Проектирование компьютерной сети

1. Теоретическая часть

1.1 Общие сведения о компьютерных сетях

1.2 Общие сведения о сетевом оборудовании

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт необходимого количества сетевого кабеля

2.2 Выбор необходимого сетевого оборудования

2.3 Расчёт стоимости сетевого оборудования

Заключение

Приложение 1

Приложение 2

Целью курсового проекта является проектирование компьютерной сети предприятия МТИиВТ. Помещение, в котором расположена проектируемая сеть состоит из 8-ми комнат объединённых одним коридором.

Входной кабель располагается в комнате SRV.

Компьютеры сгруппированы по комнатам следующим образом:

· К1- 6 компьютеров;

· К2- 5 компьютеров;

· К3- 7 компьютеров;

· К4-К7 по 1-му компьютеру.

1. Теоретическая часть

1.1 Общие сведения о компьютерных сетях Компьютерная сеть — это система распределенной обработки информации, состоящая как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.

Исходя из приведенного выше определения, можно сказать, что компьютерные сети используются для организации коллективной работы, доступа к общим информационным ресурсам и организации общения между пользователями сети.

Каналы связи различаются как по типу проводящей среды (проводная и беспроводная), так и по физической реализации (коаксиальный кабель, оптическое волокно, спутниковый канал, радиосвязь, лазерный или инфракрасный сигнал и др.). Характеристики каналов связи определяют возможности канала связи соответствовать определенным требованиям, которые предъявляются пользователем данного канала связи. Помимо основных характеристик канала, учитываются также стоимость, надежность и достоверность передачи информации, и другие характеристики.

Существует несколько вариантов классификации компьютерных сетей.

По территориальному признаку различают сети:

— Локальные (Local Area Network), которые ограничиваются размерами помещения, здания либо группы рядом стоящих зданий.

— Региональные (Metropolitan Area Network), которые являются объединением локальных сетей в пределах территории, или корпоративные для крупной организации, имеющей удаленные друг от друга офисы. Частным случаем региональной сети является городская публичная сеть крупного мегаполиса.

— Глобальные сети (Wide Area Network) строятся на основе региональных сетей3.

Другой вариант классификации сетей — учет их различия в геометрической схеме (топологии) соединения узлов сети. На локальном уровне выделяют три варианта топологии: общая шина, кольцо, звезда. Общая шина предполагает подключение компьютеров к общему кабелю, на концах которого — терминальные конвекторы. В топологии «звезда» имеется центральное коммутационное устройство, к которому подключен каждый компьютер. В «кольце» компьютеры замкнуты в цепочку, сигнал передается от одной станции к другой.

Также сети могут быть одноранговыми (все компьютеры в сети равноправны, т. е. нет выделенного сервера, любая рабочая станция может получить доступ к любой другой рабочей станции) и с централизованным управлением (выделенным сервером).

Локальная сеть — это группа компьютеров, которые могут связываться друг с другом, совместно использовать периферийное оборудование (например, жесткие диски, принтеры и т. д.) и обращаться к удаленным центральным ЭВМ или другим локальным сетям. Локальная сеть может состоять из одного или более файл-серверов, рабочих станций и периферийных устройств. Пользователи сети могут совместно использовать одни и те же файлы (как файлы данных, так и файлы программ), посылать сообщения непосредственно между рабочими станциями и защищать файлы с помощью мощной системы защиты6.

Объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить производительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нужд, так и для обучения.

В настоящее время локальные вычислительные (ЛВС) получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами: объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями); локальные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой; локальные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без ЛВС. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине слишком большого ее объема). Сеть позволяет избранным (зарегистрированным на файл-сервере) пользователям получать доступ к той информации, к которой их допускает оператор сети.

1.2 Общие сведения о сетевом оборудовании Сетевое оборудование — устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например: маршрутизатор, коммутатор, концентратор. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование.

Активное сетевое оборудование.

Под этим названием подразумевается оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная» особенность. То есть Маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т. д. являются активным сетевым оборудованием. Напротив — повторитель (репитер) и концентратор (хаб) не являются АСО, так как просто повторяют электрический сигнал для увеличения расстояния соединения или топологического разветвления и ничего «интеллектуального» собой не представляют.

Пассивное сетевое оборудование.

Под пассивным сетевым оборудованием подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например, кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторитель (репитер), концентратор (хаб).

Сетевой адаптер (также известная как сетевая карта, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface card)) — периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

По физической реализации сетевые платы делятся на:

· внутренние — отдельные платы, вставляющиеся в PCI, ISA или PCI-E слот

· внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс

· встроенные в материнскую плату.

Модем (слово, произошедшее от сокращенного «модулятор — демодулятор») — устройство, предназначенное для передачи данных от одного компьютера к другому через посредство телефонных линий. Он превращает цифровой поток данных, идущих от компьютера, в аналоговый, слышимый человеческим ухом сигнал, который способны передавать телефонные линии. И наоборот.

Маршрутизатор (англ. router) — специализированное сетевое устройство, имеющее как минимум один сетевой интерфейс и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, связывающий разнородные сети различных архитектур, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

Маршрутизатор работает на более высоком «сетевом» уровне 3 сетевой модели OSI, нежели коммутатор (или сетевой мост) и концентратор (хаб). Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетных данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Существуют и другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня Сетевой концентратор (англ. hub) — устройство для объединения компьютеров в сеть c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами.

Концентратор работает на первом (физическом) уровне сетевой модели OSI, ретранслируя входящий сигнал с одного из портов в сигнал на все остальные (подключённые) порты, реализуя, таким образом, свойственную Ethernet топологию общая шина, c разделением пропускной способности сети между всеми устройствами и работой в режиме полудуплекса. Коллизии (то есть попытка двух и более устройств начать передачу одновременно) обрабатываются на других носителях — устройства самостоятельно прекращают передачу и возобновляют попытку через случайный промежуток времени, говоря современным языком, концентратор объединяет устройства в одном домене коллизий.

Сетевой концентратор также обеспечивает бесперебойную работу сети при отключении устройства от одного из портов или повреждении кабеля, в отличие, например, от сети на коаксиальном кабеле, которая в таком случае прекращает работу целиком.

Единственное преимущество концентратора — низкая стоимость — было актуально лишь в первые годы развития сетей Ethernet. По мере совершенствования и удешевления электронных микропроцессорных компонентов данное преимущество концентратора полностью сошло на нет, так как их стоимость вычислительной части коммутаторов и маршрутизаторов составляет лишь малую долю на фоне стоимости разъёмов, разделительных трансформаторов, корпуса и блока питания, общих для концентратора и коммутатора.

Недостатки концентратора являются логическим продолжением недостатков топологии общая шина, а именно — снижение пропускной способности сети по мере увеличения числа узлов. Кроме того, поскольку на канальном уровне узлы не изолированы друг от друга, все они будут работать со скоростью передачи данных самого худшего узла. Например, если в сети присутствуют узлы со скоростью 100 Мбит/с и всего один узел со скоростью 10 Мбит/с, то все узлы будут работать на скорости 10 Мбит/с, даже если узел 10 Мбит/с вообще не проявляет никакой информационной активности. Ещё одним недостатком является вещание сетевого трафика во все порты, что снижает уровень сетевой безопасности.

Сетевой коммутатор (англ. switch) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. В отличие от концентратора, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых не известен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

2. Расчётная часть

Необходимо рассчитать сетевой кабель и выбрать соответствующие количество сетевого оборудования.

План помещений с разводкой сетевого кабеля и местом установки сетевого оборудования представлен в Приложении 1 и 2.

В приложениях приняты следующие условные обозначения:

Условные обозначения:

— Сетевая розетка;

— Сетевой кабель;

— Персональный компьютер;

— Коммутатор;

— Маршрутизатор.

2.1 Расчёт необходимого количества сетевого кабеля Коридор (SRV)

Комната 1

Комната 2

Комната 3

Общее количество необходимого кабеля: 339 м.

Общее количество патч-кордов: 20 шт. по 1 м.; 1 шт.- 2 м.

2.2 Выбор необходимого сетевого оборудования Маршрутизатор D-link DI-804HV

Характеристики:

Количество портов

· 1 порт RJ-45 10/100для подключения к DSL или кабельному модему

· 1 порт DB-9 RS-232 для подключения ISDN TA или аналогового модема

· 4 -х портовый коммутатор 10/100 Мбит/с (IP-адресация ограничена классом С)

WAN

· Static IP

· Dynamic IP

· PPPoE

· L2TP

· DualAccess PPTP

Резервная связь

· Dial-up ISDN TA

· Dial-up по аналоговому модему

· Dial-on-Demand (звонок по запросу)

· Автоматическое отсоединение при простое (таймер задается пользователем)

· Безопасность PAP/CHAP

IP маршрутизация Протоколы маршрутизации

· RIP-1, RIP-2

· Статическая маршрутизация

· Динамическая маршрутизация Параметры межсетевого экрана

· Проверка состояния пакета (SPI) для предупреждения атак отказ в обслуживании (DoS)

· Обнаружение типов атак: Syn flood, ICMP flood, UDP flood, «ping of death», IP spoofing, land, tear drop, IP-spoofing, Win Nuke,

· Ведение журнала обнаружения вторжений и фильтрации LAN/WAN.

Функциональность

· 56-бит (DES)

· IPSec алгоритм шифрования

· алгоритм аутентификации MD5 или SHA-1

· настройки key life и IKE lifetime

Поддержка приложений

· IPSec pass-throungh

· PPTP pass-throungh

Безопасность IPSec

Алгоритмы шифрования данных

· IP ESP (Encapsulating Security Payload) Confidentiality over IP payload Optional authentication of IP payload and ESP header

· Null encryption

Методы аутентификации (для ESP и AH)

· MD5

· SHA-1

Используемый протокол управления ключами

· Internet Security Association and Key Management Protocol (ISAKMP)

Методы соединения

· Сервер-сервер

· Клиент-сервер Количество туннелей

· 40 IPSec туннелей Интернет-шлюз Функции

· Трансляция сетевых адресов (NAT)

· DHCP сервер — автоматическое назначение IP-адреса

· Виртуальный сервер Проверка входящих пакетов

· (SPI)

LAN

Стандарты

· IEEE 802.3 10 BASE-T Ethernet

· IEEE 802.3u 100 BASE-TX Fast Ethernet

· ANSI/IEEE 802.3 автоопределение скорости и режима

· IEEE 802.3x полный дуплекс, контроль потока Количество сетевых портов

· 4-х портовый коммутатор RJ-45 10 BASE-T/100 BASETX

· MDI/MDI-X auto-sensing для всех сетевых портов Скорости передачи данных

· Ethernet:

10Mbps (полудуплекс)

20 Mbps (полный дуплекс)

· Fast Ethernet:

100 Mbps (полудуплекс)

200 Mbps (полный дуплекс) Сетевые кабели

· 10BASE-T: витая пара UTP категорий 3, 4, 5 (до 100 метров) EIA/TIA-586 100Ом STP (до 100 метров)

· 100BAST-TX: UTP категории 5 (до 100 метров) EIA/TIA-586 100Ом STP (до 100 метров) Метод коммутации

· Store-and-forward

Построение таблицы MAC-адресов

· Автоматическое обновление Управление и настройки Назначение IP-адреса

· С помощью клиента DHCP

Локальное и удаленное администрирование

· Web-интерфейс Обновление прошивки

· Через Web-интерфейс Индикаторы

· Power

· Link (WAN-порт и параллельный порт)

· Act (WAN-порт и параллельный порт)

· Link/Act (LAN порты)

· 100Mbps (на каждом сетевом порту) Коммутатор DES-1016D/F1

Основные характеристики

· Технология D-Link Green

· Определение статуса соединения и длины кабеля

· Недорогое гигабитное решение для домашних сетей и сетей SOHO/SMB

· Пассивная система охлаждения, обеспечивающая бесшумную работу

· Автоматическое определение MDI/MDIX на всех портах

· Метод коммутации: Store-and-forward

· Ethernet/Fast Ethernet: Полный дуплекс/полудуплекс

· Управление потоком IEEE 802.3x

· Jumbo-фреймы 9600 Байт

· Поддержка IEEE 802.1p QoS (4 очереди, Strict Mode)

· Функция диагностики кабеля

· Поддержка ЕЕЕ+

· Соответствие директиве RoHS

· Plug-and-play

· Кнопка «ON/OFF» на передней панели для включения/выключения EEE+ (Energy-Efficient Ethernet) режима

· Kensington Lock

· Крепление для заземляющего кабеля на задней панели устройства Количество портов

16 портов Gigabit

Коммутационная матрица

32 Гбит/с Стандарты

· IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet (медная витая пара)

· IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet (медная витая пара)

· IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet (медная витая пара)

· ANSI/IEEE 802.3 NWay автоопределение скорости и режима работы

· Управление потоком IEEE 802.3х

· IEEE 802.1p QoS (4 очереди, строгий режим)

· IEEE802.3az ЕЕЕ Протокол

CSMA/CD

Скорость передачи данных

· Ethernet:

10 Мбит/с (полудуплекс)

20 Мбит/с (полный дуплекс)

· Fast Ethernet:

100 Мбит/с (полудуплекс)

200 Мбит/с (полный дуплекс)

· Gigabit Ethernet:

2000 Мбит/с (полный дуплекс) Топология Звезда Сетевые кабели

· 10BASE-T:

UTP кат. 3,4,5,5е (100м макс.)

EIA/TIA-586 100 Ом STP (100м макс.)

· 100BASE-TX, 1000BASE-T:

UTP кат. 5/5е (100м макс.)

EIA/TIA-586 100 Ом STP (100м макс.)

Интерфейсы среды передачи Автоматическое определение MDI/MDIX на всех портах Индикаторы

· На порт: Link/Activity/Speed

· На устройство: Power

Метод коммутации

Store-and-forward

Таблица MAC-адресов

8K записей на устройство Изучение MAC-адресов Автоматическое обновление Скорость фильтрации/ передачи пакетов (полудуплекс)

· Ethernet: 14 880 пакетов в сек. на порт

· Fast Ethernet: 148 800 пакетов в сек. на порт

· Gigabit Ethernet: 1 488 000 пакетов в сек. на порт Буфер RAM

512 Kбайт на устройство Физические параметры Потребляемая мощность

· Режим ожидания: 3,8 Вт

· Макс.: 11,0 Вт Тепловыделение

· Режим ожидания: 12,958 BTU/ч

· Макс.: 37,51 BTU/ч Уровень шума

0 дБ

MTBF

1 087 450 ч Рабочая температура От 0є до 40єC

Температура хранения От -10? до 70? C

Влажность От 5% до 90%, без образования конденсата Размеры

280×180×44 мм Вес

1,59 кг Сертификаты

· FCC Class А

· ICES-003 Class А

· CE Class А

· C-Tick Class А

· cUL

· CB

Коммутатор DES-1008D/K2

компьютерный сеть кабель оборудование Характеристики:

* 5/8 портов 10/100 Мбит/с Fast Ethernet

* Автоматическое определение MDI/MDIX на всех портах

* Метод коммутации: store-and-forward

* Режимы полуи полного дуплекса для скоростей Ethernet/Fast Ethernet

* Управление потоком IEEE 802.3x

* Jumbo Frames: 1536 байт

* Поддержка 802.1p QoS: 2 очереди, WRR Mode

* Соответствие директиве RoHS

* Установка Plug-and-play

Коммутационная матрица

1,6 Гбит/с Стандарты

* IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet (медная витая пара)

* IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet (медная витая пара)

* Автосогласование ANSI/IEEE 802.3 NWay

* Управление потоком IEEE 802.3x

* IEEE 802.3az Energy-Efficient Ethernet (EEE)

Протокол

CSMA/CD

Скорость передачи данных

* Ethernet

— 10 Мбит/с (полудуплекс)

— 20 Мбит/с (полный дуплекс)

* Fast Ethernet

— 100 Мбит/с (полудуплекс)

— 200 Мбит/с (полный дуплекс) Топология Звезда Интерфейсы среды передачи Автоматическое определение MDI/MDIX на всех портах Сетевые кабели

* 10BASE-T:

— UTP кат. ¾/5/5e (100 м макс.)

— EIA/TIA-586 100 Ом STP (100 м макс.)

* 100BASE-TX:

— UTP кат. 5/5e (100 м макс.)

— EIA/TIA-568 100 Ом STP (100 м макс.)

Индикаторы

* На порт: Link/Activity

* На устройство: Power

Метод коммутации

Store-and-forward

Таблица MAC-адресов

1К Изучение MAC-адресов Автоматическое обновление Скорость фильтрации/передачи пакетов

* Ethernet: 14 880 пакетов в сек. на порт

* Fast Ethernet: 148 800 пакетов в сек. на порт Буфер RAM

768 Кбайт на устройство Физические параметры Потребляемая мощность

* Питание вкл. (режим ожидания):

— Питание на входе: 0,63 Вт постоянного тока, 0,7 Вт переменного тока

* Максимум:

— Питание на входе: 2,1 Вт постоянного тока, 2,7 Вт переменного тока Тепловыделение

* Питание вкл. (режим ожидания):

— Питание на входе (переменный ток): 2,3884 BTU/ч

* Максимум:

— Питание на входе (переменный ток): 7,1652 BTU/ч Рабочая температура От 0 до 50 C

Температура хранения От -10 до 70 C

Рабочая влажность От 10% до 90% без конденсата Влажность хранения От 5% до 90% без конденсата Размеры

162×102×28 мм Сертификаты

* FCC Class B

* ICES-003 Class B

* CE Class B

* C-Tick Class B

* VCCI Class B

* cUL

* CB

Патч корд (UTP) Neomax NM13001−010YL 1 м Кат 5Е жёлтый Характеристики и материалы:

· Проводник: 7 медных жил Ш0,20 мм, 24 AWG

· Диаметр проводника в изоляции: 0,98 ± 0,05 мм

· Количество пар: 4

· Цвет витых пар:

· синий-белый/синий,

· оранжевый-белый/оранжевый,

· зеленый-белый/зеленый,

· коричневый-белый/коричневый

· Оболочка: ПВХ Ш5,5 ± 0,2 мм

· Разъёмы: RJ-45 8P8C

· Материал литых колпачков: поливинилхлорид (ПВХ) Кабель витая пара (UTP) Neomax NM10001 категория 5е, 4 пары (24 AWG), одножильный (solid), серый (бухта 305м) Технические характеристики:

· Проводник: проволока из электролитической меди

· Изоляция жил: полиэтилен высокой плотности

· Внешняя оболочка: ПВХ (поливинилхлорид)

· Диаметр проводника (жилы): 0,5 мм (24 AWG)

· Диаметр проводника с оболочкой: 0,9 ± 0,02 мм

· Внешний диаметр (размер) кабеля: 5,1 ± 0,2 мм

· Толщина внешней оболочки: 0,45 мм

· Минимальный радиус изгиба: 4 внешних диаметра кабеля

· Растягивающее усилие: 92 H

· Температура прокладки: -5°C — +50°C

· Рабочая температура: -20°C — +75°C

· Размеры упаковки: 36×18×36.5 см

· Вес бухты 305м: 9,8 кг

· Стандартная упаковка: 305 м Патч корд UTP Neomax NM13001−020GR 2 м Кат 5Е серый Характеристики и материалы:

· Проводник: 7 медных жил Ш0,20 мм, 24 AWG

· Диаметр проводника в изоляции: 0,98 ± 0,05 мм

· Количество пар: 4

· Цвет витых пар:

· синий-белый/синий,

· оранжевый-белый/оранжевый,

· зеленый-белый/зеленый,

· коричневый-белый/коричневый

· Оболочка: ПВХ Ш5,5 ± 0,2 мм

· Разъёмы: RJ-45 8P8C

· Материал литых колпачков: поливинилхлорид (ПВХ) Розетка компьютерная RJ-45(8P8C) категория 5e, одинарная 1 порт, внешняя, Dual IDC (110&Krone type)

Технические характеристики:

· Соответствует ISO/IEC Generic Cabling Standard 11 801

· Сила тока: 1.5 А максимум

· Напряжение: 150 В

· Контактное сопротивление: 20мOм Колпачок под витую пару RJ-45 изолирующий серый (упаковка 100шт) Коннектор разъем RJ-45 (8P8C) под витую пару, категория 5e (упаковка 100шт) Сетевой адаптер интегрирован в системную плату ПК и имеет следующие характеристики:

· Скорость передачи данных: 10/100 Мбит/с

· Стандарты: 802.3x Flow Control

· Автоматическое определение MDI/MDIX

· Поддержка Wake-on-LAN

2.3 Расчёт стоимости сетевого оборудования

Заключение

В результате выполнения данного курсового проекта были сформированы и описаны цели использования сети организации осуществляющей выбор размера и структуры сети, кабельной системы. Разработаны инфологическая и физическая модель сети, а так же выбор сетевого оборудования, так же произведена стоимостная оценка оборудования локальной сети.

Таким образом, задание на курсовое проектирование выполнено в полном объёме.

1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник для вузов. / Олифер В. Г., Олифер Н.А.

2. Грир Тайсон. «Сети интранет»: Пер. с англ. — М.: Русская редакция, 2000.

3. Одом У. Компьютерные сети. Первый шаг = Computer Networking: First-step / Пер. В. Гусев.

4. Сортак М. А. и др. Компьютерные сети. Книга 1. Энциклопедия пользователя. — К.: «ДиаСофт», 1998.

Интернет ресурсы:

1. http://123.ru

2. http://lanbi.ru

3. http://www.nix.ru/

Приложение 1

План помещений с разводкой сетевого кабеля. Вид сверху.

Приложение 2

План помещений с разводкой сетевого кабеля.

Вид сбоку.