используемых на сервере (данный порт закреплён именно за
протоколом https), а 56921 это тот порт который выдала операционная система нашему компьютеру (она
нам его выдала по принципу первого свободного и данный порт будет закреплён за браузером пока
установлена TCP сессия).
Слайд 108
Слайд 108

109. Сети связи – L4 теория

Ещё один пример это работа протокола IPN в связке с multicast адресацией:
Все оконечные устройства отправляют UDP датаграммы (с порта 5004 на порт 21332) со своими
статусными сообщениями (свой номер в концепции IPN, состояние занятости или нет, MAC адрес и.д.) и
одновременно все устройства прослушивают порт 21332. Поэтому, все устройства знают номера всех
остальных устройств и их IP-адреса.
При групповом вызове устройство, совершающее вызов, отправляет UDP датаграмму с порта 5004 на
порт ХХХХ, а поверх протокола UDP работает протокол RTP, отвечающий за обработку и передачу речевого
потока. (ХХХХ может принимать значение 5022 – 5276. Порт 5022 это вызов группы с №1, 5024 это вызов
группы с №2 и так до 5276).
А как устройства понимают, что им приходит групповой вызов в котором они должны участвовать или
нет? Дело в том, что все устройства прослушивают не только порт 21332, но и все чётные порты начиная с
5022 и до 5276. После получения датаграммы на групповой порт, устройство смотрит подписано оно на эту
группу или нет. Если подписано то принимает RTP трафик и мы слышим голос, а если нет то RTP трафик не
обрабатывается.
Слайд 109
Слайд 109

110. Сети связи – L4 теория

Что можно сделать с портом:
Порт можно открыть — чтобы система знала, куда отдавать данные, пришедшие по этому
адресу;
Порт можно закрыть — чтобы данные больше не передавались. Они будут игнорироваться;
Порт можно пробросить — например, можно научить систему, что если запрос пришёл на
порт 1212 — отправить его на порт 2121;
Порты можно просканировать — перебрать все числа от 0 до 65535, чтобы посмотреть, придёт
ли с какого-нибудь из них ответ. Если придёт — на этом порте сидит какая-то программа;
Порт можно заблокировать — сказать вашему роутеру на работе или дома, чтобы все запросы
на определённый порт либо выбрасывались, либо переадресовывались;
Порт можно задать: если вы знаете, что какой-то порт у вас заблокирован, а вам жуть как надо
запустить программу — можно задать для этой программы другой порт и общаться через него.
Не все программы это поддерживают.
Слайд 110
Слайд 110

111. Сети связи – L4 теория

Протоколы транспортного уровня итоги
TCP и UDP два основных протокола транспортного уровня.
TCP:
Перед началом передачи данных устанавливает соединение;
Разбивает данные на пакеты;
Получатель подтверждает получение каждого пакета;
Если с пакетом что-то случилось, то получатель перезапрашивает данный пакет;
После передачи всех данных сессия закрывается.
UDP:
Перед началом передачи данных соединение не устанавливаетсяц;
Разбивает данные на пакеты (датаграммы);
Не ждёт подтверждения от получателя о принятых пакетах.
Сфера применения
Слайд 111
TCP используется в приложениях, где важна надёжность передачи данных:
веб-браузеры;
электронная почта;
файловые передачи.
UDP используется в ситуациях, где требуется высокая скорость и низкая задержка трафика:
Видеостриминг;
VoIP (Voice over IP);
DNS (Domain Name System).
Слайд 111

112. Сети связи – Modbus TCP

Modbus TCP
Modbus — открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре ведущий —
ведомый (client-server).
Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными
устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии
связи RS-485, RS-422, RS-232 и сети TCP/IP (Modbus TCP).
Всего существует три основных вида протокола Modbus:
• Modbus ASCII;
• Modbus RTU;
• Modbus TCP.
Краткая характеристика, данных вариаций протокола, приведена в таблице на следующем
слайде.
Слайд 112
Слайд 112

113. Сети связи – Modbus TCP

Modbus
Уровни (OSI)
Modbus ASCII
Modbus RTU
Modbus TCP
Транспортный
-
-
TCP
Сетевой
-
-
IP
Канальный
Протокол последовательного
интерфейса
Протокол последовательного
интерфейса
Ethernet
Физический
RS-232/422/485
RS-232/422/485
Особенности
Данные кодируются символами из таблицы
ASCII и передаются в шестнадцатеричном
формате.
Начало
каждого
пакета
обозначается символом двоеточия, а конец
— символами возврата каретки и переноса
строки.
Это
позволяет
использовать
протокол на линиях с большими задержками
и
оборудовании
с
менее
точными
таймерами. Имеется проверка целостности
CRC.
Данные
кодируются
в
двоичный
формат,
и
разделителем пакетов служит
временной
интервал.
Этот
протокол
критичен
к
задержкам
и
не
может
работать,
например,
на
модемных линиях.
Имеется
проверка целостности CRC.
Слайд 113
Структура пакетов схожа с Modbus
RTU, данные также кодируются в
двоичный
формат,
и
упаковываются в обычный TCPпакет, для передачи по IP-сетям.
Проверка
целостности,
используемая в Modbus RTU, не
применяется, так как TCP уже имеет
собственный механизм контроля
целостности.
Слайд 113

114. Сети связи – Modbus TCP

В этом курсе, мы будем рассматривать Modbus TCP.
Под моделью ведущий - ведомый понимается, что инициатором передачи данных может быть только
ведущий. Ведущим может выступать АРМ, центральный контроллер и т.д. Ведомыми, обычно, являются
разного плана датчики.
Логика работы протокола Modbus TCP следующая:
1) Установление соединения (соединение инициализирует ведущий);
2) Опрос ведущим ведомого (определённым набором стандартизированных команд);
3) Завершение соединения.
Так как протокол работает в связке TCP/IP, то ведущему и ведомому назначаются IP адреса.
Соединение устанавливается по протоколу TCP и определённому порту (по умолчанию это 502 порт, но
может меняться).
Modbus предназначен для работы с промышленной автоматикой, обмен данными с Modbusустройствами происходит через регистры. Они делятся на входы и выходы. Входы можно только читать, а
выходы — читать и писать. Бывают 1-битные регистры Modbus для описания дискретных входов/выходов
(Discrete Inputs и Coils) и 16-битные регистры для аналоговых входов/выходов (Input Registers и Holding
Registers).
Для работы с этими регистрами существует набор стандартизированных команд.
Слайд 114
Слайд 114

115. Сети связи – Modbus TCP

В таблице представлены наборы команд с их описанием
Типы команд Modbus TCP (кодами функций чтения и записи регистров)
Код функции
Что делает функция
Тип значения
Тип доступа
01 (0x01)
Чтение DO (дискретного вывода)
Дискретное
Чтение
02 (0x02)
Чтение DI (дискретного ввода)
Дискретное
Чтение
03 (0x03)
Чтение AO (аналогового вывода)
16 битное
Чтение
04 (0x04)
Чтение AI (аналогового ввода)
16 битное
Чтение
05 (0x05)
Запись одного DO (дискретного вывода)
Дискретное
Запись
06 (0x06)
Запись одного AO (аналогового вывода)
16 битное
Запись
15 (0x0F)
Запись нескольких DO (дискретных выводов)
Дискретное
Запись
16 (0x10)
Запись нескольких AO (аналоговых выводов)
16 битное
Запись
Слайд 115
Слайд 115

116. Сети связи – Modbus TCP

Рассмотрим принцип работы протокола Modbus TCP на примере модуля аналоговых подключений МАП (ACMIP2, ACM-IP2.1, ACM-IP3).
МАП имеет два режима работы:
• Modbus Armtelics клиент;
• Modbus Coil клиент.
Режим Modbus Armtelics клиент используется для активации воспроизведения групповых вызовов с сервера
Armtelics. Режим Coil клиент используется когда мы хотим записывать или считывать состояния портов МАП как силами
оборудования нашего производства так и силами стороннего.
Рассмотрим один из вариантов использования режима Modbus Сoil. Есть необходимость произвести сопряжение
громкоговорящего оповещения со сторонней системой по протоколу Modbus. Для этого на МАП настраивается
клавиша № 2 (для примера) на воспроизведение группового вызова с самовоспроизведением и плюсом к этому есть
возможность управлять своими выходными линиями и отправить событие.
В режиме Modbus Coil клиент МАП может работать либо только в режиме ведомого или ведущего. В режиме
ведомого МАП принимает запросы, а сам быть инициатором не может.
Для эмуляции ведущего устройства на учебном стенде, мы пользуемся программой Modbus Poll. После запуска
программы, нужно установить соединение с МАП. Для этого в меню соединения, указывается IP-адрес МАП и порт TCP
сессии № 502 и устанавливается соединение. Затем, в меню выбора команд выбирается команда 05 (запись одного
дискретного вывода), где указывается адрес клавиши № 2 (может принимать значения 20001 - 20224) которую мы
хотим активировать и значение on или off.
В нашем случае, для активации на МАП клавиши № 2, из программы мы отправим на МАП следующее сообщение
05 20002 on (где 05 – запись одного дискретного регистра, 20002 - номер клавиши на которой настроен групповой
вызов, on – активация клавиши). Для отмены воспроизведения отправим 05 20002 off.
Слайд 116
Слайд 116

117. Сети связи – дополнительно по L2

Виды коммутаторов
По функционалу коммутаторы делят:
• L2:
▪ Неуправляемые;
▪ Управляемые. Данные коммутаторы можно настраивать (подключаясь к ним по сети).
Поддерживают расширенный функционал уровня L2 (VLAN, возможны дополнительные
настройки для портов, поддержка QoS, протоколы xSTP и т.д).
• L2+ - это коммутатор второго уровня с добавленными функциями. Например, может быть
добавлена поддержка статической маршрутизации, физического объединения в стек нескольких
коммутаторов для отказоустойчивости, дополнительные функции безопасности и так далее;
• L3 - коммутатор тоже может анализировать пакеты по MAC адресам и перенаправлять кадры
между подключёнными устройствами, но, помимо пересылки Ethernet кадров, он умеет
перенаправлять трафик, основываясь на анализе IP адресов и выполнять функции внутреннего
маршрутизатора.
Слайд 117
Слайд 117

118. Сети связи – дополнительно по L2

Стекирование коммутаторов
Стекирование коммутаторов — это объединение нескольких физически отдельных
коммутаторов в единую виртуальную систему, управляемую как одно целое. Сеть воспринимает эту
систему как один большой коммутатор с суммарной пропускной способностью и количеством
портов всех входящих в стек устройств.
Методы реализации:
• Аппаратное стекирование. Коммутаторы соединяются физически через специальные кабели или
порты, предназначенные для стекирования. Это обеспечивает высокую скорость обмена
данными;
• Программное стекирование. Коммутаторы объединяются в стек с помощью программного
обеспечения. Этот метод обычно используется для объединения коммутаторов разных моделей
или производителей, хотя скорость передачи данных может быть ниже, чем при аппаратном
стекировании.
При аппаратном стекировании коммутаторы могут объединятся как специальным кабелем так и
оптическими патч-кордами через определённые порты. При объединении оптическими патчкордами имеется возможность разнести коммутаторы в пространстве.
Слайд 118
Слайд 118

119. Сети связи – дополнительно по L2

Стекирование может осуществляться по следующим схемам:
• Цепочка – коммутаторы соединяются последовательно друг за другом, но последний коммутатор
не связан с первым;
• Кольцо – коммутаторы соединяются последовательно друг за другом и последний коммутатор
связан с первым;
• Звезда – все коммутаторы соединены с одним основным.
Слайд 119
Слайд 119

120. Сети связи – дополнительно по L2

Пример стекирования с помощью специального кабеля
Слайд 120
Слайд 120

121. Сети связи – дополнительно по L2

Пример стекирования с помощью оптических патч-кордов (для стекирования в порты XGn
устанавливаются SFP трансиверы )
Слайд 121
Слайд 121

122. Сети связи – дополнительно по L2

Плюсы стекирования:
• Единый адрес управления — общий control plane;
• Появляется возможность разнести отдельные порты логического канала Port-Channel на
разные физические коммутаторы;
• Экономия uplink-портов.
Минусы стекирования:
• Сложный процесс обновления ПО на коммутаторах;
• Общий control plane;
• Сложность подбора нужных stack-кабелей.
У разных производителей могут быть свои особенности при организации стекированиия
коммутаторов. Поэтому, стоит уточнять способы стекирования на каждую модель.
Слайд 122
Слайд 122

123. Сети связи – дополнительно по L2

Дополнения по функциональным возможностям коммутаторов
Слайд 123
Layer 2 Protocol Tunneling (L2PT) – протокол туннелирования. Позволяет через уровень L3
передавать кадры L2;
Поддержка Storm Control для различного трафика (broadcast, multicast, unknown unicast).
Позволяет отслеживать уровень трафика. Если трафик broadcast, multicast, unknown unicast
превышает определённый порог (настраиваемый), то он будет отброшен;
BPDU Guard — это функция защиты протокола связующего дерева (STP) от угроз, связанных с
сообщениями BPDU. При получении сообщения BPDU от подключённого устройства, данный
порт отключается;
Функции Link Aggregation (LAG, LACP, vPC/MLAG). Это функции объединения группы физических
портов коммутатора в один логический канал Port-Channel:
▪ LAG это статическое объединение физических портов в логический Port-Channel;
▪ LACP это протокол динамического объединения группы портов в канал Port-Channel;
Отличие LACP от статического объединения в том, что Port-Channel не начнёт работать пока
не пройдёт согласование с ответным коммутатором;
▪ vPC/MLAG позволяет организовать Port-Channel между коммутатором доступа и двумя
физически разнесёнными и не объединёнными в стек коммутаторами.
Слайд 123

124. Сети связи – дополнительно по L2

Примеры агрегации портов (Link Aggregation)
Fa0/3
Fa0/2
Fa0/1
Fa0/0
Fa0/3
Fa0/2
Fa0/1
Fa0/0
Для решения данной
Коммутаторы
доступа
SW №2
SW №1 был
Port-Channel
SW L3
№2уровня
коммутатор
SW №1проблемы
коммутатор
SW №3
SW №2
Port-Channel
придуман протокол MLAG.
таком решении Port-Channel
уровня
уровня
SW
№2 доступа
SW
№1В агрегации
vPC/MLAG
два
коммутатора
объединяются
Fa0/0 в
Fa0/0
vPC/MLAG-пару и представляются
Fa0/0 Fa0/0 для всех
Fa0/0 Fa0/0
Fa0/1
Fa0/1
остальных устройств как единое
целое,
в
Fa0/1
Fa0/1 Fa0/1
Fa0/1 Peer-link
Fa0/2
Fa0/2
том числе отправляют одинаковый MACFa0/2 Fa0/2
Fa0/2 Fa0/2
адрес устройства при согласовании
LACP.
Fa0/3
Fa0/3
Fa0/3
Fa0/3
Такое решение позволяет
Fa0/3 построить на
Fa0/3
коммутаторе SW1 Port-Channel, физические
SW №3
каналы которого подключены и к SW2, и к
Port-Channel
SW3.
Fa0/0
Пример
статического
объединения
группы
портов
в
один
виртуальный
порт
Классический Port-Channel предполагает по одному устройству с одной и с другой стороны.
Fa0/1
При статической
агрегации
портов
можетне
возникнуть
ситуация,
когда в устройств, между
При
использовании
протокола
LACP
такой
Port-Channel
соберется.
В таком
решении
каждый
из
коммутаторов
(или любых
других
которыми
добавлены
интерфейсы,
которые на сценарии
самом деле
скоммутированы в
Таким образомагрегацию
использование
LACP позволяет
детектировать
с некорректной
строится Port-Channel)
является
точкой
отказа. При
этом
количество Fa0/2
каналов между
разные устройства,
и часть
трафика
будетPort-Channel,
направлена
не
адресу.
коммутацией сетевого
оборудования
и конфигурацией
но по
имеет
некоторую
устройствами
уже
не имеет значения
– в случае отказа
одного из устройствFa0/3
связь в любом
задержку,
связанную
с согласованием
соседства с противоположной
стороной.
случае пропадает.
Fa0/0
Fa0/1
Fa0/2
Fa0/3
SW №1 (уровень агрегации)
Слайд 124
Слайд 124

125. Сети связи – дополнительно по L3

Дополнения по функциональным возможностям маршрутизаторов
Функции Link Aggregation (LAG, LACP, и т.д) (см. выше);
VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) — сетевой протокол, предназначенный для увеличения
доступности маршрутизаторов, выполняющих роль шлюза по умолчанию;
Поддержка NAT - технология, которая позволяет преобразовывать локальные (частные) IP-адреса
в глобальные (публичные) и наоборот.
Поддержка тунелирования:
▪ GRE - протокол туннелирования сетевых пакетов;
▪ IPsec - это набор протоколов, которые обеспечивают защиту передаваемых с помощью IPпротокола данных. Данный набор протоколов позволяет осуществлять подтверждение
подлинности (аутентификацию), проверку целостности и шифрование IP-пакетов, а также
включает в себя протоколы для защищённого обмена ключами в сети Интернет;
▪ L2TP – см. выше;
▪ L2TPv3 - протокол для туннелирования пакетов 2 уровня модели OSI между двумя IPузлами. В качестве инкапсулирующего протокола используется IP или UDP.
MPLS – технология коммутации по меткам;
Слайд 125
Слайд 125

126. Сети связи – дополнительно по L3

Слайд 126
Поддержка QoS набор технологических решений для оптимизации сетевого трафика с помощью
назначаемых приоритетов передачи информации;
Поддержка технологии виртуальной маршрутизации и переадресации (VRF) - это технология,
которая позволяет нескольким экземплярам таблицы маршрутизации сосуществовать на одном
маршрутизаторе одновременно. Поскольку экземпляры маршрутизации независимы, одни и те
же или перекрывающиеся IP-адреса могут использоваться без конфликта друг с другом;
Маршрутизатор может сочетать и функции Firewall.
Слайд 126

127. Сети связи – L1

Интерфейсы Ethernet
Коммутация пакетов Ethernet
Скорость
Версии
Медные интерфейсы
Оптические интерфейсы
10 Мбит/с
Ethernet
10Base-Т
10Base-F
100 Мбит/с
Fast Ethernet
100Base-Т, 100Base-ТX
100Base-SX, 100Base-LX10,
100Base-BX10
1 Гбит/с (1000 Мбит/с)
Gigabit Ethernet (GbE)
1000Base-T, 1000BASE-TX
1000BASE-LX10,
1000BASE-BX10
10 Гбит/с (10 000 Мбит/с)
10 Gigabit Ethernet
10GBASE-T
10GBASE-LX4, 10GBASE-LR,
10GBASE-ER, 10GBASE-LW
40 Гбит/с (40 000 Мбит/с)
40 Gigabit Ethernet
40GBase-T
40GBase-LR4, 40GBase-SR4,
40GBase-FR
Слайд 127
Слайд 127

128. Сети связи – L1

Интерфейсы TDM
Коммутация каналов TDM
Скорость
Версии
64 Кбит/с
Оптические интерфейсы
E0
-
E1, E2, E3
-
2.048, 8.448, 34.368
Мбит/с
G.703
155,52 Мбит/с
STM – 1
-
S -1.1, S -1.2, L-1.1, L-1.2,
L-1.3
622,08 Мбит/с
STM – 4
-
S -4.1, S -4.2, L-4.1, L-4.2,
L-4.3
-
S -16.1, S -16.2, L-16.1, L16.2,
L-16.3
2 488,32 Мбит/с
Слайд 128
Медные интерфейсы
STM – 16
Слайд 128

129. Сети связи – L1

Форм факторы SFP трансиверов
Коммутация пакетов Ethernet
Оптические интерфейсы
Слайд 129
Форм фактор
Медные интерфейсы
SFP
100Base-Т/TX, 1000Base-T/TX
100Base-SX/LX10/BX10,
1000Base-LX/LX10/BX10
SFP+
-
10GBASESR/LX4/LR/ER/LRM/PR
XFP
-
10GBASESR/LR/ER/LRM/ZR
QSFP+
-
40GBase-SR4/LR4/FR
Стандарт
По типу
волокна
По кол-ву
используемых
волокон для
передачи
Одномодовое/
многомодовое
1(Biderectional BiDi), 2
Слайд 129

130. Сети связи – L1

Коммутация каналов TDM
Оптические интерфейсы
Форм фактор
Медные интерфейсы
Стандарт
Разъёмы DB-9, RJ-45
SFP
Слайд 130
E0, E1
-
STM-1, STM-4, STM-16
По типу
волокна
По кол-ву
используемых
волокон для
передачи
Одномодовое/
многомодовое
1(Biderectional BiDi), 2
Слайд 130

131. Сети связи – L1

SFP трансиверы. Оптический бюджет
Рассчитаем
для трансивера
характеристики
представлены
ниже:
Ещё нужно оптический
учесть что бюджет
у приёмника
есть параметр
«Уровень которого
насыщения
(Перегрузка)».
Показывает максимальный
•уровень
Находим
у передатчика
параметр
«оптическая
мощность». Берём
минимальное
мощности,
который
можно подавать
на фотодетектор.
Превышение
этогозначение;
уровня приведет к нелинейному режиму
•работы
Находим
у приёмника
параметр
«чувствительность
фотоприёмника»;
и резкому
увеличению
коэффициента
ошибок на
приеме.
• Оптический
бюджет = оптическая
мощность берётся
- чувствительность
фотоприёмника.
При определении
данного параметра
максимальная
оптическая мощность. И если мощность сигнала,
прошедшего через линию волоконно-оптического кабеля, патч-корды и разъёмные соединения, больше предельного
значения, требуется установка оптического аттенюатора. Оптические аттенюаторы бывают разных номиналов.
ОБ = -4,0 дБм – (-22 дБм) = 18 дБм или 18дБ
Слайд 131
Если, (-1,5 дБм – затухание на всей оптической линии (дБм) > -3 дБм) то
следует заказать оптический аттенюатор
Слайд 131

132. Сети связи – L1

SFP трансиверы примеры:
Медный трансивер SFP, 1 Гбит/с
Трансивер XFP, 10 Гбит/с , LC
Слайд 132
Трансивер SFP, 1 Гбит/с, LC, BiDi
Трансивер SFP, 1 Гбит/с , SC, BiDi
Трансивер QSFP+, 40 Гбит/с , LC
Трансивер SFP+, 10 Гбит/с , LC, BiDi
Кабель DAC, QSFP+/4SFP+( 1 порт 40 Гбит/с
расщепляется на 4 порта 10 Гбит/с)
Слайд 132

133. Сети связи – L1

SFP трансиверы итоги:
Как мы понимаем трансиверы технологии Ethernet подходят как к коммутаторам так и к маршрутизаторам. Один и
тот же трансивер может быть установлен в коммутатор и маршрутизатор, если они одного форм-фактора.
При выборе трансиверов следует руководствоваться следующим:
• Что характеристики у двух трансиверов (с одной и другой стороны канала) должны совпадать;
• Требуемый интерфейс (10/100-Ethernet, Gigabit Ethernet, 10- Gigabit Ethernet, STM-1, STM-4 и т.д.);
• Тип трансивера выбирается в зависимости от типа используемого волоконно-оптического кабеля
(многомодовый или одномодовый);
• По количеству используемых волокон (1 или 2) для передачи. Если используется трансивер (BiDi) работающий
по 1 волокну, то нужно использовать «перекрёстные» трансиверы. (на одной стороне канала трансивер ведёт
передачу на 1490 нм а приём на 1550 нм, а значит на другой стороне канала нужен трансивер с передачей на
1550 нм и приёмом на 1490 нм);
• По типу (LX, LX10, LR, ER и т.д.) трансивиры выбираются в зависимости от расстояния на которое мы хотим
вести передачу (определяется оптическим бюджетом трансивера и затуханием на оптическом волокне,
патч-кордах и разъёмных соединениях волоконно-оптического кабеля);
• Если есть потребность использовать трансивер производства отличного от производства сетевого
оборудования, то следует узнать у производителя будут ли поддерживаться данные трансиверы в его
оборудовании. Возможно потребуется приобрести лицензию для возможности работы сторонних
трансиверов. (возможно 1 трансивер – 1 лицензия);
Слайд 133
Слайд 133

134. Сети связи – Коммутационные шнуры

Коммутационные шнуры
Слайд 134
Коммутационные шнуры (патч-корд) бывают:
Медные – UTP/FTP различных категорий;
Оптические патч-корды.
Мы рассмотрим подробнее оптические патч-корды.
По типам используемого волокна патч-корды могут быть:
Одномодовыми – волокна обладают малым диаметром сердцевины, за счет чего передается одна
мода излучения (жёлтого цвета);
Многомодовыми – волокна имеют больший диаметр сердцевины, за счет чего осуществляется
передача многих мод (оранжевого цвета).
Патч-корды по количеству волокон в кабеле могут быть:
симплексными (одинарными) – имеется одно волокно;
дуплексными (сдвоенными) – имеются два волокна.
По типу применяемых коннекторов различают шнуры с:
SТ-коннекторами;
SС-коннекторами;
FC-коннекторами;
LC-коннекторами.
Слайд 134

135. Сети связи – Коммутационные шнуры

После того как подключается оптический коннектор, на конце оптоволокна происходит
возникновение потерь сигнала, поскольку часть света отражается обратно к источнику световых
лучей. Таким образом, возникают обратные потери, способные нарушать структуру передаваемого
сигнала. Чтобы уменьшить число таких потерь применяются различные типы полировок. По типу
применяемых полировок торца коннектора различаются коннекторы с полировкой:
• PC – является самой первой и стандартной полировкой торца. Торец наконечника имеет
закругленную форму;
• SPC – отличается от предыдущего типа полировки более высоким качеством. Применяется
машинная полировка;
• UPC – еще более высокое качество, Применяется машинная полировка;
• APC – самый качественный тип полировки. Выполнен скос торца (угол скоса равен 8-ми градусам).
Наиболее популярными типами полировки оптических коннекторов на сегодняшний день
являются типы полировки UPC и APC. Коннекторы с UPC полировкой распространены в системах
передачи данных по оптическому волокну. Они имеют низкую стоимость (в сравнении с APC). APC
коннекторы применяются в PON.
Во всеx трансиверах SFP и SFP+ (технологий Ethernet и SDH) используются разъёмы с полировкой UPC.
Слайд 135
Слайд 135

136. Сети связи – Коммутационные шнуры

Симплексные патч-корды
Слайд 136
Дуплексные патч-корды
Слайд 136

137. Сети связи – Коммутационные шнуры

Коннекторы с полировкой UPC синего цвета, а с АРС зелёного
Слайд 137
Многомодовый, дуплексный ST-LC патч-корд
Слайд 137

138. Сети связи – Коммутационные шнуры

Коммутационные шнуры итог:
При выборе оптических патч-кордов следует руководствоваться следующим:
Тип патч-корда одномодовый или многомодовый выбирается в зависимости от типа волоконнооптического кабеля;
Тип разъёма патч-корда должен быть таким же, какой используется на оптическом кроссе и
трансиверах (возможен вариант FC-LC, FC-SC, SC-LC и т.д.);
Если трансивер работает по 2 оптическим волокнам, то лучше взять один дуплексный патч-корд чем
два симплексных;
Длину патч-корда следует выбирать с небольшим запасом;
При коммутации оборудования внутри шкафа или на небольшом расстоянии может возникнуть
ситуация, что в трансивере уровень сигнала по приёму больше уровня насыщения приемника. Для
уменьшения уровня сигнала нужно заказать аттенюатор с требуемым ослаблением.
Аттенюаторы для разных типов коннекторов
Слайд 138
Слайд 138

139. Сети связи – Оптический кросс

Оптический кросс
Оптический
кросс
—
устройство
для
разъёмного
соединения
оконцованного
многоволоконного оптического кабеля и оптических шнуров (патч-кордов) с помощью специальных
розеток.
Слайд 139
Слайд 139

140. Сети связи – Оптический кросс

Оптические кроссы изготавливаются двух видов:
• Стоечные (для установки в коммутационные шкафы и телекоммуникационные стойки);
• Настенные.
Стоечный кросс
Слайд 140
Настенные кроссы
Слайд 140

141. Сети связи – Оптический кросс

Стоечный кросс — это металлическая коробка с кронштейнами, имеющая на задней
части кабельные вводы, а на передней (съёмной лицевой панели) гнёзда под оптические
розетки, со сплайс-пластиной внутри. Как правило, стоечные кроссы выпускаются серией, в
которой различные исполнения отличаются от базового этажностью — 1U, 2U, 3U.
Настенные кроссы — устанавливаемая на стену металлическая (реже пластмассовая)
коробка, снабженная дверцей (или несколькими), замком, унифицированными или
специальными сплайс-пластинами, кабельными держателями. Выпускаются настенные
кроссы на 16, 24, 32, 48, 72 порта (а иногда и с большим числом портов), с различными
типами пыле- и влагозащиты.
Слайд 141
Слайд 141

142. Сети связи – Оптический кросс

Рассмотрим, что необходимо для монтажа волоконно-оптического кабеля в кроссе и последующего его
оконечивания:
• Сам оптический кросс;
• Пигтейлы. Оптический пигтейл — это отрезок волоконно-оптического кабеля, который имеет разъем на одном конце,
предварительно установленный на заводе, а другой конец остается неподключенным. Это позволяет одну сторону
пигтейла подключить к розетке оптического кросса, а другую — приварить к волокну из волоконно-оптического кабеля;
• Термоусаживаемая гильза КДЗС служит для обеспечения надежной защиты места стыка двух концов оптоволоконного
кабеля;
• Оптические розетки;
• Стяжки или хомут для монтажа кабеля к корпусу кросса.
Пигтейл
Слайд 142
Гильза КДЗС
Кросс
Слайд 142

143. Сети связи – Оптический кросс

Оптический кросс итог:
При выборе оптических кроссов следует руководствоваться следующим :
• Заказываем тип кросса в соответствии с местом установки (в шкаф или на стену);
• Выбираем модель с количеством розеток не меньше чем волокон в волоконнооптическом кабеле или отпае;
• Смотрим комплект поставки. Входят ли в него нужное количество пигтейлов и гильз
КДЗС. Если нет, то не забываем заказать.
Слайд 143
Слайд 143

144.

ArmtelICS
Система оперативно-технологической,
диспетчерской связи и оповещения
Обзор системы
Компоненты
Программное обеспечение
Санкт-Петербург
2025 | www.armtel.ru

145. Сети связи – продолжение следует..

Слайд 145
Слайд 145

146.

8-800-770-70-17
+7 (812) 703-41-11
arman-engineering.ru
armtel.com
Спасибо за внимание!
199178, Россия, Санкт-Петербург,
18-ая линия ВО, д.29, корпус «Д»
192012, г. Санкт-Петербург,
Запорожская улица, дом 12, строение 1