Локальная вычислительная сеть предприятия

КУРСОВАЯ

По дисциплине " Вычислительные комплексы, системы и сети"

Тема проекта " Локальная вычислительная сеть предприятия"

• 1. Анализ инфраструктуры предприятия
• 2. Разработка задания на проектирование ЛВС
• 3. Анализ условия размещения компьютеров и другого оборудования в помещениях предприятия
• 4. Расчет конфигурации сети
• 5. Анализ условий размещения физической среды в помещениях предприятия и между ними
• 6. Составление структуры физической среды сети, выбор кабеля
• 6.1 Выбор типа кабеля для горизонтальных подсистем
• 6.2 Структура горизонтальной кабельной подсистемы
• 6.3 Выбор типа кабеля для вертикальный подсистем
• 6.4 Структура вертикальной кабельной подсистемы
• 6.5 Выбор типа кабеля для подсистемы кампуса
• 6.6 Структура кабельной подсистемы для кампуса
• 6.7 Выбор типа кабеля в зависимости от требований помехозащищенности
• 6.8 Выбор типа кабеля с точки зрения секретности передаваемой информации
• 6.9 Выбор типа кабеля в зависимости от требований пожарной безопасности
• 6.10 Выбор типа кабеля в зависимости от требований допустимой дальности передаваемой информации
• 6.11 Выбор типа кабеля в зависимости от его стоимости
• 7. Выбор активного сетевого оборудования сети
• 7.1 Выбор типовых сетевых адаптеров
• 7.2 Выбор типовых сетевых репитеров
• 7.3 Выбор типовых сетевых коммутаторов
• 7.4 Выбор типов концентраторов
• 8. Выбор пассивного оборудования
• 9. Выбор компьютеров и другого оборудования
• 9.1 Выбор компьютеров и другого оборудования в зависимости от требований производительности и запоминающих возможностей
• 10. Выбор сетевой операционной системы
• 11. Выбор протоколов сети
• 12. Методы передачи данных в сети
• 13. Составление группового программного обеспечения
• 14. Методы и средства защиты информации в сети
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложение, А — Листинг программы
• Приложение Б — Схема алгоритма
• Приложение В — Плакат

локальный сеть адаптер коммутатор

С недавних пор человек и компьютер стали просто неразлучны. Это произошло когда в один прекрасный день человек осознал, что компьютер чрезвычайно глубоко проник в его жизнь и отказаться от него практически невозможно.

Будущее предсказать нельзя, однако можно с уверенностью сказать, что требования разрабатываемой сети будут расти. Это определяется двумя факторами: возрастающей сложностью сетевого программного обеспечения и все большим влиянием сети во всех сферах деятельности. Критический вопрос в планировании любой сети — это сохранение инвестиций в оборудование: приобретаемое сегодня аппаратное обеспечение должно служить вам и завтра, когда сеть расширится. Если говорить конкретно, то следует выбирать решения, отвечающие перечисленным ниже требованиям.

Масштабируемость. Необходимо иметь возможность начать с инвестиций в оборудование, отвечающее нынешним требованиям, а затем использовать его для наращивания пропускной способности, производительности и функциональности, причем делать это в нужном темпе. Таким образом, важно заранее планировать и просчитывать пути «миграции», используя в качестве основы первоначально имевшуюся в распоряжении сетевую технологию.

Гибкость. Поскольку предъявляемые к сети требования меняются очень быстро, конфигурация должна быть рассчитана на адаптацию к новым потребностям без крупных модификаций. Выбираемые решения должны поддерживать несколько типов сетевых кабелей, включая витую пару, коаксиальный или оптоволоконный кабель.

Отказоустойчивость. Резервные линии обеспечивают защиту от отказа и позволяют подключать сетевое оборудование различными путями. Если одно из соединений выходит из строя, трафик мгновенно передается по резервным линиям.

Надежность. По мере того, как растет зависимость от сети, ее простои обходятся все дороже. Необходимо искать такие решения, которые обеспечивают повышенную надежность, необходимую гарантию и стратегии обслуживания. Следует принимать во внимание такие критические факторы, как отказоустойчивость и избыточность.

Управляемость. С ростом сети все более важное значение приобретает возможность мониторинга и управления потоками трафика, прогнозирование разного рода проблем и диагностика неисправностей. Поддержка в сетевых коммутаторах, концентраторах и сетевых платах средств RMON обеспечивает эффективный способ сбора данных о производительности сети, ее трафике и выявления тенденций, способных привести к проблемам.

Защита. Каждая сеть нуждается в той или иной форме защиты. Простой защиты с использованием пароля, предлагаемой операционными системами, редко оказывается достаточно. Следует искать сетевые решения, предлагающие дополнительные возможности защиты на уровне концентратора, коммутатора, маршрутизатора и сервера удаленного доступа. Это позволяет блокировать доступ к отдельным устройствам, создавать разные категории доступа к критическим данным, блокировать внутреннюю сеть от вторжения через Internet или телефонную сеть общего пользования.

От правильно спроектированной и реализованной компьютерной сети, выбора надежного и производительного оборудования напрямую зависит работоспособность информационной системы в целом, возможность ее эффективной и длительной эксплуатации, модернизации и адаптации к меняющимся задачам.

1. Анализ инфраструктуры предприятия

В настоящее время в учреждениях образования очень широко развита IT-инфраструктура. Практический каждый кабинет оснащен компьютерами с актуальными конфигурациями уровня. Высоко развита инфраструктура сети. Покрытие сетью составляет подавляющую корпусов и аудиторий. Данное учреждение образования обладает достаточно широкими финансовыми возможностями. Выделены большие средства на модернизацию и реорганизацию инфраструктуры сети, компьютерного оборудования.

Исходя из поставленных задач — в каждом новом корпусе необходимо разместить соответствующее оборудование для эффективного функционирования сети. Первый корпус должен содержать пять компьютерных классов, каждый прямоугольной формы без выступов и площадью S = 5×10 = 50(м²). Второй корпус должен иметь три компьютерных класса без выступов, два из которых имеют каждый площадь S= 6×11 = 66(м²), а третий — S = 4×7 = 28(м²). В третьем корпусе два компьютерных класса, площадь каждого составляет S = 7×12=84(м²), в каждом корпусе все компьютерные классы — смежные, расположены посередине корпуса. Расстояние от крайнего компьютерного класса до боковой несущей стены каждого корпуса одинаково, равно l =10 м. корпуса расположены последовательно. Между ними расстояние одинаково и составляет lк=15м. Все классы крайних корпусов расположены на первом этаже.

Схемы расположения компьютерных классов в корпусах представлены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — План расположения компьютерных классов в 3 корпусе Локальная вычислительная сеть должна быть спроектирована так, чтобы, обеспечить надлежащую степень защищенности данных. Надо помнить, что от этого не должно страдать удобство пользователей и администраторов сети. Только хорошо спроектированная и продуманная локальная сеть позволит в будущем сэкономить средства и время.

2. Разработка задания на проектирование ЛВС

Исходя из задания на курсовой проект, необходимо разработать локальную сеть для учреждения образования. ЛВС предназначена для совместного выхода в глобальную сеть Internet, доступа к общим ресурсам (принтерам, серверам), обмена файлами, как в пределах заведения, так и за его пределами. Элементами конфигурации сети будут являться компьютеры, коммутаторы, патч-панели и кабельные соединения между ними. В каждом компьютерном классе размещены компьютеры и сетевые розетки, которые подключены к горизонтальной кабельной системе этажа (патч-панели). В специальном помещении имеется шкаф для сетевого оборудования, в котором стоит центральная патч-панель и коммутатор корпуса. Коммутаторы соединяются с коммутаторами других корпусов через сервер корпуса. Во втором корпусе находится маршрутизатор, к которому подключаются другие серверы корпусов. Маршрутизатор обеспечит соединение внутренних сегментов сети, а также обеспечит выход во внешнюю среду Нагрузка на сеть будет происходить в результате передачи больших массивов информации, файлов и т. д. Во избежание перегрузки сети, заторов и замедления работы на рабочих местах предлагается ограничить доступ к файлам. Это позволит избежать огромной пиковой нагрузки на сеть.

В одном из корпусов будет установлен сервер, через который будет осуществляться доступ между корпусами. Сервер будет играть роль прокси-сервера, который будет отслеживать вход в операционную систему, произошедшие события, контролировать выход в Интернет. При использовании прокси-сервера, появляется возможность контролировать входящий и исходящий трафик и производить буферизацию часто используемых ресурсов, что поднимает производительность и уменьшает нагрузку на сеть. Также сервер будет выполнять функции контроллера домена, который хранит параметры учётных записей пользователей и параметры безопасности, а так же DHCP роль.

В работу сервера также будет входить распределение трафика среди локальных машин данного корпуса, по умолчанию половина канала будет выделяться одной из машин сделавшей запрос на какой либо ресурс, это условие будет выполняться, если эта машина единственная, которая сделала запрос на ресурс находящийся за пределами данного корпуса. Если таких машин будет 3 и больше, то весь канал будет распределяться, равномерно, среди всех машин сделавших запрос на ресурс находящийся за пределами корпуса. Это действие направлено на увеличение производительности сети, и для того чтобы поставить все машины в равное положение.

Проанализировав расположения компьютерных классов в корпусах учебного учреждения, можно сделать вывод, что коммуникационное оборудование в одном корпусе может быть помещено в один монтажный шкаф, расположенный в одном из классов (специальном подсобном помещении). Использование таких монтажных шкафов является удобным в виду того, что позволяет проще вести поддержку работоспособности сети, а в случае неполадок — быстро их устранить. Еще одним из их достоинств является возможность контроля доступа к коммуникационному оборудованию.

3. Анализ условия размещения компьютеров и другого оборудования в помещениях предприятия

Размещать оборудование необходимо следующим образом: в районе географического центра офиса устанавливаются коммутаторы на необходимое количество портов. От него прокладываются линии к рабочим станциям. В некоторых случаях можно не устанавливать настенные розетки, а провод от концентратора непосредственно подключается к сетевой карте компьютера, при этом кабель укладывается в короба. Кабель канал крепиться к стене с помощью саморезов и дюбель-гвоздей. Телекоммуникационные разъемы располагаются прямо на кабель-канале. Высокая плотность разъемов повышает гибкость системы и облегчает изменения телекоммуникационных ресурсов рабочих мест. Во многих странах на 10 квадратных метров используемой площади должны устанавливаться два телекоммуникационных разъема.

Размещать информационные и силовые розетки необходимо так, как показано на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. — Размещение информационных и силовых розеток В центре здания устанавливается коммутационный шкаф, который необходим для размещения стандартного пассивного и активного навесного оборудования. При наличии большого количества оборудования возможна установка нескольких коммутационных шкафов объединенных в «пакет» .

Одним из самых ответственных этапов в проекте по созданию сети является организация коммутационного центра или серверной комнаты.

Для серверной комнаты, в основном, выделяют отдельное помещение и размещают в ней коммутационные шкафы, сетевое оборудование, серверы, офисную АТС и другое коммутационное оборудование.

В качестве центров коммутации обычно используются монтажные настенные или напольные шкафы, реже открытые стойки. Количество центров коммутации зависит от площади помещений и удаленности рабочих мест от серверной комнаты.

Первый корпус должен содержать пять компьютерных класса, каждый прямоугольной формы без выступов и площадью S=5X10=50(м2). Второй корпус должен иметь три компьютерных класса без выступов, два из которых имеют каждый площадь S=6×11=66(м2). Третий — S=4X7=28(м2). В третьем корпусе два компьютерных класса, площадь каждого составляет S=7X12=84(м2). В каждом корпусе все компьютерные классы — смежные, расположены посередине корпуса. Корпуса расположены последовательно. Между ними расстояние одинаково и составляет 1k=15м. В среднем здании компьютерные классы находятся на втором этаже, в одном из крайних — на первом, в другом — на третьем этаже.

Компьютеры расположены в классах вдоль стен.

Согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340−03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы», площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ с видеодисплейными терминалами (ВДТ) на базе электроннолучевой трубки должна составлять не менее 6 м², в помещениях культурно-развлекательных учреждений и с ВДТ на базе плоских дискретных экранов (жидкокристаллические, плазменные) — 4,5 м².

Предполагая, что все компьютеры оборудованы ЖК-мониторами рассчитаем количество компьютеров в компьютерных классах. В первом корпусе в каждом из пяти компьютерных классов, согласно нормам могут разместиться до 11 рабочих мест.

Во втором корпусе два компьютерных класса объёмом 66 м² могут вместить до 14 рабочих мест, в то время как класс объёмом 28 м² только 6.

В третьем корпусе обоих компьютерных классах, согласно нормам могут поместиться до 18 рабочих мест.

4. Расчет конфигурации сети

Стандарт 1000Base-SX использует в качестве среды передачи данных многомодовое оптоволокно. Функционально сеть стандарта 1000Base-SX имеет дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.

Конфигурация сети состоит из коммутаторов, медиа-конвертеров, компьютеров и соединений между ними. В каждом компьютерном классе размещено от 6 до 18 компьютеров и коммутатор. В первом корпусе коммутаторы соединены с коммутатором соединяющем первый корпус со вторым при помощи медиа-конвертера. Во втором корпусе стоит коммутатор, к которому подключены коммутаторы классов второго корпуса, а так же, при помощи медиа-конвертеров, коммутаторы первого и третьего корпусов.

Расчет необходимого оборудования для конфигурации сети, вычисляется исходя из длинны сегментов кабеля, типа кабеля, топологии сети, количества корпусов, количества классов., кабинетов. Длина кабеля всех типов соединений зависит от географического расположения зданий и длины всех сегментов. Длина кабеля определяется суммированием длин всех сегментов. Расчеты приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 — Расчет конфигурации сети

В таблице 4.2 представлены расчеты исходя из стоимости оборудования.

Таблица 4.2 — Количество и цена необходимого оборудования

5. Анализ условий размещения физической среды в помещениях предприятия и между ними

В помещениях корпусов отсутствуют источники сильных электромагнитных помех, агрессивные среды, повышенная влажность и источники высоких температур, что позволяет не использовать для кабелей дополнительной защитной изоляции и предположить, что в таких условиях кабель прослужит долгое время. В качестве физической среды будет использоваться оптоволоконный кабель.

Так как компьютеры внутри классов стоят вдоль стен, то физическая среда также будет проходить вдоль стен. Удобнее всего заложить физическую среду в короба из ПВХ. Данный способ размещения физической среды хорош тем, что позволяет обойтись малыми затратами, а также эстетичным видом. Возле каждого компьютера будет выведена розетка. Розетки располагаются в аудиториях — рядами вдоль стен, либо по полу параллельно рядам рабочих мест в больших аудиториях. В других помещениях розетки располагаются вдоль стен или загородок в количестве, зависящем не только от количества рабочих мест, но и от размеров помещения. К розеткам в последствии будут подключаться компьютеры с помочью патч-корда.

Корпуса будут соединяться с помощью оптоволоконного кабеля. Прокладка физической среды передачи данных между учебными корпусами возможна по воздуху, под землей, по столбам телефонных линий. Достоинство первого способа — мобильность, недостатки — малая помехозащищенность (при больших помехах необходимо использовать оптоволокно или экранированные кабели), малая надежность, подверженность воздействиям окружающей среды (из-за чего защитная оболочка быстрее теряет свои защитные качества). Достоинство второго способа более надежен по сравнению с первым, недостаток вследствие близкого расположения к линиям связи, возможно искажение сигнала электромагнитным полем (при использовании оптоволокна этот недостаток исчезает). Достоинство третьего способа — менее подвержен воздействию окружающей среды, недостатки меньшая мобильность; возможно воздействие на защитную оболочку кабеля агрессивных сред при попадании их в землю, если кабель недостаточно заглублен; не исключено воздействие электромагнитных полей, при прохождении рядом линий троллейбусов или трамваев (этот же недостаток может проявляться и в других способах).

Кабель будет укладываться в специальные, предусмотренные конструкцией здания, каналы. Каналы выполнены в виде труб различного сечения и предназначены для прокладки проводов различных коммуникаций (телефонов, сигнализации и т. д.).

Сети, построенные на основе стандарта 10Base-TX, обладают по сравнению с коаксиальными вариантами Ethernet многими преимуществами. Эти преимущества связаны с разделением общего физического кабеля на отдельные кабельные отрезки, подключенные к центральному коммуникационному устройству. И хотя логически эти отрезки по-прежнему образуют общий домен коллизий, их физическое разделение позволяет контролировать их состояние и отключать в случае обрыва, короткого замыкания или неисправности сетевого адаптера на индивидуальной основе. Это обстоятельство существенно облегчает эксплуатацию больших сетей Ethernet, так как концентратор обычно автоматически выполняет такие функции, уведомляя при этом администратора сети о возникшей проблеме.

6. Составление структуры физической среды сети, выбор кабеля

6.1 Выбор типа кабеля для горизонтальных подсистем

Горизонтальная кабельная система начинается телекоммуникационной розеткой на рабочем месте она включает в себя: розетку, горизонтальный кабель, точки терминирования и пэтч-корды (кроссировочные перемычки), представляющие собой горизонтальный кросс. Максимальная длина горизонтального кабеля должна составлять 100 м, независимо от типа среды. Она измеряется от разъема (панели) в телекоммуникационном шкафу этажа до информационного разъема на рабочем месте.

Максимальная механическая длина абонентских, коммутационных (перемычек) и сетевых кабелей — не более 5 метров.

Стоимость установки сетей для горизонтальной подсистемы оказывается весьма низкой. Эта стоимость складывается из стоимости сетевых адаптеров и стоимости монтажных работ. [2 стр. 365]

Для этих целей подойдет многомодовый оптоволоконный кабель.

6.2 Структура горизонтальной кабельной подсистемы

Горизонтальная подсистема располагается в коробе на расстоянии одного метра от пола. Так, как в коробе прокладываются кабели одного типа и отсутствуют высоковольтные кабели, то источники помех не предусматривается. На каждые два компьютера имеется одна розетка с двумя сетевыми гнездами. Компьютеры подсоединяются с розетками с помощью двухметровых кабелей патч-кордов с вилками SG.

6.3 Выбор типа кабеля для вертикальных подсистем

Для вертикальных систем будет использоваться многомодовый оптоволоконный кабель. Это не повлечет за собой лишних затрат и не скажется на производительности всей сети в целой.

6.4 Структура вертикальной кабельной подсистемы

Это магистральная подсистема, соединяет между собой этажи здания, обеспечивая связь и согласование горизонтальных подсистем этажей. Все компьютерные классы во всех корпусах в структуре рассматриваемой сети будут находиться на первых этаж.

6.5 Выбор типа кабеля для подсистемы кампуса

Для кампуса будем использовать многомодовое оптоволокно, хорошо подходящее для агрессивной внешней среды, так же способное передавать информацию на большие расстояния по сравнению с медным кабелем. Для обжима кабеля будем использовать SC-коннекторы, представленные на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 — SC-коннектор

6.6 Структура кабельной подсистемы для кампуса

Для соединения корпусов был выбран оптоволоконный кабель.

Кабель подсистемы кампуса проводиться под землёй между зданиями, в каналах.

Каналы выполнены в виде труб, с различным сечением, в которых проходят кабеля такого или похожего типа. Такой вид прокладки позволит защитить кабель от внешних воздействий, помех и физического вмешательства (ответвления).

6.7 Выбор типа кабеля в зависимости от требований помехозащищенности

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам этот сигнал принципиально не порождает внешних электромагнитных излучений.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет около 5 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, он просто не имеет конкурентов.

Оптоволоконный кабель менее прочен, чем электрический, и менее гибкий (типичная величина допустимого радиуса изгиба составляет около 10−20 см).

Чувствителен он и к ионизирующим излучениям, из-за которых снижается прозрачность стекловолокна, то есть увеличивается затухание сигнала. Чувствителен он также к резким перепадам температуры, в результате которых стекловолокно может треснуть. В настоящее время выпускаются оптические кабели из радиационно стойкого стекла (стоят они, естественно, дороже).

Оптоволоконные кабели чувствительны также к механическим воздействиям (удары, ультразвук) — так называемый микрофонный эффект. Для его уменьшения используют мягкие звукопоглощающие оболочки.

6.8 Выбор типа кабеля с точки зрения секретности передаваемой информации

Так как передаваемая в сети информация является конфиденциальной, то кабеля выбирались максимально защищенными в соответствии с поставленными задачами по инфраструктуре, типам оборудования и используемых кабелей. Для этих целей подходит многомодовый оптоволоконный кабель.

6.9 Выбор типа кабеля в зависимости от требований пожарной безопасности

Все типы кабелей используют одинаковый тип изоляции и соответствуют нормам пожарной безопасности.

6.10 Выбор типа кабеля в зависимости от требований допустимой дальности передаваемой информации

Многомодовый оптоволоконный кабель с большим запасом обеспечивает необходимый уровень дальности передачи информации. Дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.

6.11 Выбор типа кабеля в зависимости от его стоимости

Оптоволоконный кабель является одним из надежных типов кабелей, и скорость передачи данных по этому типу кабеля соответствует требованиям к построению сети, т.к. основной задачей было построение сети именно на этом типе кабеля. В условиях данного проекта лучше было бы использовать одномодовый кабель, в итоге мы имели бы лучшие условия для передачи сигнала, однако в силу его высокой стоимости, обусловленной технологией его производства — мы будем использовать многомодовый кабель.

7. Выбор активного сетевого оборудования сети

В проектируемой сети будет использоваться активное сетевое оборудование — сетевые адаптеры, коммутаторы.

7.1 Выбор типовых сетевых адаптеров

Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC — периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

Основная работа сетевого адаптера — обеспечивать надежный обмен двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи.

Как и любой контроллер компьютера, сетевого адаптера работает под управлением драйвера операционной системы.

Сетевой адаптер вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем в конечном узле сети — компьютере. Они выполняют две операции: передачу и прием кадра. Через межуровневый интерфейс от верхних уровней принимается кадр данных LLC вместе с адресной информацией MAC-уровня.

Данные для передачи в сеть помещаются в буферы протоколами верхних уровней, которые извлекают их из дисковой памяти либо из файлового кэша с помощью подсистемы ввода/вывода операционной системы. Затем происходит оформление кадра данных MAC. После этого происходит формирование символов кодов при использовании избыточных кодов.

Следующий этап — выдача сигналов в кабель в соответствии с принятым линейным кодом — манчестерским, NRZI, MLT-3 и т. п.

В начале компьютер принимает из кабеля сигналы, кодирующие битовый поток. Затем нужно осуществить выделение сигналов на фоне шума. Эту операцию могут выполнять различные специализированные микросхемы или сигнальные процессоры. В результате образуется битовая последовательность, с большой степенью вероятности совпадающая с той, которая была послана передатчиком.

После этого — проверка контрольной суммы кадра. Если она верна, то из MAC-кадра извлекается кадр LLC и передается через межуровневый интерфейс наверх, протоколу LLC и кадр помещается в буфер оперативной памяти. В противном случае кадр отбрасывается с сообщением об ошибке.

Сетевые адаптеры делятся на адаптеры для рабочих станций и адаптеры для серверов.

В сетевых адаптерах для рабочих станций значительная часть работы перекладывается на драйвер, тем самым сам сетевой адаптер оказывается проще и дешевле, однако повышается степень загрузки центрального процессора работами по передаче кадров из оперативной памяти компьютера в сеть.

Сетевые платы, предназначенные для серверов, обычно снабжаются собственными процессорами, которые самостоятельно выполняют большую часть работы по передаче кадров из оперативной памяти в сеть и в обратном направлении.

Перед установкой сетевые адаптеры необходимо конфигурировать, т. е. необходимо задать номер прерывания, используемого адаптером, номер канала прямого доступа к памяти DMA (если адаптер поддерживает режим DMA) и базовый адрес портов ввода/вывода.

Детали процедуры конфигурирования сетевого адаптера и его драйвера во многом зависят от производителя адаптера, а также от возможностей шины, для которой разработан адаптер.

Сетевые адаптеры характеризуются:

— типом поддерживаемого протокола;

— производительностью;

— шиной компьютера, к которой они могут присоединяться;

— типом приемопередатчика;

— наличием собственного процессора, разгружающего центральный процессор компьютера от рутинной работы.

Мы будем использовать сетевую карту SB-50 (10BASE-F) SB-50 — универсальная сетевая карта с интерфейсом 10Base-F. Она поддерживает большое количество протоколов и разную топологию сетей. Эта карта может использоваться во всех современных моделях принтеров и цифровых копиров, имеющих KUIO порт.

7.2 Выбор типовых сетевых репитеров

В сети не будет использоваться этот вид сетевого оборудования.

7.3 Выбор типовых сетевых коммутаторов

Сетевой коммутатор (switch) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

Коммутатор обеспечивает высокопроизводительную коммутацию в сетях с широким набором возможностей. Он представляет собой идеальное решение для сетей малого и среднего масштаба с растущими требованиями к пропускной способности. Он также прекрасно подходит для крупных предприятий, которым необходимы коммутационные решения для центров обработки данных, серверных комплексов или кроссовых шкафов, сочетающие богатые функциональные возможности с приемлемой ценой. В настоящее время выпускаются различные по функциональности коммутаторы: с различным числом портов, дополнительными коммутационными модулями.

Благодаря тому, что коммутаторы могут управлять трафиком на основе протокола канального уровня (Уровня 2) модели OSI, он в состоянии контролировать MAC адреса подключенных к нему устройств и даже обеспечивать трансляцию пакетов из стандарта в стандарт (например Ethernet в fddi и обратно). Особенно удачно результаты этой возможности представлены в коммутаторах Уровня 3, т. е. устройствах, возможности которых приближаются к возможностям маршрутизаторов.

Коммутаторы поддерживают при соединении друг с другом режим полного дуплекса. В таком режиме данные передаются и принимаются одновременно. При этом скорость передачи данных повышается в два раза, а при соединении нескольких коммутаторов можно добиться и большей пиковой производительности.

Маршрутизатор или роутер, рутер — сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети. Работает на более высоком уровне, нежели коммутатор и сетевой мост. Маршрутизатор, прежде всего, необходим для определения дальнейшего пути данных, посланных в большую и сложную сеть.

Пользователь сети отправляет свои данные в сеть и указывает адрес своего абонента. Данные проходят по сети и в точках с разветвлением маршрутов поступают на маршрутизаторы, которые как раз и устанавливаются в таких точках. Маршрутизатор выбирает дальнейший наилучший путь. То, какой путь лучше, определяется количественными показателями, которые называются метриками. Таблица маршрутизации содержит информацию, на основе которой маршрутизатор принимает решение о дальнейшей пересылке пакетов. Таблица состоит из некоторого числа записей — маршрутов, в каждой из которых содержится адрес сети получателя, адрес следующего узла, которому следует передавать пакеты и некоторый вес записи — метрика. Метрики записей в таблице играют роль в вычислении кратчайших маршрутов к различным получателям. В зависимости от модели маршрутизатора и используемых протоколов маршрутизации, в таблице может содержаться некоторая дополнительная служебная информация.

Маршрутизаторы делят на устройства верхнего, среднего и нижнего классов.

Маршрутизаторы верхнего класса служат для объединения сетей предприятия. Они поддерживают множество протоколов и интерфейсов. Устройства данного типа могут иметь до 50 портов локальных или глобальных сетей.

С помощью маршрутизаторов среднего класса формируются менее крупные сетевые объединения масштаба предприятия. Стандартная конфигурация включает 2−3 порта локальных сетей и от 4 до 8 портов глобальных сети. Такие маршрутизаторы поддерживают наиболее распространенные протоколы маршрутизации и транспортные протоколы.

Маршрутизаторы нижнего класса предназначаются для локальных сетей подразделений: они связывают небольшие офисы с сетью предприятия. Подобные маршрутизаторы пользуются большим спросом у администраторов, которым необходимо расширить имеющиеся межсетевые объединения.

Маршрутизаторы для базовых сетей и удаленных офисов имеют разную архитектуру, поскольку к ним предъявляются разные функциональные и операционные требования. Маршрутизаторы базовых сетей обязательно должны быть расширяемыми.

Маршрутизатор базовой сети состоит из следующих основных компонентов: сетевых адаптеров, зависящих от протоколов и служащих интерфейсами с локальными и глобальными сетями; управляющего процессора, определяющего маршрут и обновляющего информацию о топологии; основной магистрали. После поступления пакета на интерфейсный модуль он анализирует адрес назначения и принимает команды управляющего процессора для определения выходного порта. Затем пакет по основной магистрали маршрутизатора передается в интерфейсный модуль, служащий для связи с адресуемым сегментом локальной или глобальной сети В роли маршрутизатора может выступать рабочая станция или сервер, имеющие несколько сетевых интерфейсов и снабженные специальным программным обеспечением.

В качестве коммутаторов и маршрутизаторов будем использовать коммутаторы компании Zyxel.

7.4 Выбор типов концентраторов

В сети не будет использоваться этот вид сетевого оборудования.

8. Выбор пассивного оборудования

Пассивное оборудование является неотъемлемой частью структурированной кабельной системы. Условно пассивное оборудование можно разделить на две группы: являющееся трассой для кабельных коммуникаций и служащее трактом передачи данных. К первой группе относятся следующие элементы: металлические лотки, кронштейны, кабельные каналы, аксессуары для кабельных каналов, закладные трубы, стяжки, гофрошланги, клипсы и коммутационные шкафы. Ко второй группе можно отнести кабель, розетки и коммутационные панели и др.

Такое оборудование не относится непосредственно к созданию локальной вычислительной сети, но, так или иначе, влияет на ее функциональность (например, панели питания, источники бесперебойного питания (UPS), приспособления для крепления компьютеров и мониторов в шкафы и стойки, системы вентиляции шкафов).

Для крепления компьютерного оборудования используются специальные корпуса, или салазки, на которых крепятся системные блоки и мониторы. Вместе с системами вентиляции необходимо ставить пылезащитные фильтры на технологические отверстия шкафов. Розетки для каждого рабочего места выбираем двойные (для обеспечения избыточности). Кстати говоря, эта избыточность дает кроме возможности добавки компьютеров в кабинет еще и гарантию на то, что при случайном обрыве на одной из линий розетки, можно переключить компьютер на вторую свободную линию.

Для размещения сетевого оборудования будем использовать монтажные шкафы фирмы CISCO. Шкаф имеет размеры 6Ux600×600.

Патч-корды. Лучше использовать только заводского производства. Для расключки Switch-ей и патч-панелей лучше использовать 24-цветные патч-корды. Для подключки компьютеров к розеткам цветные естественно не нужны. Длины заводских патч-кордон бывают разные, выбирать следует исходя из необходимости конкретного соединения.

Теперь о выборе блока бесперебойного питания. Есть конечно блоки для 19″ стойки, но это удорожает и без того достаточно дорогие UPS. Поэтому будем использовать АРС UPS из серии Smart, начиная от 1000VA.

9. Выбор компьютеров и другого оборудования

9.1 Выбор компьютеров и другого оборудования в зависимости от требований производительности и запоминающих возможностей

Рабочие станции будем собирать на основе чипсетов фирмы INTEL, как производительное и надежное решение для процессоров Intel Pentium. Чипсеты от Intel отличаются высокой стабильностью, надежностью, функциональностью, производительностью. Тактовую частоту процессора выберем 3200 МГц, такая частота на данный момент способна справится с современными офисными, бухгалтерскими, специализированными пакетами ПО. Оперативная память выбирается равной 4096 Мб, это вполне допустимый размер памяти, его достаточно для выполнения поставленных задач.

Жесткий диск из соображений экономии и оптимального варианта выбирается 320 Гб. Модель монитора — 21 дюймовый Philips 210S. Данные мониторы являются весьма эргономичным и не очень дорогим решением для создания рабочих станций.

Таблица 9.1 — Данные по подробной конфигурации компьютера

Исходя из расчёта того, что в сумме десять классов: 85*691 = 58 735 $.

Основой сервера будет следующая конфигурация. Процессор Intel 4 x Xeon 4 Cores 3.2 GHz. Он обеспечит серверу хорошую производительность для решения как сетевых, так и локальных задач. Объем оперативной памяти, исходя из расчета того, что на сервере будет запущенно одновременно много программ, выбирается около: 4×4 Gb DDR 6700 MHZ. На сервер будут установлены жесткие диски: 3 x SCSI 2000 1x HDD 147 GB. Размер дисков выбирается исходя из того, что на сервере будет хранится огромное количество различной информации, начиная от различных документации, БД, офисной информации.

Корпус выбирается фирмы Codegen, эта фирма зарекомендовала себя как один из лучших производителей корпусов и блоков питания. Блок питания в корпусе выбирается равным 350 Вт.

21″ монитор, позволяет отобразить всю необходимую информацию.

Так же к серверу предусмотрен бесперебойный блок питания UPS, это устройство позволяет при прекращении подачи электроэнергии проработать компьютеру некоторое время, а затем без потери данных завершить работу, что очень хорошо при сбоях в сети или кратковременно отключении электричества. Благодаря этому устройству, сервер будет защищен от сбоев связанных с питанием и некорректным завершением работы компьютера (неправильный выход из системы, некорректная перезагрузка).

Исходя из расчёта суммарная стоимость всех компьютеров будет составлять 71 235 $.

10. Выбор сетевой операционной системы

В связи с тем, что на данный момент времени наибольшее количество программ выпускается для операционных систем MS Windows. А так же с тем, что в названых операционных системах достаточно хорошо реализованы функции работы с локальной сетью, а так же функции администрирования и управления. Для клиентских мест будет выбрана операционная система Windows 7.

С надежной архитектурой Windows мы получаем:

— технологию операционных систем высшего качества, включающую многозадачность, устойчивость к ошибкам и системную защиту памяти, которая, вся работает, что бы предотвратить и разрешить проблемы, поддерживать бесперебойную работу системы;

— возможность восстановить вашу работу во многих случаях, если ваша программа аварийно завершается, и вы не можете сохранить результаты работы;

— системная защита памяти помогает предотвратить дестабилизацию работы вашей станции плохим программным обеспечением и др.;

Основное направление развития современных сетевых операционных систем (NOS) — перенос вычислительных операций на рабочие станции, создание систем с распределенной обработкой данных. Кроме этого внедрение объектно-ориентированных технологий (OLE. DCE, IDAPI) позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В такой ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление распределенными ресурсами сети. В современных NOS применяют три основных подхода к организации управления ресурсами сети.

Первый — это Таблицы Объектов (Bindery). Используется в сетевых операционных системах NetWare 286 и NetWare v3.1x. Такая таблица находится на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях, группах, их правах доступа к ресурсам сети. Такая организация работы удобна, если в сети только один сервер. В этом случае требуется определить и контролировать только одну информационную базу. При расширении сети, добавлении новых серверов объем задач по управлению ресурсами сети резко возрастает.

Второй подход используется в LANServer и LANManager — Структура Доменов (Domain). Все ресурсы сети и пользователи объединены в группы. Домен можно рассматривать как аналог таблиц объектов, только здесь такая таблица является общей для нескольких серверов, при этом ресурсы серверов являются общими для всего домена. Поэтому пользователю для того чтобы получить доступ к сети, достаточно подключиться к домену (зарегистрироваться), после этого ему становятся доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящих в состав домена.

Третий подход — Служба Наименований Директорий или Каталогов (Directory Name Services — DNS) лишен этих недостатков. Все ресурсы сети: сетевая печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.н. рассматриваются как отдельные ветви или директории, информационной системы. Таблицы, определяющие DNS, находятся на каждом сервере. Это повышает надежность и живучесть системы и упрощает обращение пользователя к ресурсам сети. Управление такой системой также проще, чем при использовании доменов, так как здесь существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при доменной организации необходимо определять ресурсы, пользователей, их права доступа для каждого домена отдельно. В качестве сетевой операционной системы будем использовать операционную систему MS Windows 2008 Server для серверов и MS Windows 7 для рабочих станций.

11. Выбор протоколов сети

Протокол внутри сети выбираем TCP/IP, потому что, в современных сетях наиболее широко распространен именно этот протокол. Он имеет высокую надёжность и скорость передачи данных. Это основной протокол выбранных операционных систем.

Структура протоколов TCP/IP приведена на рисунке 11.2. Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня.

Рисунок 11.1 — Стек TCP/IP.

Самый нижний (уровень IV) соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает вес популярные стандарты физического и канального уровня: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 1 OOVG-AnyLAN, для глобальных сетей — протоколы соединений «точка-точка» SLIP и РРР, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов Х.25, frame relay.

Следующий уровень (уровень III) — это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей пакетов с использованием различных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи.

В качестве основного протокола сетевого уровня в стеке используется протокол IP, который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.

К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP и OSPF, а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP. Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом — источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы.

Следующий уровень (уровень II) называется основным. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP и протокол дейтаграмм пользователя UDP. Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами.

Верхний уровень (уровень I) называется прикладным. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие. Остановимся несколько подробнее на некоторых из них.

Протокол пересылки файлов FTP реализует удаленный доступ к файлу. Для того, чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений — TCP. Кроме пересылки файлов протокол FTP предлагает и другие услуги. Так, пользователю предоставляется возможность интерактивной работы с удаленной машиной, например, он может распечатать содержимое ее каталогов.

В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все возможности FTP, могут использовать другой протокол — простейший протокол пересылки файлов TFTP. Этот протокол реализует только передачу файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения — UDP.

Протокол SNMP используется для организации сетевого управления. Изначально протокол SNMP был разработан для удаленного контроля и управления маршрутизаторами Internet, которые традиционно часто называют также шлюзами. С ростом популярности протокол SNMP стали применять и для управления любым коммуникационным оборудованием — концентраторами, мостами, сетевыми адаптерами. Проблема управления в протоколе SNMP разделяется на две задачи.

Первая задача связана с передачей информации. Протоколы передачи управляющей информации определяют процедуру взаимодействия SNMP-агента, работающего в управляемом оборудовании, и SNMP-монитора, работающего на компьютере администратора, который часто называют также консолью управления. Протоколы передачи определяют форматы сообщений, которыми обмениваются агенты и монитор.

Вторая задача связана с контролируемыми переменными, характеризующими состояние управляемого устройства. Стандарты регламентируют, какие данные должны сохраняться и накапливаться в устройствах, имена этих данных и синтаксис этих имен. В стандарте SNMP определена спецификация информационной базы данных управления сетью. Эта спецификация, известная как база данных MIB (Management Information Base), определяет те элементы данных, которые управляемое устройство должно сохранять, и допустимые операции над ними.

Протокол telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессами, а также между процессом и терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленного компьютера.

12. Методы передачи данных в сети

Стандарт 10Base-TX относится к сетям с архитектурой Ethernet. В ней используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом множественного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Простота схемы подключения — это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме множественного доступа (multiply-access, MA).

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю (рис. 3). Для уменьшения вероятности этой ситуации непосредственно перед отправкой кадра передающая станция слушает кабель (то есть принимает и анализирует возникающие на нем электрические сигналы), чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать. Но даже при таком алгоритме две станции одновременно могут решить, что по шине в данный момент времени нет передачи, и начать одновременно передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия, так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле, что приводит к искажению информации.