Топологія домашніх мереж, частина 1

Для розминки, невеликий уривок із листування провайдера (mail username – Post Manager) та клієнта (Юрій).

> Шановний Юрію, все вищесказане Вами вміщується у два слова - "немає грошей".

ЗВИЧАЙНО НЕМАЄ ГРОШЕЙ, НУ НЕ БУРЖУЇ МИ! я не ідіот платити від 500 доларів за модеми + 18000 руб за номер + 120 доларів за підключення. Ви взагалі у своєму розумі? Бізнес взагалі робити вмієте? Якесь хапужницько-наплювальне ставлення до клієнтів.

> Будь-який нормальний бізнес до будь-якого свого клієнта, хіба що з яким випадково не встановилися хороші особисті стосунки, спочатку ставиться хапужницько і байдуже. І у нас і "на заході".

Ви забуваєте, є ще такі поняття як СЕРВІС і РОБОТА З КЛІЄНТАМИ, за будь-якого відношення в цивілізованих фірмах (навіть у наших) це на найвищому рівні, це і є завдання фірми - показати клієнту, що про нього піклуються або турбуються.

> Безперечно. Ми і так тягнемо за свій рахунок лінки, включаючи оптичні, потенційно перспективні майданчики. Але ключове слово тут – перспективні.

та звичайно користувачів там мало, а що робити? чекати ще 5 років?

> Так, це наша недоробка, вважаю, що ми зможемо змінити своє ставлення до низькобюджетного клієнта не пізніше найближчих 10-20 років.

А може просто у вас інтернет надто дорогий, навіть за світовими мірками? почитайте на дозвіллі ціни в інших країнах (з огляду на те, що ваші виділення дають максимум 30 кілобайт на секунду, перевірено практикою).

> Отримайте технічні умови ГТС на прокладку кабелю, отримайте ліцензії (4 шт.), виконайте проект, зробіть роботи відповідно до БНіП, придбайте відповідне обладнання

думаю все це у вас вже є, якщо ви прокинули кабель на АТС, не такЧи?

шановний Post manager, прошу вас повідомити мені ваше ім'я та прізвище? виникла потреба написати скаргу вашому начальству.

Топологія домашніх мереж.

Більшість домашніх мереж починалися стихійно, з одного будинку. При цьому активне обладнання розміщувалося відповідно до миттєвих, часто дуже химерних вимог. В результаті зазвичай виходила дуже химерна топологія, що поєднує різні типи кабелів, хабів, маршрутизаторів, комутаторів і т.п. Але в міру перетворення Ethernet-провайдингу на бізнес, завдання змінювалися, і такий підхід вже не може повною мірою задовольнити потреби ринку.

Необхідний "промисловий" підхід до будівництва "домашніх" мереж, їх структурування, визначення мінімальних галузевих стандартів.

Основні поняття

Якщо звернутися до стандартів структурованих кабельних систем (СКС), то для кабельної системи визначено такі елементи:

Магістральна кабельна система групи будівель (включає з'єднання кожного розподільника будівлі з розподільником групи будівель)
Магістральна (вертикальна) кабельна система будівлі (забезпечує з'єднання кожного з розподільників поверху із розподільником будівлі)
Горизонтальна кабельна система поверху (кабель від розетки користувача до поверхового розподільника).

Для "домашніх" (територіальних, кампусних) мереж горизонтальна кабельна система в її традиційному вигляді не має сенсу, тому що на одному поверсі рідко буває більше 2-3 користувачів. По суті, можна припустити, що в житловому будинку роль горизонтального розведення виконує "під'їзний" розподіл.

Через малу кількість користувачів у будинку (зазвичай менше 20-30) немає необхідності виділяти кожен під'їзд уокрему підсистему зі своїм активним (чи пасивним) устаткуванням. Понад те, часом це навіть шкідливо через складнощів організації розподільників у реальних умовах.

Ще однією особливістю подібних мереж є фактична відсутність комутаційних (розподільних) панелей – їхня роль виконує активне обладнання. Надалі, зі збільшенням кількості абонентів, і широкого використання багатопарних кабелів, необхідність у них неминуче виникне. Але поки що мені здається передчасним використовувати комутаційні панелі як необхідний структурний елемент.

З огляду на ці особливості, для "домашніх" мереж можна визначити такі структурні елементи:

Абонентська система будівлі Як випливає із назви, вона служить для підключення кінцевих користувачів до активного (рідко пасивного) обладнання Ethernet-провайдера всередині одного будинку.
Магістральна кабельна система. Служить для об'єднання активного обладнання абонентських систем будівлі в єдину інфраструктуру та їх з'єднання з іншими мережами (у тому числі Інтернет).

Ґрунтуючись на цих визначеннях, розглянемо докладніше основні варіанти побудови мереж, починаючи з магістралей та закінчуючи абонентською системою.

"Початкова" мережа (гірлянда).

Фундаментальною ознакою мережі-початківця можна вважати відсутність упорядкованої структури, і особливо, явно виражених магістралей. Кабель, прокладений спочатку для одного віддаленого користувача, може будь-якої миті стати основою для підключення ще кількох будинків (з десятками абонентів). При цьому активне обладнання (і його місцезнаходження) залишається незмінним.

Загалом, така мережа нагадує постійно зростаючий організм. ДужеВеликий вплив суб'єктивних (або випадкових) факторів. Відповідно, неможливо передбачити, яку форму набуде мережа через значний проміжок часу.

Найбільше така мережа схожа на ялинкову гірлянду. Активні пристрої послідовно з'єднані на декількох "променях", які, у свою чергу, можуть мати численні розгалуження.

Подібна мережа дуже дешева і цілком здатна розвиватися за рахунок підключення нових користувачів. До певних меж вона досить надійна, і забезпечує прийнятну швидкість, тому майже всі Ethernet-провайдери-початківці проходили цей етап.

Але при зростанні мережі послідовно з'єднані комутатори (хаби) виявляються слабкою ланкою. Відмови недорогого обладнання у важких умовах зовсім не рідкісні з різних причин - "зависання", збої харчування, пошкодження в грози, замокання, злодійство, вандалізм, і т.п. А несправність будь-якого пристрою в ланцюжку тягне за собою непрацездатність всієї підключеної до нього лінії. При цьому найвіддаленішим абонентам доведеться миритися з великими простоями.

Вивести однозначні рекомендації складно – умови можуть сильно відрізнятися не лише у різних містах, а й районах. Але в середньому, з точки зору надійності, можна визнати нераціональним побудова ланцюжка більш ніж з 2-3 активних пристроїв. Загалом це збігається з рекомендаціями стандартів СКС, тільки треба враховувати, що в їх основу покладено суттєво більш надійні рішення, і великого "запасу" за цим параметром "домашня" мережа не матиме.

Тому традиційне питання сетебудівників-початківців "скільки можна з'єднати послідовно комутаторів, або хабів" представляється зовсім в іншому світлі. Якщо брати до уваги лише технічну (або теоретичну)працездатність дані можна передавати і по лінії з 30-50 комутаторів. Але будувати таку мережу, м'яко кажучи, не раціонально - практика показує, що вже за 15-20 послідовно з'єднаних пристроїв мережа стає практично непрацездатною (зрозуміло, з погляду останнього абонента в "гірлянді").

Зі сказаного вище можна зробити такі висновки. Сьогодні такий спосіб розвитку має сенс лише у невеликих містах з низьким платоспроможним попитом, і за відсутності конкуренції. Тут йому немає альтернативи.

Другий варіант застосування "початкової" мережі зручний як тимчасовий варіант мінімізації витрат у разі можливості оренди надійної та відносно недорогої опорної мережі. При цьому на першому етапі кілька користувачів можуть бути підключені невеликою "гірляндою", а у разі збільшення їх кількості переведені на окремий (орендований або придбаний) магістральний канал (оптоволокно, xDSL тощо).

"Зірка" або "кільце".

Проте, будь-яка багатозв'язкова архітектура надійніша, ніж просте з'єднання. І кільце Ethernet не є винятком. З поширенням недорогих комутаторів, що підтримують STP (протокол покриває дерева), використання резервних зв'язків стало досить простим процесом, що не потребує втручання адміністраторів мережі. При використанні "кільця" у разі виходу з ладу будь-якого вузла (або частини кабельної системи) працездатність мережі загалом зберігається.

У свою чергу "Зірка" дещо краще пристосована для надання звичайної для локальної мережі централізованої послуги. Дійсно, в ЛОМ майже завжди є сервер або маршрутизатор, для доступу до якого (за великим рахунком) і побудована мережа. Спілкування користувачів "напряму" не надто потрібне, а часто іпросто заборонено з міркувань безпеки.

Крім цього, кільцева топологія є надмірною за кількістю зв'язків, а отже, і дорожчою. Питання надійності стоїть не надто гостро через невеликі розміри "звичайної" ЛОМ.

Яка топологія краща для домашньої мережі? Питання складне і далеко не однозначне. Навіть у корпоративних мережах донедавна як альтернатива єдиного центру (магістралі, виродженої до внутрішньої шини комутатора) пропонувалося рішення на безі розподіленої магістралі (зазвичай на основі технології FDDI).

Ethernet витіснив FDDI, запропонувавши STP зі схожими можливостями, по суті "навантаження" до звичайного активного обладнання. Але вибір архітектури магістралі від цього не став простим. Переваги та недоліки є в обох способів.

Порівняння топологій "зірка" та "кільце" :

Зірка	Кільце
Можливість використання недорогого активного обладнання без підтримки STP.	Так	Ні
Збереження працездатності всіх користувачів мережі у разі пошкодження кабелю.	Ні	Так
Можливість організації додаткового (резервного) каналу без розбудови топології мережі.	Ні	Так
Збереження зв'язку між узами у разі відмови центрального устаткування.	Ні	Так
Можливість будівництва магістралей частинами.	Так	Ні
Мінімальна залежність від особливостей місця будівництва.	Так	Ні

Крім перерахованих, великий вплив на вибір топологічної схеми можуть мати безліч суб'єктивних факторів. Наприклад, історично сформованікабельні лінії, місцеві умови прокладання, або фінансові можливості.

Загалом, можна зробити висновок, що "кільце" дещо краще за умов надійності, але для його вибору необхідні великі початкові вкладення та наявність самої технічної можливості будівництва "кільця".

Проте, практично дуже рідко можуть зустрітися ідеальні топологічні рішення. Реальність великою мірою шлях компромісу. Адже питання не стоїть чи це не протистояння двох політичних систем. Просто потрібне оптимальне рішення - і часто воно буде синтезом розглянутих вище схем.

Тому буде корисно розглянути надалі кілька типових прикладів.

Трохи кумедного.

Щоб хоч трохи відволіктися від серйозних думок, пропоную наступне фото:

Для бажаючих повторити – можу надати кілограм 50 чудових (нових, блискучих) компакт-дисків із якоюсь музикою. Сил на подібне творіння нема, а викидати шкода.

Загалом, якщо кому потрібно - диски самовивозом із села Чусове, яке розташоване кілометрів за 60 від Єкатеринбурга. :-)

Невеликий звіт про випробування знаменитого П-296 на розрив. Оповідання про мережі в Норильську. Продовження (вірніше, закінчення) матеріалу про типові схеми будівництва мереж. Страшненька протяжка над жвавою вулицею. І як завжди, чекаю на ваші цікаві матеріали! :-)