Разработка локальной сети

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Разработка локальной сети»

Перечень условных обозначений, символов и терминов

Введение

1. Информационный поиск

1.1 Теоретический вопрос

1.2 Назначение локальной сети

2. Конструкторская часть

2.1 Выбор и обоснование технологии построения ЛВС

2.2 Выбор и обоснование аппаратного обеспечения сети

2.3 Расчет производительности сети

2.4 Выбор и обоснование программного обеспечения сети

2.5 Выбор и обоснование способа подключения к сети Интернет

3. Технологическая часть

3.1 Инструкции по монтажу сети

3.2 Возможные проблемы функционирования сети

3.3 Мониторинг сети

4. Экономическая часть

5. Перспективы развития сети

Заключение

Список используемых источников

Перечень условных обозначений, символови терминов Условные обозначения

Введение

Беспроводные компьютерные сети — это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.

Беспроводные технологии — подкласс информационных технологий, служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth, IrDA. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения.

В данном курсовом проекте будут рассмотрены такие технологии как, IrDA (до 10 Гбит/с), Bluetooth (ZigBee, UMB) и другие.

1. Информационный поиск

1.1 Теоретический вопрос В данном разделе описаны беспроводные технологии: IrDA (до 10 Гбит/с), Bluetooth (ZigBee, UMB) и другие.

IrDA

Infrared Data Association — IrDA, ИК-порт, Инфракрасный порт — группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве среды передачи.

IrDA спецификации включают в себя:

спецификацию физического уровня IrPHY (с разновидностями SIR, MIR, FIR, VFIR, UFIR);

протокольные спецификации IrLAP, IrLMP, IrCOMM, Tiny TP, IrOBEX, IrLAN, и IrFM.

Аппаратная реализация, как правило, представляет собой пару из передатчика, в виде светодиода, и приемника, в виде фотодиода расположенных на каждой из сторон линии связи. Наличие и передатчика и приемника на каждой из сторон является необходимым для использования протоколов гарантированной доставки данных.

В ряде случаев, например при использовании в пультах дистанционного управления бытовой техникой, одна из сторон может быть оснащена только передатчиком, а другая только приемником.

Иногда устройства оснащают несколькими приемниками, что позволяет одновременно поддерживать связь с несколькими устройствами. Использование при этом одного передатчика возможно благодаря тому, что протоколы логического уровня требуют лишь незначительного обратного трафика для обеспечения гарантированной доставки данных.

Наличие нескольких передатчиков встречается гораздо реже.

Большинство оптических сенсоров, используемых в фото и видео камерах, имеет диапазон чувствительности гораздо шире видимой части спектра. Благодаря этому работающий инфракрасный передатчик можно увидеть на экране или фотоснимке в виде яркого пятна.

Протоколы IrDA.

IrPHY (Infrared Physical Layer Specification) — представляет обязательный протокол самого низкого уровня среди спецификаций IrDA. Соответствует физическому уровню сетевой модели OSI

Основные характеристики спецификации IrPHY выглядят следующим образом:

дальность: не менее одного метра;

минимальное поддерживаемое отклонение от оси приемника/передатчика: не менее 15°;

скорость передачи данных: от 2,4 кбит/c до 16 Мбит/c (100 Mбитная версия находится в разработке);

модуляция: немодулированный сигнал, без несущей;

волновой диапазон: от 850 до 880 нанометров;

режим передачи данных: полудуплексный.

Интересно, что спецификация не определяет максимальных допустимых значений для таких параметров как дальность или отклонение от оси, тем не менее, типичное расположение устройств для организации соединения подразумевает расстояние от 5 до 50 сантиметров, на одной оси. Устройства с односторонней связью (например пульт ДУ и телевизор), как правило, поддерживают дальность не менее 10 метров.

Использование полудуплексного режима мотивируется тем, что, при попытке одновременного приема и передачи данных, излучение собственного передатчика будет сильно мешать приему сигнала от передатчика удаленного, что делает реализацию полнодуплексного режима очень сложной и нецелесообразной.

Скорости передачи данных делятся на несколько поддиапазонов — SIR, MIR, FIR, VFIR, UFIR каждый из которых характеризуется не только разными скоростями, но и использованием различных кодовых схем. Что, собственно, и делает возможным более быструю передачу данных.

Serial Infrared (SIR) использует те же скорости передачи данных, что и в спецификации последовательного соединения RS232 (COM-порт), а именно, 9,6 кбит/с; 19,2 кбит/с; 38,4 кбит/с; 57,6 кбит/с; 115,2 кбит/с. Совпадение поддерживаемых скоростей не случайно, и позволяет довольно легко реализовать COM IrDA адаптеры.

Как правило наименьшая доступная скорость для устройств составляет именно 9600 бит/с и именно она используется для передачи сигналов поиска, оповещения и сопряжения.

MIR — Medium Infrared — поддерживает скорости передачи данных 0,576 Мбит/с и 1,152 Мбит/с.

Хотя MIR и не является официальным термином IrDA, однако то, что схема кодирования, используемая для этих скоростей, отлична как от SIR так и от FIR, делает этот термин довольно удобным и распространённым.

Fast Infrared — устаревший термин спецификации IrDA, ранее использовавшийся для обозначения устройств, поддерживающих скорость передачи данных от 9600 бит/с до 4 Мбит/с, что включает в себя и SIR и MIR.

В наше время, как правило, термин FIR используется для обозначения собственно скорости 4 Мбит/с.

Некоторые источники используют термин FIR для обозначения всех скоростей, превышающих SIR.

Very Fast Infrared — термин использующийся для обозначения поддержки скоростей передачи вплоть до 16 Мбит/с.

Хотя детали спецификации все ещё находятся в состоянии разработки, на данный момент, 16 Мбит/с это самая высокая скорость передачи данных по IrDA, поддерживаемая серийными устройствами (для LAN сетей скорости возрастают до 10 Гбит/с).

Например, инфракрасный передатчик TFDU8108 поддерживает все скорости передачи данных от 9,6 кбит/с до 16 Мбит/с.

Ultra Fast Infrared — поддерживает скорости вплоть до 100 Мбит/с.

GIGA-IR — технология позволяющая передавать на скорости 1 Гбит/с.

10GIGA-IR — технология позволяющая передавать на скорости 10 Гбит/с.

Infrared Link Access Protocol — обязательный протокол второго уровня, располагается поверх IrPHY, соответствует канальному уровню сетевой модели OSI.

IrLAP отвечает за:

контроль доступа;

поиск расположенных вблизи устройств;

установление и поддержку двунаправленного соединения;

распределение первичной и вторичной ролей среди устройств;

IrLAP делит все сообщающиеся устройства на одно первичное и остальные (одно и более) вторичные. Первичное устройство контролирует все вторичные и может передавать им данные без «разрешения». Вторичное устройство может отправлять данные только по запросу с первичного.

Infrared Link Management Protocol — обязательный протокол третьего уровня. Соответствует сетевому уровню сетевой модели OSI.

Состоит из двух подуровней — LM-MUX (Link Management Multiplexer) и LM-IAS (Link Management Information Access Service).

LM-MUX отвечает за:

разделение потока данных на различные каналы связи;

смену первичных/вторичных устройств;

LM-IAS отвечает за:

публикацию списка доступных сервисов;

доступ клиентских устройств к опубликованным сервисам;

IrCOMM (Infrared Communications Protocol) — протокол позволяет использовать ИК-соединение в качестве последовательного или параллельного порта (COM).

Tiny TP (Tiny Transport Protocol) — протокол, основанный на базе IrLMP. Позволяет передавать большие массивы данных и управлять потоком данных, расставляя приоритеты каждому логическому каналу.

IrOBEX (Infrared Object Exchange) — протокол, основанный на базе Tiny TP. Обеспечивает возможность обмена произвольными объектами данных: контактами, событиями календаря и даже исполняемыми приложениями.

IrLAN (Infrared Local Area Network) — протокол, позволяющий подключиться к LAN-сети через IrDA-соединение одним из трёх способов: как точка доступа, одноранговая связь peer-to-peer, или в качестве хоста.

IrFM (Infrared Financial Messaging) — протокол, позволяющий проводить денежные транзакции между двумя устройствами. Находится в стадии разработки.

Bluetooth

Производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 200 метров друг от друга (дальность Bluetooth производственная спецификация беспроводных персональных сетей. Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки, мобильные телефоны сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон от 2,4 до 2,4835 ГГц). В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорого.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Франции и Испании полоса уже — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудио сигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудио сигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и соединение «point-to-multipoint».

Спецификации технологии

Bluetooth 1.0

Устройства версий 1.0 (1998) и 1.0B имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком данной спецификации.

Bluetooth 1.1

В Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI англ. Received Signal Strength Indication).

Bluetooth 1.2

В версии 1.2 была добавлена технология адаптивной перестройки рабочей частоты (AFH англ. Adaptive Frequency Hopping), что улучшило сопротивляемость к электромагнитной интерференции (помехам) путём использования разнесённых частот в последовательности перестройки. Также увеличилась скорость передачи и добавилась технология eSCO (англ. enchanced Synchronous Connection-Oriented), которая улучшала качество передачи голоса путём повторения повреждённых пакетов. В HCI (англ. Host Controller Interface) добавилась поддержка трёх-проводного интерфейса UART (англ. Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, универсальный асинхронный приёмопередатчик).

Главные улучшения включают следующее:

быстрое подключение и обнаружение;

адаптивная перестройка частоты с расширенным спектром (AFH), которая повышает стойкость к радиопомехам;

более высокие, чем в 1.1, скорости передачи данных, практически до 721 кбит/с;

расширенные синхронные подключения (eSCO), которые улучшают качество передачи голоса в аудио потоке, позволяя повторную передачу повреждённых пакетов, и при необходимости могут увеличить задержку аудио, чтобы оказать лучшую поддержку для параллельной передачи данных.

в Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART;

утверждён как стандарт IEEE Standard 802.15.1−2005;

введены режимы управления потоком данных (Flow Control) и повторной передачи (Retransmission Modes) для L2CAP (англ. Logical Link Control and Adaptation Protocol).

Bluetooth 2.0 + EDR

Bluetooth версии 2.0 был выпущен 10 ноября 2004 г. Имеет обратную совместимость с предыдущими версиями 1.x. Основным нововведением стала поддержка Enhanced Data Rate (EDR) для ускорения передачи данных. Номинальная скорость EDR около 3 Мбит/с, однако на практике это позволило повысить скорость передачи данных только до 2,1 Мбит/с. Дополнительная производительность достигается с помощью различных радио технологий для передачи данных.

Стандартная (базовая) скорость передачи данных использует GFSK (англ. Gaussian Frequency-Shift Keying)-модуляцию радиосигнала при скорости передачи в 1 Мбит/с. EDR использует сочетание модуляций GFSK и PSK (англ. phase-shift keying) с двумя вариантами, р/4-DQPSK и 8DPSK. Они имеют большие скорости передачи данных по воздуху — 2 и 3 Mбит/с соответственно.

Bluetooth SIG издала спецификацию как «Технология Bluetooth 2.0 + EDR», которая подразумевает, что EDR является дополнительной функцией. Кроме EDR есть и другие незначительные усовершенствования к 2.0 спецификации, и продукты могут соответствовать «Технологии Bluetooth 2.0», не поддерживая более высокую скорость передачи данных. По крайней мере одно коммерческое устройство, HTC TyTN Pocket PC, использует «Bluetooth 2.0 без EDR» в своих технических спецификациях.

Согласно 2.0 + EDR спецификации, EDR обеспечивает следующие преимущества:

увеличение скорости передачи в 3 раза (2,1 Мбит/с) в некоторых случаях;

уменьшение сложности нескольких одновременных подключений из-за дополнительной полосы пропускания;

более низкое потребление энергии благодаря уменьшению нагрузки.

Bluetooth 2.1

2007 год. Добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства (для дополнительной фильтрации списка при сопряжении), энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3—10 раз. Кроме того обновлённая спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения, а также делает указанные соединения более защищёнными, благодаря использованию технологии Near Field Communication.

Bluetooth 2.1 + EDR

В августе 2008 года Bluetooth SIG представил версию 2.1+EDR. Новая редакция Bluetooth снижает потребление энергии в 5 раз, повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов за которые оно выполняется.

Bluetooth 3.0 + HS

3.0 + HS спецификация была принята Bluetooth SIG 21 апреля 2009 года. Она поддерживает теоретическую скорость передачи данных до 24 Мбит/с. Её основной особенностью является добавление AMP (асимметричная мультипроцессорная обработка) (альтернативно MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Две технологии были предусмотрены для AMP: 802.11 и UWB (англ. Ultra-Wide Band, сверхширокая полоса), но UWB отсутствует в спецификации.

Модули с поддержкой новой спецификации соединяют в себе две радиосистемы: первая обеспечивает передачу данных в 3 Мбит/с (стандартная для Bluetooth 2.0) и имеет низкое энергопотребление; вторая совместима со стандартом 802.11 и обеспечивает возможность передачи данных со скоростью до 24 Мбит/с (сравнима со скоростью сетей Wi-Fi). Выбор радиосистемы для передачи данных зависит от размера передаваемого файла. Небольшие файлы передаются по медленному каналу, а большие — по высокоскоростному. Bluetooth 3.0 использует более общий стандарт 802.11 (без суффикса), то есть не совместим с такими спецификациями Wi-Fi, как 802.11b/g или 802.11n.

Bluetooth 4.0

В декабре 2009 года Bluetooth SIG анонсировала стандарт Bluetooth 4.0. Технология, прежде всего, предназначена для миниатюрных электронных датчиков (использующихся в спортивной обуви, тренажёрах, миниатюрных сенсорах, размещаемых на теле пациентов и т. д.).

В Bluetooth 4.0 достигается низкое энергопотребление за счёт использования специального алгоритма работы. Передатчик включается только на время отправки данных, что обеспечивает возможность работы от одной батарейки типа CR2032 в течение нескольких лет. Стандарт предоставляет скорость передачи данных в 1 Мбит/с при размере пакета данных 8—27 байт. В новой версии два Bluetooth-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м. Для этого используется усовершенствованная коррекция ошибок, а необходимый уровень безопасности обеспечивает 128-битное AES-шифрование (англ. Advanced Encryption Standard).

Сенсоры температуры, давления, влажности, скорости передвижения и т. д. на базе этого стандарта могут передавать информацию на различные устройства контроля: мобильные телефоны, КПК (Карманный Персональный Компьютер), ПК (Персональный Компьютер) и т. п.

ZigBee

ZigBee — название набора сетевых протоколов верхнего уровня, использующих маленькие, маломощные радиопередатчики, основанные на стандарте IEEE 802.15.4. Этот стандарт описывает беспроводные персональные вычислительные сети (WPAN). ZigBee нацелена на приложения, которым требуется длительное время автономной работы от батарей и высокая безопасность передачи данных, при небольших скоростях передачи данных.

Основная особенность технологии ZigBee заключается в том, что она при относительно невысоком энергопотреблении поддерживает не только простые топологии беспроводной связи («точка-точка» и «звезда»), но и сложные беспроводные сети с ячеистой топологией с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений.

Области применения данной технологии — это построение беспроводных сетей датчиков, автоматизация жилых и строящихся помещений, создание индивидуального диагностического медицинского оборудования, системы промышленного мониторинга и управления, а также при разработке бытовой электроники и персональных компьютеров.

UMB

Ultra Mobile Broadband (UMB) — Технология, которая объединяет все лучшее, что обеспечивают CDMA (англ. Code Division Multiple Access, множественный доступ с кодовым разделением), TDM (англ. Time Division Multiplexing, мультплексирование с разделением по времени), OFDM (англ. Orthogonal frequency-division multiplexing, мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов) и OFDMA (англ. Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) в виде единого радио интерфейса. Использует специальные механизмы управления и сигнализации, включая MIMO (англ. Multiple Input Multiple Output) И SDMA (англ. Space-Division Multiple Access), а также модернизированные технологии интеллектуальных антенн. UMB-сети способны работать в следующих частотных диапазонах (МГц): 450, 700, 850, 1700, 1900, 1700/2100, 1900/2100 и 2500. При этом UMB-устройства способны переключаться между сетями UMB/CDMA2000 1X/1xEV-DO (англ. Evolution Data Only).

Обеспечивают скорости до 280 Мбит/с в нисходящем канале и до 68 Мбит/с в восходящем.

1.2 Назначение локальной сети Локальная сеть — это объединение компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории, обычно не более десятка километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. На текущем этапе развития объединения компьютеров сложилась ситуация когда:

в определенном замкнутом пространстве имеется большое количество компьютеров работающих отдельно от всех остальных компьютеров и не имеющих возможность гибко обмениваться с другими компьютерами информацией;

невозможно создание общедоступной базы данных, накопление информации при существующих объемах и различных методах обработки и хранения информации;

существующие ЛВС объединяют в себе небольшое количество компьютеров и работают только над конкретными и узкими задачами;

накопленное программное и информационное обеспечение не используется в полном объеме и не имеет общего стандарта хранения данных;

при имеющейся возможности подключения к глобальным вычислительным сетям типа Internet необходимо осуществить подключение к информационному каналу не одной группы пользователей, а всех пользователей с помощью объединения в глобальные группы;

невозможность использования общих сетевых ресурсов таких как общие файлы, принтеры и т. д.

Для решения данной проблемы предложено создать единую информационную сеть предприятия, то есть создание единого информационного пространства, способного охватить всех пользователей и предоставить им информацию созданную в разное время и в разном программном обеспечении для ее обработки, а также осуществлять контроль данного процесса.

Изучено назначение локальной сети.

2. Конструкторская часть

2.1 Выбор и обоснование технологии построения ЛВС Сетевая технология — это согласованный набор стандартных аппаратно-программных средств достаточный для построения вычислительной сети. Основными характеристиками для сравнения технологий ЛВС являются:

метод доступа;

скорость передачи данных;

физические среды передачи данных;

топологии сети;

формат кадров.

Технология построения ЛВС Исходя из задания курсового проекта, будет использовано 2 технологии. Одна из них должна поддерживать скорость 300 Мбит/с, такой технологией является Radio Ethernet 802.11n, другая технология должна поддерживать скорость 100 Мбит/с, такой технологией является Fast Ethernet.

Анализ среды передачи данных Для технологии Fast Ethernet со спецификацией 100Base-TX будет использоваться кабель UTP категории 5e.

Для технологии Radio Ethernet будут использоваться радиоволны с частотой от 2400 до 2483,5 МГц.

Топология сети При построении сети будет применяться топология «звезда». Общеизвестно, что «звезда» — одна из наиболее распространенных топологий, применяемых в процессе построения локальных сетей. В процессе формирования сети подобного типа каждый компьютер соединяется с центральным устройством. В качестве центральных устройств выступают коммутатор и точка доступа.

В обычной «звездообразной» сети сигнал передается от сетевых адаптеров, установленных в компьютерах, к центральному устройству. Затем производится усиление сигнала с последующей его обратной передачей сетевым адаптерам.

Преимущества «звездообразной» топологии:

повышенная устойчивость сети;

легкость добавления/исключения нового компьютера в сети;

простота диагностики и устранения неполадок.

Недостатки звездообразной топологии:

повышенный расход кабеля при прокладке сети;

необходимость установки дополнительных центральных устройств.

Метод доступа Исходя из используемых спецификаций, для технологии Fast Ethernet будет использоваться CSMA/CD. Для технологии Radio Ethernet будет использоваться CSMA/CA.

2.2 Выбор и обоснование аппаратного обеспечения сети В аппаратное обеспечение сети входят коммуникационные устройства и оборудование, используемое для их подключения. Необходимое оборудование, которое используется для прокладки кабеля.

Коммуникационные устройства Связь между отделами № 1 — 4 будет осуществляться при помощи коммутаторов D-link DES-1008D (рисунок 2.2). Для связи рабочих станций в отделе № 1 с точкой доступа D-Link DAP-1360 (рисунок 2.3) будут использоваться сетевые адаптеры D-link DWA-547 (рисунок 2.4). Для сервера и отделов № 2, № 3, № 4 будут использованы сетевые адаптеры D-Link DFE-520TX (рисунок 2.5).

Схема сети с использованием этих устройств изображена на рисунке 2.1.

Исходя из схемы, следует, что необходимо 2 коммутатора D-link DES-1008D, 1 точка доступа D-Link DAP-1360, 5 беспроводных адаптеров D-link DWA-547, 11 сетевых адаптеров D-Link DFE-520TX.

Рисунок 2.1 — Схема проектируемой сети Основные характеристики коммутатора D-link DES-1008D

Рисунок 2.2 — Коммутатор D-link DES-1008D

Стандарты:

IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet;

IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet;

Скорость передачи данных:

для 802.3u: скорость передачи до 100 Мбит/сек;

Метод доступа — CSMA/CD.

Индикаторы:

активное подключение;

соединение со скоростью 100 Мбит/с;

электропитание.

Основные характеристики точки доступа D-Link DAP-1360

Рисунок 2.3 — Внешний вид точки доступа D-Link DAP-1360

Стандарты:

IEEE 802.11b;

IEEE 802.11g

IEEE 802.11n

IEEE 802.3u.

Скорость передачи данных (для 802.11n):

30/60/90/120/180/240/270/300 Мбит/с;

Метод доступа — CSMA/CA.

Частотный диапазон — от 2400 до 2483,5 МГц.

Режимы работы:

точка доступа;

беспроводной повторитель;

беспроводный клиент.

Индикаторы:

Power (питание);

LAN (Local Area Network — локальная вычислительная сеть);

WLAN (Wireless Local Area Network — беспроводная локальная вычислительная сеть).

Основные характеристики сетевого адаптера D-link DWA-547

Рисунок 2.4 — Внешний вид сетевого адаптера D-link DWA-547

Стандарты:

IEEE 802.11b;

IEEE 802.11g

IEEE 802.11n.

Диапазон частот — от 2400 до 2483 МГц.

Дальность передачи в помещении — 100 м.

Скорости передачи данных (для 802.11n):

30/60/90/120/180/240/270/300 Мбит/с.

Поддерживаемые операционные системы:

Microsoft Windows 98 SE, ME, 2000, XP, Vista и выше.

Индикаторы:

Power (питание);

Act (активность).

Основные характеристики сетевого адаптера D-ink DFE-520TX

Рисунок 2.5 — Сетевой адаптер D-link DFE-520TX

Стандарты:

IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet

IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet

802.3x Flow Control.

Скорости передачи данных:

10 Мбит/с, 100 Мбит/с.

Интерфейс:

PCI 2.2, 32 бит.

Количество разъемов:

RJ-45 (1 разъем).

Оборудование Для обеспечения надежного питания сервера, будет использован источник бесперебойного питания Cyber Power 2200VA Value 2200 Eb (рисунок 2.6).

Исходя из технического задания и схемы сети (рисунок 2.1), для монтажа сети потребуются следующие:

коннектор RJ-45 (рисунок 2.6, a) в количестве 28 штук;

кабель-канал размером 25×16 мм (рисунок 2.6, b);

инструмент для обжима кабеля — кримпер (рисунок 2.7).

Рисунок 2.6 — Коннектор RJ-45 (a), кабель-каналы 25×16 мм (b)

Рисунок 2.7 — Инструмент для обжима кабеля (кримпер) Для обеспечения питания сервера будет использован ИБП (источник бесперебойного питания) CyberPower 2200VA Value 2200Eb рисунок 2.8.

Рисунок 2.8 — Внешний вид CyberPower 2200VA Value 2200Eb

Основные параметры:

выходная мощность — 1320 Вт;

время работы при полной нагрузке -7,6 мин;

время работы при половинной нагрузке — 20,9 мин;

возможность установки в стойку;

время зарядки — 8 ч;

возможность замены батарей.

Для установки и крепления к стене маршрутизатора ISDN (рисунок 2.12) будет использоваться кронштейн настенный 19″, серый 3U NT BRACKET 3 G

Рисунок 2.11.а — Вид пустого кронштейна

Рисунок 2.11.b — Вид кронштейна с коммутатором Планировка помещений Горизонтальная и вертикальная схемы планировки изображены на рисунках 2.9 и 2.10 соответственно.

Рисунок 2.9 — Горизонтальная схема планировки помещений Рисунок 2.10 — Вертикальная схема планировки помещений Расчет длины требуемого кабеля и кабель канала.

Исходя из схем планировки, длина (L) необходимого кабеля для каждого отдельного компьютера будет рассчитываться по формуле:

Ln=li+1,5,

гдеLn — длина кабеля с учетом запаса 1,5 м;

li — расстояние до компьютера.

Подставив значения в формулу получим:

Lпк1=5+1,5=6,5 м,

Lпк2=3,5+1,5=5 м,

Lпк3=2+1,5=3,5 м,

Lпк4=5+4+2,5+1,5=13 м,

Lпк5=5+5,5+1,5=12 м,

Lпк6=3,5+1,5+1,5=6,5 м,

Lпк7=1,5+1,5+1,5=4,5 м,

Lпк8=3,5+5,5+1,5=10,5 м,

Lпк9=3,5+3+1,5=8 м,

Lпк10=2+1,5=3,5 м,

Lсерв=1,5+1,5=3 м,

LМ1=0,5+1,5=2 м,

LК2=3,3+1,5=4,8 м,

LТД1=13,32+1,5=14,82 м.

Исходя из схем планировки, длина (L) всего необходимого кабеля будет рассчитываться по формуле:

Lобщ=Ln (i)+…+ Ln (i),

гдеLобщ — длина всего кабеля;

Ln (i) — длина кабеля для отдельного компьютера.

Подставив значения в формулу получим:

Lобщ=Lпк1+Lпк2+Lпк3+Lпк4+Lпк5+Lпк6+Lпк7+Lпк8+Lпк9+Lпк10+Lсерв+LМ1+LК2+LТД1,

Lобщ=6,5+5+3,5+13+12+6,5+4,5+10,5+8+3,5+3+2+4,5+14,82=97,62.

Исходя из схем планировки, расчет длины кабель-канала будет рассчитываться по формуле:

Lк-к=ln (i)+…+ln (i)-0,1*k-0,3*K,

гдеln (i)-расстояние до компьютера n;

Lк-к — длина кабель-канала;

k — количество внутренних стен на линии кабель канала;

K — количество наружных стен на линии кабель-канала.

Подставив значения в формулу получим:

Lк-к=lпк1+lпк4+lпк5+lпк6+lпк8+lК2+lТД1+lМ1+lсерв-0,1*6−0,3*4,

Lк-к=5+11,5+10,5+5+9+3,33+13,32+0,5+1,5−0,6−1,2=57,85 м.

2.3 Расчет производительности сети Расчет пропускной способности сети Fast Ethernet

Расчет производится для скорости передачи данных 100 Мбит/с, которую обеспечивают сети Fast Ethernet. Размер кадра в байтах минимальный байт и максимальный байт байт определяют по формулам:

(2.3)

(2.4)

гдеNСЛ — служебная информация в кадрах Fast Ethernet, байт; NСЛ = 26 байт;

NПMIN — минимальный размер поля данных кадра, байт; NПMIN = 46 байт;

NПMAX — максимальный размер поля данных кадра, байт; NПMAX = 1500 байт;

NПЗ — пауза между кадрами, байт; NПЗ = 12 байт.

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.3) и (2.4), получено:

байт,

байт.

Так как один байт равен восьми битам, рассчитывают минимальный размер кадра в битах NKMIN2 и максимальный размер кадра в битах NKMIN2:

бит, бит.

Пропускную способность NПР, бит определяют по формуле:

(2.7)

гдеN1 — количество бит в одном килобите; N1 = 1024;

N2 — количество килобит в одном мегабите; N2 = 1024;

KПР — коэффициент скорости передачи данных; KПР = 100.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.7) получено:

бит.

Период следования кадров при минимальном размере кадра TКMIN, мкс и при максимальном размере кадра TКMAX, мкс определяют по формулам:

(2.8)

(2.9)

гдеNKMIN2 — минимальный размер кадра в битах; NKMIN2 = 672 бит;

NKMAX2 — максимальный размер кадра в битах; NKMAX2 = 12 304 бит;

NПР — пропускная способность, бит; NПР = 104 857 600 бит;

KМКС — количество микросекунд в одной секунде; KМКС = 106.

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.8) и (2.9), получено:

мкс,

мкс.

Частоту следования кадров при минимальном размере кадра, кадр/с и при максимальном размере кадра, кадр/с определяют по формулам:

(2.10)

(2.11)

гдеNПР — пропускная способность, бит; NПР = 104 857 600 бит;

NKMIN2 — минимальный размер кадра в битах; NKMIN2 = 672 бит;

NKMAX2 — максимальный размер кадра в битах; NKMAX2 = 12 304 бит.

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.10) и (2.11) получено следующее:

кадр/с,

кадр/с.

Полезную пропускную способность кадров при минимальном размере кадра РMIN1, бит/с и при максимальном размере кадра РMAX1, бит/с определяют по формулам:

(2.12)

(2.13)

гдеFКMIN — частота следования кадров при минимальном размере кадра, кадр/с;

FКMIN = 156 038 кадр/с;

FКMAX — частота следования кадров при максимальном размере кадра, кадр/с;

FКMAX = 8522 кадр/с;

NПMIN — минимальный размер поля данных кадра, байт; NПMIN = 46 байт;

NПMIN — максимальный размер поля данных кадра, байт; NПMAX = 1500 байт;

KББ — количество бит в байте; KББ = 8.

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.12) и (2.13), получено:

бит/с,

бит/с.

Полезную пропускную способность при минимальном размере кадра РMIN2, Мбит/с, и полезную пропускную способность при максимальном размере кадра РMAX2, Мбит/с, определяют по формулам:

(2.14)

(2.15)

гдеN1 — количество бит в одном килобите; N1 = 1024;

N2 — количество килобит в одном мегабите; N2 = 1024.

Подстановкой указанных выше значений в формулы (2.14) и (2.15), получено:

Мбит/с,

Мбит/с.

Все данные расчетов приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Пропускная способность для кадров минимального и максимального размера Fast Ethernet

Расчет производится для скорости передачи данных 300 Мбит/с, которую обеспечивают сети Radio Ethernet.

Размер кадра в байтах минимальный NКMIN1, байт и максимальный

NКMAX1, байт определяют по формулам (2.1) и (2.2), при этом NСЛ = 34 байта;

NПMIN = 98 байт; NПMAX = 2312 байт; NПЗ = 1,2 байта.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.1) и затем в (2.2), получено:

байт,

байт.

Учитывая, что один байт равен восьми битам, рассчитывают минимальный размер кадра в битах NKMIN2 и максимальный размер кадра в битах NKMAX2:

бит,

бит.

Пропускную способность NПР, бит определяют по формуле (2.3), при этом N1 = 1024; N2 = 1024; KПР = 300.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.3), получено:

бит.

Период следования кадров при минимальном размере кадра TКMIN, мкс и при максимальном размере кадра TКMAX, мкс определяют по формулам (2.4) и (2.5), при этом NKMIN2 = 1065,6 бит; NKMAX2 = 18 777,6 бит; NПР = бит; KМКС = 106.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.4) и затем в (2.5), получено:

мкс,

мкс.

Частоту следования кадров при минимальном размере кадра FКMIN, кадр/с и частоту следования кадров при максимальном размере кадра FКMAX, кадр/с

определяют по формулам (2.6) и (2.7), при этом NПР = 314 572 800 бит;

NKMIN2 = 1065,6 бит; NKMAX2 = 18 777,6 бит.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.6) и затем в (2.7), получено:

кадр/с,

кадр/с.

Полезную пропускную способность кадров при минимальном размере кадра РMIN1, бит/с и при максимальном размере кадра РMAX1, бит/с определяют по формулам (2.8) и (2.9), при этом FКMIN = 295 207,2 кадр/с; FКMAX = 16 752,6 кадр/с; NПMIN = 98 байт; NПMAX = 2312 байт; KББ = 8.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.8) и затем в (2.9), получено:

бит/с,

бит/с.

Полезную пропускную способность при минимальном размере кадра РMIN2, Мбит/с, и полезную пропускную способность при максимальном размере кадра РMAX2, Мбит/с определяют по формулам (2.10) и (2.11), при этом РMIN1 = 231 442 444,8 бит/с; РMAX1 = 309 856 089,6 бит/с; N1 = 1024; N2 = 1024.

Подстановкой указанных выше значений в формулу (2.10) и затем в (2.11), получено:

Мбит/с,

Мбит/с.

Все данные расчетов приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 — Пропускная способность для кадров минимального и максимального размера технологии Radio Ethernet.

2.4 Выбор и обоснование программного обеспечения сети Программное обеспечение (ПО) вычислительных сетей обеспечивает организацию коллективного доступа к вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов сети с целью повышения оперативности обработки информации и максимальной загрузки аппаратных средств, а также в случае отказа и выхода из строя отдельных технических средств.

Программное обеспечение вычислительных сетей включает три основных вида:

общее программное обеспечение, образуемое базовым ПО отдельных ПК, входящих в состав сети;

специальное программное обеспечение, образованное прикладными программными средствами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации задач управления;

системное сетевое программное обеспечение, представляющее комплекс программных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресурсов вычислительной сети как единой системы.

В процессе выполнения курсового проекта будет описано программное обеспечение, которое необходимое для оптимального функционирования сети.

Операционная система Для клиентских станций будет использоваться Windows XP.

Основные преимущества Windows XP.

Средство Windows Messenger. Использование Windows Messenger является простейшим способом установления связи с пользователями сети и проведения совместной работы в режиме реального времени. С помощью этого средства можно видеть сетевой статус пользователей, входящих в список контактов, и организовать общение с ними посредством текстовых сообщений, высококачественной голосовой или видеосвязи.

Удаленное управление рабочим столом. С помощью функции удаленного управления рабочим столом можно использовать свой настольный компьютер, получая к нему доступ с другого компьютера. Таким образом, пользователь может получать доступ ко всем необходимым ему данным и приложениям, даже находясь вне своего офиса.

Поддержка беспроводных сетей стандарта 802.1x. Благодаря поддержке беспроводных сетей стандарта 802.1x обеспечивается безопасный доступ к системе, а также достигается значительное повышение производительности беспроводных сетей.

Использование удаленного помощника. Использование удаленного помощника позволяет вашему знакомому или специалисту по информационным технологиям осуществлять удаленное управление вашим компьютером для устранения той или иной неполадки или демонстрации работы незнакомого приложения.

Управление компьютером. Использование технологий Intellimirror означает возможность применения групповых настроек и перемещаемых профилей пользователей, что значительно облегчает работу системных администраторов по управлению отдельными компьютерами.

Многоязычная поддержка. Позволяет легко и просто создавать, читать и редактировать документы, подготовленные на разных языках.

Технология DualView. Содержимое рабочего стола может отображаться на двух мониторах, подключенных к одной видеоплате; данная функция особенно удобна для пользователей переносных компьютеров.

Шифрованная файловая система. Благодаря шифрованной файловой системе обеспечивается высокий уровень защиты от хакерских атак и несанкционированного доступа к важным данным. Шифрование файлов выполняется при помощи ключа, сгенерированного случайным образом.

Средство User State Migration. С помощью средства User State Migration пользователь может перенести свои данные и настройки со старого компьютера на новый.

Новое внешнее оформление, упрощающее решение задач. Позволяет более быстро решать типичные задачи благодаря более понятному интерфейсу и новым визуальным подсказкам.

На сервере будет установлен комплект Microsoft Windows Server 2003. Использование Windows Server 2003 имеет четыре основных преимущества.

Надежность. Windows Server 2003 является наиболее быстрой, надежной и безопасной операционной системой в семействе серверных ОС Windows. Надежность данной системы обусловлена:

интегрированной инфраструктурой, гарантирующей безопасность деловой информации;

надежностью, доступностью и масштабируемостью сетевой инфраструктуры.

Производительность. Windows Server 2003 предоставляет средства, позволяющие развертывать, управлять и использовать сетевую инфраструктуру с максимальной производительностью. Windows Server 2003 делает это возможным, благодаря:

предоставлению гибких средств, помогающих согласовывать разработку и внедрение с нуждами организации и сети;

помощи в профилактическом управлении сетью, с использованием принудительной политики и автоматизированных задач и упрощенного процесса обновлений;

снижению стоимости поддержки за счет предоставления пользователям большей самостоятельности.

Связь. Windows Server 2003 может помочь в создании инфраструктуры бизнес-решений для улучшения взаимодействия с сотрудниками, партнерами, системами и заказчиками. Windows Server 2003 делает это возможным благодаря:

интегрированному веб-серверу и серверу потокового мультимедиа-вещания, которые помогают ускорить, упростить и повысить безопасность создания динамических узлов сети интранет и Интернет;

интегрированному серверу приложений, который помогает упростить разработку, внедрение и управление веб-службами;

средствам, которые позволяют подключать веб-службы XML к внутренним приложениям, поставщикам и партнерам.

Экономичность. ОС Windows Server 2003 в сочетании с продуктами и услугами партнеров корпорации Microsoft по оборудованию, программному обеспечению и каналам позволяет получить наибольшую прибыль от сделанных инвестиций. Windows Server 2003 делает это возможным благодаря:

простым в использовании схемам создания законченных решений, которые позволяют быстро начать использовать имеющиеся технологии;

помощи в объединении серверов, за счет использования самого последнего аппаратного и программного обеспечения и методологий для оптимизации развертывания сервера;

снижению общей стоимости владения для быстрого возврата инвестиций.

Программное обеспечение управления сетью Операционные системы из семейства Windows NT предлагают простое средство мониторинга, позволяющее отслеживать параметры подключения Internet. Если щелкнуть на пиктограмме в правом нижнем углу панели задач, на экране отобразится окно свойств подключения к Internet. На вкладке «Общие» (выделена по умолчанию) отображены сведения о состоянии, длительности и скорости текущего подключения. Здесь же можно получить информацию относительно объема отправленных/полученных данных, о коэффициенте сжатия и о количестве ошибок.

Мониторинг сети осуществляется с помощью специальных аппаратных и программных средств. Иногда применяемый в этом случае инструментарий именуется анализаторами протоколов (снифферами). С помощью этих средств возможен перехват и анализ отдельных кадров, передаваемых по сети. В состав Windows XP входит программа System Monitor (Системный монитор), которая позволяет оценить производительность многих сетевых компонентов. При этом используются счетчики, показания которых отображаются на экране. В процессе эксплуатации программы можно выводить данные в графическом формате, сохранять их в журнале, а также составлять отчеты. Пользователь может просматривать результаты измерений в режиме реального времени, выполнять их обновление в автоматическом режиме или по требованию.

Для мониторинга сети будет использоваться программа Axence NetTools 4.0. Axence NetTools 4.0 Pro — масштабное решение для мониторинга хостов (с оповещением), измерения производительности сети и быстрого диагностирования возникших проблем. Основные возможности:

мониторинг хостов и уведомления. NetWatch — наиболее расширенная часть программы — позволяет одновременно контролировать работоспособность нескольких хостов и времена их ответа. Можно также установить несколько порогов для того, чтобы NetTools уведомлял по электронной почте, сообщением или звуковым сигналом в случае возникновения любых проблем (то есть если хост не отвечает, или имеет место более медленная связь). NetTools предоставляет пользователям диаграммы с историей времени ответа и процентом потерянных пакетов, позволяя увидеть работоспособность и оценить загрузку сети во времени. Как во всех других инструментах, можно экспортировать эту информацию в текстовые файлы, а также и в Excel и HTML форматы;

сканирование сети. Возможность проверки качества сетевого оборудования LAN. Низкое качество оборудования или проводов может замедлять работу сети. Без NetCheck будет трудно найти причину. При необходимости контроля отдельных узлов сети (включая удаленные сети) нужно просто выбрать IP диапазон для проверки и быстро получить список узлов и информацию о запущенных на них сервисах. Этот инструмент также обнаруживает некоторые трояны и шпионские программы; стандартные IP-инструменты. Трассировка отражает информацию о каждом хосте в пределах маршрута, времени его ответа и потерянных пакетах и выполняется в течение 1 секунды.

Для защиты сети от вторжений будет использоваться антивирус Avast 7. локальная сеть аппаратный коммуникационный Антивирусный продукт Avast 7 обеспечивает полную защиту от вирусов для компьютера. Антивирусное ядро дополнено модулями антишпионской программы, брандмауэра и антиспама для защиты от фишинга, кражи личных данных и вирусов, распространяемых через Интернет. Автоматическое обновление программы обеспечивает дополнительное удобство и безопасность для пользователей.

Прикладные программы Из прикладных программ будет использован пакет Microsoft Office 2007.

Microsoft Office 2007 содержит ряд основных возможностей, помогающих быстрее и проще выполнять задачи дома или на предприятии малого бизнеса.

Основные преимущества Microsoft Office Стандартный 2007.

Быстрое получение нужных результатов благодаря пользовательскому интерфейсу Microsoft Office Fluent, благодаря которому процесс создания документов становиться более быстрым, простым и интуитивно понятным. Команды меню обеспечивают доступ к нужным средствам в нужное время, что ускоряет и упрощает процесс освоения новых программ.

Создание документов высокого качества. Microsoft Office 2007 содержит усовершенствованные средства создания рисунков, диаграмм и графики, позволяющие быстрее разрабатывать документы и электронные таблицы с более привлекательным оформлением. Большая библиотека стандартных диаграмм, инструментов быстрого форматирования и диаграмм SmartArt облегчает создание великолепно оформленных диаграмм и других форм визуализации данных.

Быстрый предварительный просмотр изменений. Microsoft Office 2007 облегчает форматирование документов Microsoft Office благодаря средству динамического просмотра. Пользователь может быстро просматривать результаты внесения изменений в документ непосредственно в процессе работы с этим документом, не раскрывая каждый раз несколько уровней меню. Такой способ проверки применяемого форматирования позволяет сэкономить время и открывает новые горизонты для экспериментов.

Централизованная организация задач и сообщений. Новый формат списка дел Microsoft Office Outlook 2007 позволяет сосредоточить в одном месте задачи, элементы календаря и сообщения электронной почты, помеченные к исполнению. Задачи можно теперь просматривать в календаре вместе со встречами. Незавершенные задачи переносятся на следующий день и накапливаются до тех пор, пока не будут завершены.

Выявление динамики данных с помощью условного форматирования. Microsoft Office 2007 поддерживает визуальное условное форматирование в Microsoft Office Excel 2007, куда включены новые панели данных, а также заливки с более разнообразными цветами и плавными переходами. С помощью этих средств можно форматировать данные по определенным правилам и легко выявлять их динамику, используя визуальные подсказки.

Повышение безопасности системы электронной почты и сокращение объема нежелательной почты. В Office Стандартный 2007 включен новый фильтр нежелательной почты Office Outlook 2007, позволяющий сократить объем нежелательных сообщений и обеспечить защиту от потенциально опасных вложений. В Office Outlook 2007 также реализованы дополнительные средства безопасности, помогающие предотвращать фишинг конфиденциальной информации финансового и личного характера.