Разработка структурной схемы сети и требуемое оборудование

Проектируемая локальная сеть (ЛВС) должна обеспечивать надежное централизованное хранение и защиту данных, передавать данные с высокой скоростью и связываться с другими локальными сетями. Кроме того, дальнейшее расширение сети не должно быть связано с высокими затратами. При подключении новых пользователей сеть должна позволить простое расширение.

В нашем случае для проектируемой сети возможны следующие способы использования:

• — связь между пользователями;
• — использование сетевых ресурсов;
• — совместное использование файлов и СУБД;
• — организованное управление, резервное копирование, создание общей базы данных;
• — связь с другими ЛВС.

Выбор типа сети.

На основании вышеизложенного анализа использования сети и исходных данных выберем сеть на основе сервера. Сервер в сети клиент-сервер представляет собой ПК с жестким диском либо отдельный многопроцессорный блок, не выполняющий функции обычного ПК, на котором можно хранить приложения и файлы, доступные для других ПК в сети. Сервер может также управлять доступом к периферийным устройствам и используется для выполнения сетевой операционной системы.

Обосновать наш выбор можно следующими условиями:

• — необходим одновременный доступ более 10 пользователей. Вероятность одновременной работы более 10 пользователей в ночное время достаточно высока. Это обусловлено наименьшей стоимостью трафика в вечернее время суток по сравнению с дневными часами;
• — по условию необходимо обеспечить высокую безопасность данных. Одноранговые сети (без сервера) не могут этого позволить;
• — по условию необходимо обеспечить связь с другими центрами. Сервер позволяет осуществлять доступ к объединенным сетям и выход в глобальную;
• — примем сеть на основе выделенного файл-сервера, который будет выполнять следующие функции согласно условию и необходимым требованиям:
  • а) администрирование сети;
  • б) защита данных.

Термин файловый сервер относится к компьютеру, основной функцией которого является хранение, управление и передача файлов данных. Он не обрабатывает и не изменяет сохраняемые и передаваемые им файлы. Сервер может «не знать», является ли файл текстовым документом, графическим изображением или электронной таблицей. В общем случае на файловом сервере может даже отсутствовать клавиатура и монитор. Все изменения в файлах данных осуществляются с клиентских рабочих станций. Для этого клиенты считывают файлы данных с файлового сервера, осуществляют необходимые изменения данных и возвращают их обратно на файловый сервер. Подобная организация наиболее эффективна при работе большого количества пользователей с общей базой данных. В рамках больших сетей может одновременно использоваться несколько файловых серверов.

Выбор топологии сети.

Проведем анализ построения локальной сети по методу «звезда» и «шина».

Подключение по методу «шина». Коммутаторы соединены последовательно на нескольких «лучах», которые, в свою очередь, могут иметь многочисленные разветвления.

Подобная сеть очень дешева, и вполне способна развиваться за счет подключения новых пользователей. До определенных пределов она достаточно надежна, и обеспечивает приемлемую скорость Поэтому традиционный вопрос начинающих сетестроителей «сколько можно соединить последовательно коммутаторов» представляется совсем в ином свете. Если принимать во внимание только техническую (или теоретическую) работоспособность, данные можно передавать и по линии из 30−50 коммутаторов. Но строить такую сеть, мягко говоря, не рационально — практика показывает, что уже при 15−20 последовательно соединенных устройствах (причем нет разницы, какого типа применяется оборудование) сеть становится практически неработоспособной (разумеется, с точки зрения последнего абонента в «шине»).

В рассматриваемой сети проблема большого числа коммутаторов решена за счет ограничения скорости между клиентом и коммутатором до 10 Мбит/с, при этом скорость на магистральных участках составляет 100 Мбит/с. Таким образом не возникает проблемы загруженности магистральных участков.

В свою очередь, «Звезда» несколько лучше приспособлена для предоставления обычной для локальной сети централизованной услуги. Действительно, в ЛВС почти всегда есть сервер или маршрутизатор, для доступа к которому (по большому счету) и построена сеть. Общение пользователей «напрямую» не слишком нужно, а часто и просто запрещено по соображениям безопасности.

Кроме этого, кольцевая топология является избыточной по числу связей, а значит и более дорогой. А вопрос надежности стоит не слишком остро из-за небольших размеров «обычной» ЛВС.

На основе предыдущего анализа выберем комбинированную топологию «звезда-шина». В нашем случае это будет наиболее оптимальным вариантом. Топология будет представлять собой объединение топологий «звезда» одной общей шиной.

Комбинированная топология отвечает следующим технико-экономическим условиям:

• — низкая стоимость расширения сети (в части сети «звезда» новая машина лишь подключается к разъему коммутатора);
• — подобная сеть отвечает классическим требованиям стандарта Ethernet (большие длины сегментов — до 100 м, большое число компьютеров в сети — до 1024);
• — в значительной степени удовлетворяет прочим требованиям (разводка кабеля, защита данных, обслуживание).

Выбор кабельной системы.

Для выбора кабельной системы проанализируем географическое расположение зданий, количество компьютеров и топологию сети.

• — расстояние между зданиями около 100 метров;
• — требуется 16 коммутаторов;
• — желательна низкая стоимость кабельных соединений. Защита данных должна отвечать требованиям условия. Должна быть простота монтажа и обслуживания (имеется в виду, что мелкий неквалифицированный ремонт и обслуживание может проводиться пользователями), не исключен напряженный трафик.

Итак, для соединения рабочих станций с коммутаторами выберем кабель «витая пара» (Twisted Pair). Он будет отвечать следующим требованиям:

• — марка кабеля 10 Base T неэкранированный (Unshielded Twisted Pair — UТР);
• — кабель достаточно гибкий, что упростит прокладку кабеля по стенам здания;
• — обеспечивает большую скорость передачи данных (до 100 Мбит/с);
• — отвечает требованиям длины (длина всех соединений с хабом менее 100 м).

Однако, для лучшей сохранности большого объема данных, и как требует того конструкция концентратора, коммутаторы между собой будем соединят кабелем типа П-296.

Его преимущества в нашем случае следующие: достаточно дешев и гибок, хотя и не настолько, как витая пара; отвечает условиям активной длины; хорошая защищенность данных и помехоустойчивость, удовлетворительный монтаж.

Далее, пассивная часть кабельной системы будет собой представлять совокупность следующих узлов: непосредственно кабель 10 Base T Level 5 UTP; розетки настенные RJ-45, патч-корды RJ45/L5.

Выбор сетевой карты.

Сетевая карта осуществляет низкоуровневую связь компьютеров с целью обмена данными и обобществления ресурсов. При помощи сетевых карт в сеть могут быть включены не только компьютеры, но и другие программируемые устройства, например, принтеры.

Основные характеристики сетевых карт:

• — внутренняя и внешняя разрядность ;
• — скорость передачи данных;
• — поддерживаемая среда или топология сети;
• — характер соединения с сетью и др.

Сетевые карты выпускаются 16-ти и 32-разрядные. Скорость передачи данных— до 56 кБит/с и более. Карты выпускаются для различных сетевых сред: Ethernet, IBM PC Network, IBM PC Token Ring, ARCNET, Novell NetWare. Сетевые карты подключаются к коаксиальному, оптоволоконному, витой паре и другим сетевым кабелям.

Для примера можно остановить свой выбор на сетевых картах следующих маркировок: 3COM 3C905C-TX-NM; Acorp L-100 (RTL-8139) UTP 10/100 PCI; D-Link DE-528T.

Данные платы имеют достаточно низкую цену, у них предусмотрен вход как для «витой пары», так и для коаксиального кабеля.

Для установки карты на машину достаточно вставить ее в слот сетевого расширения на материнской плате компьютера (Mother Board) и затем запустить утилиту установки нового оборудования. Программа сама определит тип карты и инсталлирует для нее необходимые драйверы.

Выбор типа сервера.

В нашем случае выбираем сеть с выделенным сервером — здесь сервер выполняет функции маршрутизации. На таком компьютере выполняется операционная система. Рабочие станции взаимодействуют через сервер.

Достоинства: выше скорость обработки данных (определяется быстродействием центрального компьютера, и на сервер устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитанная на обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от нескольких пользователей); обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности; проще в управлении по сравнению с равноправными.

Недостатки: такая сеть дороже из-за сервера; менее гибкая по сравнению с равноправной.

Протокол обмена представляет собой набор вызовов, обеспечивающих приложению доступ к файловой системе на файл-сервере.

Выбор сетевого программного обеспечения.

Серверы на базе ОС Linux чрезвычайно гибки и просты в использовании в качестве Web-серверов, серверов приложений, баз данных, электронной почты, для работы с файлами и печати, а также как маршрутизаторы, экраны межсетевой защиты и комбинаций перечисленных выше функций. Серверные решения на базе отказоустойчивой ОС Linux обеспечивают высоконадежное функционирование и высокую степень защиты от посторонних воздействий. Встроенный FireWall позволяет пользователям безопасно пользоваться сетью Интернет, а управляемый список сайтов с запрещенным содержанием блокирует доступ к нежелательным ресурсам. Также имеется встроенный генератор отчетов о времени, трафике каждого пользователя, что позволяет легко контролировать распределение ресурсов. Гибкая система управления правами как групповых, так и индивидуальных пользователей обеспечивает максимальную внутрисетевую защиту.

Linux — это наиболее эффективный путь превратить персональный компьютер в профессиональную рабочую станцию, дать доступ к Интернет всем машинам локальной сети, создать устойчивую серверную платформу для внутрифирменной связи.

Выбор сетевого протокола.

Транспортный протокол TCP/IP for Windows в настоящее время является наиболее продвинутым протоколом для работы по сети в среде Windows. Рассмотрим его основные характеристики и функции.

TCP/IP for Windows.

Изготовитель: NetManage (USA).

Функции пакета в среде Windows.

Telnet: есть.

FTP: есть.

NFS: есть.

Почта: есть (SMTP для отправки, POP2 для получения).

Новости: есть.

Сервер Telnet: нет.

Сервер FTP: есть.

Наличие средств поиска информации в сети Internet: есть (Gopher-клиент).

Прочие функции: ping, whois, finger.

Пользовательский интерфейс — отличный.

Требования к программно-техническим средствам: HDD не менее 3.0 MB, ОС не ниже Windows 3. x, WIN. DLL, RAM 256КВ, процессор не хуже 80 386.

Поддержка NetWare: нет.

Поддержка DNS: есть.

Средства связи по коммутируемым линиям: SLIP.

Интерфейс для работы по ЛВС: свои драйверы плат ЛВС.

Наличие средств настройки авторизации: есть.

Документация: фирменный комплект полной документации; язык — русский.

Состав установочного комплекта: 2 дискеты по 1,44 Мб.

Наличие исходных текстов: нет.

Примечания: имеет в своем составе NFS-сервер, может работать как маршрутизатор пакетов.

Рекомендации по использованию пакета в сети.

Пакет TCP/IP for Windows обладает полным набором услуг сети Интернет. Кроме этого TCP/IP for Windows имеет в своем составе NFS-сервер, а также может работать маршрутизатором сети. На сегодняшний день TCP/IP for Windows может быть признан лучшим пакетом для операционной среды MS Windows.

TCP/IP for Windows может быть рекомендован тем абонентам сети, которым необходим пакет абонентского программного обеспечения для MS-Windows. Он также может быть рекомендован в качестве маршрутизатора для связи небольшой ЛВС с сетью.

Выбор методов защиты сети и данных.

Возможные виды потерь информации в ПК:

• — ПЭМИH — собственно электромагнитное излучение от ПК;
• — наведенные токи в случайных антеннахперехват наводок в проводах (телефонных, проводного радио), кабелях (ТВ антеннах, например), которые проходят вблизи, но не связанных гальванически с ПК, даже в отопительных батареях (отопление изолировано от земли);
• — наводки и паразитные токи в цепях, гальванически связанных с РС (питание, кабель ЛВС, телефонная линия с модемом и т. п.);
• — неравномерное потребление тока в питании — в основном для электромеханических устройствах (для современных ПК маловероятен);

Какие применяются меры:

• — экранирование корпусов (или внутренний металлический экран, или напыление изнутри на корпусе медной пленки — заземленные);
• — установка на экран трубки монитора или сетки, или дополнительного стекла с заземленным напылением;
• — на все кабели ставят электромагнитные фильтры (это, как правило, специальные сердечники), дополнительную оплетку экрана;
• — локальные экраны на платы адаптеров;
• — дополнительные фильтры по питанию;
• — дополнительный фильтр в цепь ЛВС.

Рисунок 2.1 — Сеть доступа в Интернет абонентов жилого массива.