Разработка проекта локальной компьютерной сети на основе технологии Ethernet

1. Техническое задание

2. Анализ зоны проектирования и информационных потоков

3. Анализ топологии сети и сетевой технологии

4. Выбор сетевой технологии

5. Выбор сетевого оборудования

6. Выбор типа сервера

7. Перечень используемого оборудования

8. Моделирование СЕТИ Литература

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Разработать проект локальной компьютерной сети (ЛКС) на основе технологии Ethernet, состоящей из четырёх рабочих групп (одна группа — удалённая). Рабочие группы содержат 8, 5, 2 и удалённая группа 3 рабочие станции на базе процессора Pentium 2.

ЛКС должна иметь выделенные серверы: файл-сервер и Интернет-сервер. Каждая рабочая станция в рабочих группах должна иметь доступ ко всем серверам. Также необходимо организовать подключение к Интернет по каналу ISDN.

Предполагается следующая спецификация рабочих групп:

· рабочая группа № 1 — рекламное дело;

· рабочая группа № 2 — издательское дело;

· рабочая группа № 3 — бухгалтерия;

· удалённая рабочая группа — издательское дело;

Основные виды трафика в сети — внутренний (локальный), работа с файл-сервером и работа в Интернет.

Необходимо осуществить моделирование полученного проекта сети, используя программную оболочку NetCracker Professional, и сформировать протоколы результатов моделирования.

2. АНАЛИЗ ЗОНЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ

Зона проектирования располагается на территории ?192 м².

1. Рабочая группа, которая занимается издательским делом, состоит из 8 рабочих станций и размещена в помещении 66 м².

2. Удалённая группа, также занимающаяся издательским делом, состоим из 3-х рабочих станций. Занимает она помещение в 26 м².

3. Помещение, где располагаются hub и router удалённой группы, занимает 12 м².

4. Рабочей группе, занимающейся рекламным делом, и состоящей из 5-ти рабочих станций, выделено помещение ?52,5 м².

5. Так как бухгалтерия состоит всего лишь из 2-х рабочих станций, она занимает помещение в 17,5 м².

6. Такое же помещение выделено и для серверной комнаты основного офиса. В ней находится рабочее место администратора сети, коммутатор и сервер. Примерный план расположения всех отделов приведён на рисунке 2.1 и 2.2.

Рис. 2.1 План расположения отделов основного офиса Рис. 2.2 План расположения отделов удалённой группы Первый отдел в главном офисе и удалённая группа занимаются издательским делом. Здесь ведется разработка и подготовка к печати журналов и брошюр. Второй отдел занимается рекламой этой продукции. Все финансовые вопросы решает бухгалтерия. Обмен информацией между отделами происходит непосредственно или через файл-сервер, на котором хранится вся необходимая информация. К файл-серверу имеют доступ все рабочие станции. К Интернет-серверу не имеют доступа только работники бухгалтерии.

В задачи администратора входит:

· установка программного обеспечения и настройка его на рабочих станциях и сервере;

· Ещё одна важная задача администратора сети — планирование и управление файловой системой. Сюда входит управление использованием дискового пространства, управление файлами, резервное копирование и восстановление файлов;

· мониторинг сети;

· Так же одной из основных обязанностей администратора является обеспечение безопасности к сети. Система безопасности подключения к сети позволяет подключиться к сети только зарегистрированным пользователям. Эта система требует, чтобы каждый из пользователей сети имел уникальное регистрационное имя и пароль;

Из проведённого выше анализа следует, что циркулирующий в сети трафик представляет собой совокупность информационных потоков LAN, Fileserver client, Internet client.

3. АНАЛИЗ ТОПОЛОГИИ СЕТИ И СЕТЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Выбор подходящей топологии часто является трудной задачей. Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при выборе наиболее подходящей к данной ситуации топологии.

Сегодня наиболее популярной является топология многоуровневой звезды или «звезды-шины».

На практике это будет выглядеть так: несколько сегментов с топологией «звезда» объединяются при помощи коммутатора, таким образом, получаем структуру стянутой в точку магистрами. Объединение сегментов сети произойдет на внутренней магистрали коммутатора.

Преимуществом такой структуры является высокая производительность магистрали. Так как для коммутатора производительность внутренней шины или схемы общей памяти, объединяющей модули портов, в несколько гигабит в секунду не является редкостью, то магистраль сети может быть весьма быстродействующей. Причем ее скорость не зависит от применимых в сети протоколов и может быть повышена с помощью замены одной модели коммутатора на другую.

Достоинства топологии «звезда»:

1. легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры.

2. централизованный контроль и управление.

3. выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети.

Недостатки:

Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть.

На рисунке 2 приведена структурная схема сети главного офиса.

Рис. 3.1 Структурная схема сети главного офиса

Основным устройством в проектируемой сети, в данном случае, является коммутатор (switch). Он выполняет основные функции по коммутации и передаче кадров. Каждый порт коммутатора содержит специализированный процессор, который обрабатывает кадры.

Организацию сети главного офиса можно увидеть на рисунке 3.3.

Рис. 3.3 Организация сети главного офиса Организационно сеть состоит из четырёх сегментов — трёх отделов и удалённой группы, взаимодействующих друг с другом через коммутатор верхнего уровня, который образует магистраль сети (магистраль, стянутая в точку) и объединяет все сегменты. К данному коммутатору также подключены файл-сервер и Интернет-сервер. Первый сегмент (WG #1) содержит 8 рабочих станций отдела, занимающегося издательским делом. Все рабочие станции подключены через hub1 (коммутатор второго уровня) к главному коммутатору. Второй и третий сегменты (WG #2, WG #3) содержат 5 и 2 рабочие станции и занимаются рекламным делом и бухгалтерией соответственно. Эти сегменты так же, как и первый, подключены через hub-ы к магистральному коммутатору.

Удалённая группа занимается издательским делом так же, как и первый отдел. Она состоит из 3-х рабочих станций, подключенных к коммутатору 2-го уровня (hub 4) и через маршрутизатор (router 2) подключена к каналу ISDN. По каналу ISDN удалённая группа взаимодействует с локальной сетью офиса и имеет доступ к ресурсам сети. На рисунке 3.4 можно увидеть организацию удалённой группы, а на рисунке 3.5 — взаимодействие локальной сети с удалённой группой по каналу ISDN.

Рис. 3.4 Удалённая группа Рис. 3.5 Взаимодействие локальной сети с удалённой группой по каналу ISDN

4. ВЫБОР СЕТЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Классический 10-Мегабитный Ethernet устраивал большинство пользователей на протяжении многих лет. Однако в начале 90-х годов начала ощущаться его недостаточная пропускная способность. На мой взгляд, назрела необходимость выбрать технологию, которая была бы такой же эффективной при производительности 100 Мбит/с. И я остановил свой выбор на технологии Fats Ethernet и её наиболее популярной версии 100Base-TX, в которой используются две витые пары категории 5.

Сеть Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах, как и сети 10Base-T. Основным отличием конфигурации сетей Fats Ethernet является сокращение диаметра сети примерно да 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз выше по сравнению с 10-мегабитным Ethernet.

В стандарте Fast Ethernet определён метод кодирования 4B/5B, так называемый логически избыточный код. Он основан на разбиении исходной последовательности бит на порции, которые часто называют символами. Затем каждый исходный символ заменяется на новый, который имеет большее количество бит, чем исходный. То есть исходные символы длиной 4 бита заменяются на символы в 5 бит. Теперь в коде 4B/5B результирующие символы содержат 32-битовые комбинации, в то время как исходные символы — только 16. Потому в результирующем коде можно отобрать 16 таких комбинаций, которые не содержат большого количества нулей. Кроме устранения постоянной составляющей и придания коду свойств самосинхронизации, избыточный код 4B/5B позволяет приемнику распознавать искажённые биты. Затем код 4B/5B передаётся по одному из методов потенциального кодирования.

Стандарт 100Base-TX обладает 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 общую разделяемую среду, их физическое разделение позволяет контролировать их состояние и отключать в случае обрыва, короткого замыкания или неисправности сетевого адаптера на индивидуальной основе.

Появление между конечными узлами активного устройства, которое может контролировать от сети некорректно работающие узлы, является главным преимуществом технологии 100Base-TX по сравнению со смежными в эксплуатации коаксиальными системами.

Технология Fast Ethernet при работе на витой паре позволяет за счёт процедуры автопереговоров двум портам выбирать наиболее эффективный режим работы — скорость 10 Мбит/с или 100 Мбит/с, а также полудуплексный или полнодуплексный режим.

Проектируемая локальная сеть невелика и насчитывает всего 18 рабочих станций. Скорость обмена информацией 100 Мбит/с — вполне достаточная для полноценного обмена. Она позволяет даже обмен мультимедийным трафиком, что для сети, занимающейся рекламным делом, достаточно важно. К тому же цена витой пары достаточно невелика (особенно по сравнению с оптоволокном). Проанализировав соотношение цена/качество, я пришл к выводу, что в качестве сетевой технологии для трёх отделов проектируемой сети буду использовать Fast Ethernet. Отдел бухгалтерии, состоящий всего лишь из 2-х рабочих станций, генерирующих очень небольшой трафик в сети, для снижения затрат, я решил применить технологию 10Base-T.

5. ВЫБОР СЕТЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Активное сетевое оборудование выпускается многими фирмами: Cisco (http://www.cisco.com), Intel (http://www.intel.com), Hewlett-Packard (http://www.hp.com), 3Com (http://www.3com.com), Nortel Networks (http://www.baynetworks.com) и т. д. Исходя из соотношения цена/производительность, для разрабатываемой локальной сети я остановила свой выбор на оборудовании фирмы Nortel Networks.

Оборудование фирмы Nortel Networks больше известно под именем фирмы Bay Networks, лишь не так давно ставшей подразделением Nortel. Всё коммуникационное оборудование выпускается в 19-дюймовом формате, что облегчает комплектование его в стойки.

Для издательского отдела, отдела рекламы и удалённой группы я выбрала BayStack 100Base-T Fast Ethernet Hub with 12 100Base-TX ports. Это модульный управляемый хаб, с дополнительными интерфейсами, стек до 10 устройств.

Для отдела бухгалтерии, в котором всего две рабочие станции, я выбрала hub Ethernet серии 50 — недорогой hub на 4 порта для малых рабочих групп: BayStack 50 10Base-T Hub with 4 RJ-45 Port.

Маршрутизирующие коммутаторы Ethernet 10/100/1000 серии Accelar 1000 — коммутаторы для построения магистральной сети. Для проектируемой локальной сети в качестве главного коммутатора я выбрала Accelar 1100 DJ1402A13. Это коммутатор 16 портами 10/100 Autosence и двумя слотами MDA, 4,5 Гбит/с, 6,5 млн. кадров/с. Этот коммутатор обладает свойствами:

· Резервирование/объединение линий, объединение до 4 портов.

· Управление — консоль, Telnet, Web, управляющее графическое приложение для всех платформ.

· Интеллект коммутатора — многоадресные передачи с приоретизацией, многоуровневая приоретизация трафика с множеством очередей (по 1 Мбайту на каждый порт).

В качестве маршрутизатора сети я выбрала магистральный маршрутизатор (backbone router) Backbone Link Node Nortel Networks. Это мощный маршрутизатор, поддерживающий высокоскоростные интерфейсы глобальных сетей до 512 Мбит/с. Маршрутизатор оснащён модулем 100Base-T Fast Ethernet Interfase на 2 порта 100Base-TХ и модулем WAN Interfase на 8 портов, поддерживающих EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, G.703, ISDN BRI, ISDN PRI, RS-422, V.35, X.21.

6. ВЫБОР ТИПА СЕРВЕРА

В разрабатываемой мною локальной сети имеются файли Интернет-серверы. Основная работа файл-сервера заключается в хранении, приёме и передаче файлов, поэтому для файлового сервера требуется оборудование, способное удовлетворять основным требованиям, а именно: высокая скорость записи и чтения данных с накопителей на жестких дисках, высокая скорость внутренней шины компьютера и достаточный объём оперативной памяти для организации кеширования используемых пользователем данных.

Исходя из этого, в качестве файл-сервера я выбрал сервер фирмы DTK Computer LAN server Vista Pro-Pentium III-550MHz. На данный сервер установлен File server.

Сервер имеет следующие параметры: процессор Intel Pentium III 550MHz, оперативная память 512 Мб, жёсткий диск объёмом 80 Гб, системная шина ввода/вывода — PCI.

В качестве Интернет-сервера я выбрал сервер фирмы DTK Computer LAN server Vista Pro-Pentium III-550MHz. На данный сервер установлен E-mail server, FTP server, HTTP server.

Сервер имеет следующие параметры: процессор Intel Pentium III 550MHz, оперативная память 512 Мб, жёсткий диск объёмом 40 Гб, системная шина ввода/вывода — PCI.

Для подключения серверов к сети я использую полнодуплексные высокопроизводительные адаптеры для шины PСI серии 3Com Fast Link XL (3 C 980-TX). Карта Fast EtherLink XL PCI TX имеет следующие возможности:

Производительность. Конвейеризация обмена с буферной памятью (Parallel Tasking), повышающее производительность обмена данными.

Имеет поддержку резервных линий, множества VLAN (Resilient Server Link, Multiple VLAN).

Имея собственный процессор, такой адаптер чрезвычайно эффективен. Он выполняет передачи на полной скорости PCI. Практически не загружая центральный процессор. Это свойство очень важно для серверов. Параллельное выполнении операций подразумевает поддержку дуплекса — полную независимость прилегающей и передающей частей, а также возможность одновременного выполнения приема кадра в буфер, передачи другого кадра и обмена данными между буферной памятью адаптера и системной памятью компьютера.

Для повышения надежности серверные карты поддерживают резервирование линий. Резервный адаптер и линия связи заменяют основной канал в случае его отказа.

7. ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

(Device Summary)

8. МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕТИ

информационный сетевой сервер локальный Используя программную оболочку NetCracker Professional, я провел проектирование и моделирование полученного проекта локальной сети. Графическое представление полученной сети в режиме моделирования с отображением статистики приведено на рисунке 7.1, 7.2 и 7.3.

Результаты моделирования демонстрируют работоспособность разработанной сети и практическую реализацию проекта, поскольку он выполнен на основе реального оборудования ведущих производителей из базы данных NetCracker Professional. В процессе моделирования были установлены типовые трафики, характерные для рабочих групп в соответствии с их специализацией: File server’s client, E-mail, FTP client, HTTP client, Small office.

Рис. 7.1 Результаты моделирования удалённой группы Рис. 7.2 Результаты моделирования сети офиса Рис. 7.3 Результаты моделирования сети Спроектированная сеть обеспечивает свободное прохождение пакетов, при этом она совершенно не перегружена и имеет большой запас по производительности и оборудованию, что позволяет при необходимости наращивать сеть.

1. Гузик В. Ф., Поленов М. Ю. и др. «Проектирование и моделирование компьютерных сетей». Учебное пособие, Таганрог, 2003 г.

2. Гук М. «Аппаратные средства локальных сетей». СПб.: «Питер», 2001 г.

3. Коновалова Н. Г. «Автоматизированное рабочее место бухгалтера». Ростов-на-Дону: «Феникс», 2001 г.

4. Новиков Ю. «Компьютеры, сети, Интернет». СПб.: «Питер», 2002 г.

5. Олгтри Т. «Модернизация и ремонт сетей». М.: «Вильямс», 2000 г.

6. Олифер В. «Новые технологии и оборудование IP-сетей». БХВ-Санкт-Петербург", 2000 г.

7. Петров В. Н. «Информационные системы», СПб.: «Питер», 2003 г.