Введение в системное администрирование

Поэтому, планирование структуры сети является первостепенным для любых ИТ-систем.

Сети можно проектировать проще и сложнее, безопасней и рискованней, но в каждом случае необходимо проводить полный анализ вводных данных и специальных требований для конкретной сети.

D:\ЖЕЛЕЗО\Сеть\Виды сетей

Для физического соединения узлов используют три вида сетей. Каждая из них имеет свои особенности и лучше всего подходит для определенных ситуаций.

Оптоволоконные сети. Волоконная оптика уже много лет считается главной технологией для серьезных задач коммутации. Оптика имеет ряд преимуществ над остальными видами сетей. Главными являются очень высокая скорость передачи данных на очень большие расстояния. Наряду с высокой скоростью оптика долговечна, защищена от помех и перехватов данных. При всех преимуществах этой технологии, у нее есть ряд недостатков, которые не позволяет ей стать доминирующей среди конкурентов. Это высокая цена материалов и монтажа, хрупкость при эксплуатации и ограничения изгибания кабеля при прокладке.

Данный вид сетей, как правило, используется при постройке внешних магистралей, объединяющих разрозненные сооружения или корпуса, а также многоэтажные здания. Она может использоваться и в качестве полноценной внутренней структуры кабельной сети, но из-за высокой стоимости используется только в отдельных ситуациях или дорогостоящих проектах.

Внутри помещений оптика используется в качестве соединительных кабелей горизонтальной разводки – для объединения серверных и коммутационных шкафов,

а иногда и отдельных рабочих станций. Монтаж оптики осуществляется с помощью специальных инструментов и приборов. Оптическое оборудование довольно дорогое и требует специальной квалификации, поэтому в большинстве случаев прокладкой и монтажом оптоволоконных сетей занимаются специализированные компании, имеющие все необходимые инструменты и опыт. В тоже время эксплуатация уже готовых оптических портов и кабелей не вызовет больших затруднений у обычного сетевого инженера.

Оптические волокна и кабели, используемые для построения сетей, отличаются по своей структуре и технологии использования. По типу путей и структуре, различают одно – и многомодовые волокна.

Одномодовые волокна (SM) отличаются малым диаметром сердцевины, по которой может пройти только один пучок света.

Многомодовые волокна (MM) отличаются большим диаметром сердцевины и могут быть со ступенчатым или градиентным профилем. Через такие волокна могут пройти несколько пучков света, что в некоторых случаях очень удобно.

Схемы коммутации тоже могут быть различные. Можно использовать различные комбинации и количество оптоволоконных кабелей, в зависимости от целей и бюджета.

Модули SFP, которые используются для коммутации с конечным устройством, также могут быть различными в зависимости от вашей схемы сети.

Оптика – это технология, которая при определённом бюджете и квалификации админа, может решить большинство задач в построении сетевой инфраструктуры.

Витая пара. Рабочая лошадка во многих случаях построения сетевой инфраструктуры. Начиная с обычной квартиры и заканчивая большими предприятиями. За счет своей дешевизны и легкости монтажа этот тип кабеля используется повсеместно. В зависимости от конструкции и категории кабеля, по витой паре можно передавать трафик со скоростями в диапазоне от 1 до 40000 Мбит\с. Для защиты от помех также предусмотрены различные уровни защиты с использованием разного количества слоев защиты. В крупных зданиях витая пара чаще всего используется для организации локальной сети на этажах до конечных устройств. При прокладке кабеля необходимо заранее заложить запас по пропускной способности. Зачастую компании, пытаясь сэкономить, используют витую пару с невысокой скоростью передачи данных и когда через 5—10 лет требования рабочих станций начинают упираться в ограничение по скорости, компании приходится менять кабель во всем здании. А в обустроенном офисе этот процесс затруднителен, а в некоторых случаях и невозможен без демонтажа части перекрытий или стен. Поэтому на данный момент минимальной рекомендуемой категорией витой пары является CAT 5e со скоростью передачи данных в 1000мбит\с.

Данный тип кабеля мог бы использоваться повсеместно, если бы не его главный недостаток – ограничение длины кабеля в 100 метров. Это ограничение сильно сужает диапазон возможностей использования данного кабеля в сетевой инфраструктуре, отдавая пальму первенства на дальних дистанциях оптоволоконному кабелю, но в локальных сетях витая пара по-прежнему остается незаменимым средством коммутации.

Wi-Fi. Эта технология использует радиоканалы для передачи данных. Информация до конечного пользователя передается через точки доступа, которые могут передавать сигнал в зоне покрытия радиусом до 45 метров в помещении и 90 метров на открытом пространстве (данные цифры могут меняться в зависимости от условий и версии Wi-Fi). С увеличением скорости интернета и количества мобильных устройств роль Wi-Fi в организации внутренних сетей возрастает. Зачастую в небольших компаниях можно встретить полностью беспроводной офис, в котором сотрудник жестко не привязан к своему рабочему столу и может организовать свое рабочее место, как ему удобно. Также использовать беспроводную сеть удобно в местах, где прокладка кабеля не возможна или будет мешать работе персонала.

Кроме мобильности и отсутствия проводов, Wi-Fi также прост для подключения и работает с большим количеством различных устройств, беспроводные интерфейсы есть сейчас везде, от принтеров до станков. Возможно, Wi-Fi мог бы стать идеальным средством связи в корпоративной сети, если бы не несколько недостатков. Беспроводные сети очень чувствительны к помехам и этот фактор сильно влияет на скорость в сети. Скорость проводной сети пока выше скорости Wi-Fi соединения. Наложение сигналов, работающих на соседних или на одном каналах, может мешать доступу к точке доступа. Такая проблема может возникнуть при большом количестве пользователей.

В связи с этим Wi-Fi пока остается удобным помощником для обычных кабельных сетей. С каждым годом качество и скорость беспроводных сетей улучшается и возможно в будущем они смогут потягаться с другими видами сетей за роль в сетевой инфраструктуре.

D:\ЖЕЛЕЗО\Сеть\Топология сетей

В большинстве случаев администратор приходит на работу в компанию, где сетевая инфраструктура уже была организована до него и разобраться в хитросплетениях и тем более изменить что-то в сети бывает достаточно проблематично. Но в этой книге, при описании фундаментальных свойств ИТ-систем, мы стараемся описывать эти системы в общем виде, чтобы они были применимы к большинству ситуаций, с которыми сталкивается админ. И говоря о топологии сети, мы будем рассматривать ситуацию, когда в вашем распоряжении находится пустое здание, в котором вы можете с нуля спроектировать сеть, не сковывая себя существующими инфраструктурными ограничениями.

Как и в любом технически сложном проекте необходимо иметь проектную документацию, в которой будут расписаны все требования и этапы предстоящих работ. В проекте должна быть отображена информация, охватывающая всю сетевую инфраструктуру от данных интернет провайдера до расшивки конкретной розетки на этаже. Это позволит вам иметь полный контроль над вашей сетью и возможность в будущем быстро находить узлы, в которых произошли сбои. Часто бывают ситуации, когда фактически условия работы требуют изменений в документацию, и, если эти изменения не вносятся своевременно, в дальнейшем разобраться в ситуации становится проблематично. Что уж говорить про работы, которые проводятся без какой-либо документации и максимум записываются на листике А4. В такой инфраструктуре любой сбой затягивается на многие часы поисков информации и требует много усилий, чтобы распутать клубок сетевых загадок.

При построении сети внутри необходимо рассматривать здание как иерархию связей, где корнем является главная коммутационная серверная, а крайними узлами отдельные розетки в кабинетах. Помня об ограничениях длины кабеля от одного активного сетевого устройства до другого в 100м, обычно сеть в здании сегментируют на уровне этажа. На этажах устанавливают коммутаторы уровня доступа, к которым подключают розетки в кабинетах, после чего эти коммутаторы соединяют каналами связи с коммутатором в главной серверной, который играет в этом случае роль ядра сети. Коммутаторы на разных этажах желательно соединять оптоволокном, хотя для малых расстояний использование витой пары тоже возможно, при этом желательно использовать категорию не ниже шестой. При проектировании сетей не стоит забывать о том, что для каждого рабочего места кроме информационной розетки требуется минимум одна розетка силовая. Расстояние между силовой и информационной розетками одного рабочего места по стандарту не должно превышать 1 м. Минимальное расстояние между силовым и информационным кабелями зависит от потребляемой мощности, но на практике обычно используется значение 15—20 см. Если такие расстояния выдержать невозможно, нужно использовать кабели с экранированием.

В составе корпоративной сети также существует оборудование, которое может получать питание по технологии питания оборудования по кабелю Ethernet (Power over Ethernet, PoE). Как правило, питаются по PoE точки беспроводного доступа, камеры видеонаблюдения, IP-телефоны. Обычно для работы этой технологии устанавливаются специальные PoE-коммутаторы. В соответствии со стандартом 802.3af максимальная мощность, которая может быть получена устройством с PoE-порта, составляет 12,95 Вт.

При превышении допустимого значения потребляемой мощности коммутатор начинает отключать питание отдельных портов. При этом учитываются приоритеты портов для PoE, назначенные вручную администратором. Необходимо заранее рассчитывать суммарную мощность PoE оборудования, чтобы запланировать необходимое количество коммутаторов.

На всех уровнях проектирования сети надо помнить о пожарной безопасности при прокладке кабелей в офисе: кабели, каналы, розетки и т. п. должны соответствовать определенной категории пожароустойчивости.

Зная все преимущества и недостатки различных видов сетей, можно приступать к разработке логической топологии и структуры сети. Топология сетей очень похожа на теорию графов. В ней также есть узлы и дуги, и также важен поиск кратчайшего пути. Соответственно, к вопросу проектирования топологий необходимо подходить со всей серьезностью, как к решению математической задачи.

Проанализировав особенности вашего здания, необходимо составить такую топологию сети, которая максимально подходит под ваши требования и не является слишком избыточной и сложной. Для начала необходимо определиться с размещением основных узлов сети.

Уровень ядра. Этот уровень должен максимально быстро передать трафик между оборудованием уровня распределения.

Уровень распределения. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов, и их фильтрация на основе правил.

Уровень доступа. Здесь происходит подключение к сети конечных рабочих станций.

На каждом из этих уровнях есть технологии, которые помогут вам создать оптимальную, для ваших условий, структуру сети.

Мы не будем перечислять все функциональные возможности современных коммутаторов, потому что выбор функционала зависит от конкретной задачи и структуры вашего здания. Главное, что нужно помнить, чтобы сеть не была перегружена и имела минимально возможное количество сегментов между двумя точками сети, естественно при этом необходимо просчитать достаточный уровень отказоустойчивости, чтобы отказ одного узла не привел к обрушению всей сети.

Далее мы рассмотрим несколько технологий, которые в большинстве случаев являются обязательными, при построении локальной сети, независимо от масштабов и конфигурации. При подключении конечных устройств вам необходимо будет озадачиться вопросом распространения в вашей сети ip-адресов, а также настроенных параметров маски, шлюза и DNS-сервера. Без них ваши устройства не смогут подключиться к вашей сети и общаться с другими узлами.

D:\ЖЕЛЕЗО\Сеть\DHCP

Для раздачи ip-адресов используют DHCP сервер. Он может быть развернут программно или аппаратно. На DHCP-сервере системным администратором задаётся определённый диапазон IP-адресов, адреса из которого можно выдавать устройствам-клиентам при обращении. При этом дополнительно может настраиваться срок аренды адреса (lease time) в течение которого он закреплён за MAC-адресом компьютера и не может быть занят иным устройством.

Работа сервера основывается на широковещательных сетевых запросах. Диапазон IP-адресов, предназначенный для распределения между клиентами одной сети с помощью протокола DHCP, рассматривается как единый административный блок (scope). Если сервер работает с несколькими подсетями, то при настройке службы DHCP, администратор должен создать отдельную область действия для каждой физической подсети. Для стабильной работы, желательно, для каждого обслуживаемого сегмента сети должно быть как минимум два DHCP-сервера.

D:\ЖЕЛЕЗО\Сеть\VLAN

Если вы планируете развернуть несколько подсетей в вашем здании, то для создания логической топологии желательно использовать технологию VLAN.

Виртуальная локальная сеть (Virtual Local Area Network) – это функция, позволяющая на одном физическом сетевом интерфейсе создать несколько виртуальных локальных сетей. VLAN – главный механизм для создания логической топологии сети, не зависящей от её физической топологии. Устройства, подключенные к разным точкам сети, можно объединить в одну виртуальную сеть, в тоже время устройства, находящиеся в разных VLAN будут изолированы друг от друга, даже если подключены к одному коммутатору.

VLAN очень полезен для гибкого разделения сетей на логические группы. Это разделение помогает сократить широковещательный трафик, увеличить безопасность и управляемость сети. При такой топологии уменьшается количество оборудования и сетевых кабелей, а применение политик и правил безопасности становится намного удобнее.

D:\ЖЕЛЕЗО\Сеть\DNS

DNS или система доменных имен – это служба, которая позволяет пользователям подключаться к веб-сайтам или серверам по имени. Основная цель DNS – преобразовать имена доменов Интернета и имена хостов в IP-адреса из доменного имени. DNS играет важную роль в переводе доменных имен в IP-адреса, чтобы веб-браузеры могли загружать Интернет-ресурсы. DNS имеет решающее значение для обнаружения и идентификации веб-сайтов и устройств (компьютеров, мобильных устройств) с базовыми сетевыми протоколами.

Все веб-браузеры и большая часть другой деятельности в Интернете полагаются исключительно на систему доменных имен (DNS) для быстрого получения необходимой информации для пользователей. Когда пользователь вводит в адресную строку браузера доменное имя, например Site.com, браузер должен найти IP-адрес, по которому расположен запрошенный домен.

Следующим шагом веб-браузер отправит запрос пользователя в операционную систему, например Windows, Mac или Android, на которой работает юзер. Каждая из этих операционных систем настроена для отправки запроса к определенным DNS-серверам. Сетевой администратор или провайдер настраивают такие DNS-серверы, которые называются Resolving Name Server.

Разрешающий сервер имен точно знает расположение корневых серверов. Он найдет DNS верхнего уровня для отправки запроса на Site.com. Наконец, авторитетный сервер имен предоставит точный IP-адрес Site.com. Эта информация будет возвращена на разрешающий сервер имен, который кэширует эту информацию и отправляет ответ в браузер пользователя. Результатом отображения будет стартовая страница Site.com.

DNS-сервер является основным компонентом, который реализует протокол системы доменных имен и предоставляет услуги разрешения доменных имен веб-узлам и клиентам в сети на основе IP. Конечная цель DNS-сервера – обнаруживать и доставлять веб-сайты конечным пользователям через Интернет или частную сеть. Все DNS-серверы разработаны на стандартном оборудовании, но работают на специализированном программном обеспечении DNS. DNS-серверы всегда подключены к Интернету или сети.

DNS-сервер хранит различную информацию, такую как база данных нескольких доменных имен, хостов в Интернете, сетевых имен, записей DNS и других связанных данных. В процессе поиска доменного имени выполняется поиск записей DNS, и если этот конкретный домен, о котором идет речь, найден, возвращается запись доменного имени.

Если это доменное имя не зарегистрировано или не добавлено к этому DNS-серверу, запрос затем передается на другие DNS-серверы, пока не будет найдена запись доменного имени. Весь этот процесс занимает всего миллисекунды. Чтобы лучше обслуживать конечных пользователей, DNS-серверы кэшируют некоторые ответы, которые они получают, на определенный период времени. Это позволяет DNS-серверам быстрее отвечать на один и тот же запрос. Когда такой же запрос появится в следующий раз, DNS-сервер ответит быстрее. Если, к примеру, все в вашем офисе ищут одно и то же обучающее видео на определенном сайте, DNS-сервер должен будет разрешить доменное имя только один раз, после чего он сможет обслуживать все остальные запросы из своего кэша.

D:\ЖЕЛЕЗО\Сеть\Маршрутизация