Разработка локальной сети предприятия (на материалах ОАОТ «Дабрабыт»)

Белорусский республиканский союз потребительских обществ Учреждение образования

«Белорусский торгово-экономический университет потребительской кооперации»

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

на тему: «Разработка локальной сети предприятия (на материалах ОАОТ „Дабрабыт“)»

Студент факультета экономики и управления 5 курса группы С-51

А.В. Кривенков Научный руководитель ст. преподаватель С.Г.Яковук

Содержание

• Введение
• 1. Аналитический обзор основных технологий ЛВС и их топологий
• 1.1 Социально-экономическая характеристика организации
• 1.2 Аналитический обзор современных технологий ЛВС
• 1.3 Аналитический обзор топологий ЛВС
• 1.4 Описание кабельных подсистем для сетевых решений и их спецификаций
• 2. Обоснование выбора технологии, топологии и используемой сетевой операционной системы для проектируемой ЛВС
• 2.1 Анализ требований к проектируемой ЛВС
• 2.2 Обоснование выбора технологии ЛВС
• 2.3 Обоснование выбора топологии и модели ЛВС
• 2.4 Выбор устройств для различных уровней эталонной модели взаимодействия открытых систем (OSI)
• 2.5 Обоснование выбора сетевой операционной системы
• 2.6 Рекомендуемые технические, программные средства и административные меры для обеспечения безопасности и защиты информации
• 3. Расчет предлагаемого сетевого решения на соответствие требованиям используемого стандарта
• 3.1 Расчет производительности ЛВС
• 3.1.1 Методика расчёта производительности ЛВС
• 3.1.2 Расчёт производительности разрабатываемой сети
• 3.2 Расчет локальной вычислительной системы на соответствие требованиям стандарта для выбранной технологии
• 3.2.1 Методика расчёта PDV
• 3.2.2 Расчёт PDV
• 3.3 Экономическая эффективность предлагаемого сетевого решения
• Заключение
• Список использованных источников
• Введение
• Локальная вычислительная сеть (Local Area Network), именуемая в дальнейшем LAN, — это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, факсов, модемов и т. п.), объединенных в вычислительную сеть с помощью кабелей и сетевых адаптеров и работающих под управлением сетевой операционной системы. Вычислительные сети создаются с целью совместного использования общих сетевых ресурсов (дисковое пространство, принтеры, модемы и другая техника), совместную работу с общими базами данных, уменьшении лишних и мешающих работе передвижений внутри помещений. Каждый компьютер в сети оснащается сетевым адаптером, адаптеры соединяются с помощью сетевых кабелей или беспроводных технологий и тем самым объединяют компьютеры в единую вычислительную сеть. Компьютер, подключенный к сети, называется рабочей станцией или сервером, в зависимости от выполняемых их функций.
• Эффективно эксплуатировать мощности LAN позволяет применение технологии «клиент — сервер». В этом случае приложения делятся на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько наиболее мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений: на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях; именно на рабочих станциях формируются запросы к серверам приложений и отображаются полученные результаты. Для взаимодействия определяется некоторый протокол (обычно TCP/IP). Часто каждая сторона в модели клиент/сервер может выполнять функции, как сервера, так и клиента. При создании компьютерной сети необходимо выбрать различные компоненты, определяющие, какое программное обеспечение и оборудование можно будет использовать, формируя свою корпоративную сеть.
• Расположение компонентов на стороне клиента или сервера определяет следующие основные модели их взаимодействия:
• · Файловый сервер.
• · Доступ к удаленным данным.
• · Сервер баз данных.
• · Сервер приложений.
• Компьютерная сеть — это неотъемлемая часть современной деловой инфраструктуры, а локальная сеть — лишь одно из используемых в ней приложений и, соответственно, не должна быть единственным фактором, определяющим выбор компонентов сети. Необходимые для Intranet компоненты должны стать дополнением к имеющейся сети, не приводя к существенному изменению ее архитектур.
• В данной дипломной работе проектируется локальная вычислительная сеть организации под управлением операционной системы Windows 2008 Server.
• Реализация предложенного проекта позволит сократить бумажный документооборот внутри организации, повысить производительность труда, сократить время на обработку информации с использованием специализированных приложений, хранящихся на сетевом сервере, и работать с общими устройствами: принтерами, факсами и другой периферией. Таким образом, решится проблема окупаемости и рентабельности внедрения локальной сети.
• За счет внедрения в организации данного проекта ЛВС и подключения к глобальной сети Internet, предприятие получит практически неограниченные информационные возможности, связь с другими структурными подразделениями и вышестоящими органами.
• Следует учесть, что для организация, важно обеспечение защиты информации от несанкционированного доступа. Локальная вычислительная сеть должна быть спроектирована таким образом, чтобы обеспечить надлежащую степень защищенности данных. Для решения этой задачи, как уже отмечалось ранее, была выбрана сетевая многофункциональная операционная система Windows 2008 Server.
• Целью дипломной работы является разработка локальной компьютерной сети отдельно взятого магазина, относящегося к ОАОТ «ДАБРАБЫТ».
• Для решения поставленной цели в дипломной работе решаются следующие задачи:
• · выбор сетевой архитектуры для компьютерной сети, метод доступа, топологии, типа кабельной системы;
• · выбор способа управления сетью;
• · конфигурация сетевого оборудования — количество серверов, концентраторов, сетевых принтеров;
• · управление сетевыми ресурсами и пользователями сети;
• · изучение вопросов безопасности сети;
• · расчет затрат на создание сети предприятия.
• Необходимо разработать рациональную, гибкую структурную схему сети организации, предусмотреть режимы быстрого обновления оперативной информации на сервере, а так же проработать вопросы обеспечения необходимого уровня защиты данных.
• Объем дипломной работы 62 страницы.
• Структура дипломной работы:
• количество таблиц — 14;
• количество рисунков _ 9;
• количество литературных источников — 21;
• количество приложений — 5;
• количество формул — 9.

1. Аналитический обзор основных технологий ЛВС и их топологий

1.1 Социально-экономическая характеристика организации

Открытое акционерное общество торговли «ДАБРАБЫТ» (далее — Общество). Создано решением Гомельского городского исполнительного комитета от 20 декабря 2000 года № 1681. Место нахождения Общества: 246 007, г. Гомель, ул. Советская, 101. В 2009 году ОАОТ «ДАБРАБЫТ» был куплен одной из крупнейших динамично развивающихся розничных сетей Беларуси — «РОДНОЙ СТОРОНОЙ». Общество является преемником прав и обязанностей названного предприятия в соответствии с передаточным актом, за исключением прав и обязанностей, которые не могут принадлежать Обществу, а также государственного предприятия розничной торговли магазина № 77 «Галантерея, Парфюмерия», государственного предприятия розничной торговли «Лаванда» и Гомельского государственного торгово-производственного предприятия общественного питания, переданных Государственному оптово-розничному предприятию «ДАБРАБЫТ» в соответствии с актами приема-передачи.

Общество является коммерческой организацией — юридическим лицом, имеет самостоятельный баланс, печать, штампы, бланки со своим наименованием, товарный знак (знак обслуживания), расчетный и иные счета в учреждениях банков.

Учредителем Общества является Гомельский городской исполнительный комитет. Деятельность строится на основе Устава предприятия.

Руководство текущей деятельностью Общества осуществляют дирекция и генеральный директор. В состав дирекции входят генеральный директор, его заместители, главный инженер и главный бухгалтер.

Дирекция, генеральный директор подотчетны по всем вопросам своей деятельности наблюдательному совету и собранию акционеров.

Управление в Обществе осуществляют общее собрание акционеров, наблюдательный совет, дирекция, генеральный директор.

Права и обязанности акционеров:

Акционеры Общества имеют право:

· в порядке определенном, законодательством и настоящим уставом, участвовать в управлении делами Общества, в распределении прибыли;

· распоряжаться принадлежащими им акциями в порядке, предусмотренном законодательством;

· получать в случае ликвидации Общества часть имущества, оставшегося после расчетов с кредиторами, или его стоимость;

· получать информацию о деятельности Общества и знакомиться с его бухгалтерскими книгами и иной документацией в объеме и порядке, определенными генеральным директором по согласованию с наблюдательным советом.

· решением собрания акционеров может быть предусмотрено преимущественное право акционеров Общества на приобретение дополнительно выпущенных Обществом акций.

Акционеры Общества обязаны:

· исполнять принятые на себя обязательства по отношению к Обществу;

· не разглашать конфиденциальную информацию о деятельности Общества, полученную в связи с участием в Обществе;

· своевременно сообщать держателю реестра акционеров обо всех изменениях данных о себе, включенных в реестр.

Общество может в установленном порядке создавать унитарные предприятия, филиалы и представительства, быть учредителем (участником) других хозяйственных товариществ и обществ.

Срок деятельности Общества не ограничен.

Источниками формирования имущества Общества являются:

· имущество и денежные взносы, переданные Обществу его учредителем;

· продукция, произведенная Обществом в результате хозяйственной деятельности;

· полученные доходы и иное имущество, приобретенное Обществом по другим основаниям, допускаемым законодательством.

Важнейшей задачей предприятия является обеспечение населения продовольственными товарами высоко качества и в нужном ассортименте, оперативном реагировании на изменение покупательского спроса, а также получение прибыли для удовлетворений социальных, экономических интересов членов трудового коллектива и собственника имущества.

ОАОТ «Дабрабыт» осуществляет следующие функции:

· оптовую закупку и оптово-розничную продажу продовольственной

· продукции, а также иных товаров, мебели, строительных материалов;

· рекламу своей деятельности, продукции, работ, услуг и так далее;

· внешнеэкономическую деятельность в порядке, установленном действующим законодательством;

· осуществляет закуп сырья;

· материалов, оборудования;

· выполняет ремонтно-строительные работы и технологическо

· обслуживание своего имущества;

· обеспечивает эффективное использование основных и оборотных средств, кредитных и других финансовых ресурсов;

· укрепляет и расширяет материально-техническую базу и проводит

· ее техническое переоснащение.

Общество осуществляет следующие виды деятельности:

· оптовая торговля картофелем, овощами и фруктами;

· оптовая торговля мясом и мясными продуктами;

· оптовая торговля молоком и молочными продуктами, яйцами, пищевыми маслами и жирами;

· оптовая торговля алкогольными и другими напитками;

· оптовая торговля сахаром, шоколадными и кондитерскими изделиями;

· оптовая торговля кофе, чаем, какао и пряностями;

· оптовая торговля прочими пищевыми продуктами, включая рыбу и морепродукты;

· оптовая торговля текстильными товарами;

· оптовая торговля трикотажными и чулочно-носочными изделиями;

· оптовая торговля одеждой, кроме трикотажных и чулочно-носочных изделий;

· оптовая торговля обувью;

· оптовая торговля радиоэлектронной аппаратурой;

· оптовая торговля электробытовой техникой;

· оптовая торговля изделиями из фарфора, стекла, обоями и чистящими средствами;

· оптовая торговля парфюмерно-косметическими товарами, туалетным мылом и моющими средствами;

· оптовая торговля школьно-письменными принадлежностями;

· оптовая торговля фототоварами, игрушками, часами бытовыми, музыкальными инструментами и другими культтоварами;

· оптовая торговля бытовыми товарами, не включенными в другие группировки;

· оптовая торговля стеклом строительным;

· оптовая торговля цементом;

· оптовая торговля изделиями из бетона, цемента, гипса и аналогичных материалов;

· оптовая торговля красками и лаками;

· оптовая торговля санитарным оснащением;

· розничная торговля в неспециализированных магазинах;

· прочая розничная торговля в неспециализированных магазинах;

· розничная торговля картофелем, овощами и фруктами;

· розничная торговля домашней птицей, дичью и изделиями из них;

· розничная торговля мясом и мясными продуктами;

· розничная торговля рыбой и морепродуктами;

· розничная торговля хлебом, печеньем, мучными и кондитерскими изделиями;

· розничная торговля алкогольными и другими напитками;

· розничная торговля табачными изделиями;

· розничная торговля молочными продуктами, яйцами и пищевыми маслами и жирами;

· розничная торговля косметическими товарами и туалетными принадлежностями;

· розничная торговля текстильными изделиями;

· розничная торговля трикотажными и чулочно-носочными изделиями;

· розничная торговля обувью;

· розничная торговля кожаными изделиями;

· розничная торговля мебелью;

· розничная торговля осветительными приборами и бытовыми изделиями, не включенными в другие группировки;

· розничная торговля электробытовыми товарами;

· розничная торговля радиотелевизионными изделиями;

· розничная торговля книгами, газетами и канцелярскими принадлежностями;

· розничная торговля фотографическим, оптическим и точным оборудованием;

· розничная торговля коврами и ковровыми изделиями;

· розничная торговля часами и ювелирными изделиями;

· розничная торговля товарами для спорта и туризма, кроме велосипедов;

· розничная торговля велосипедами;

· розничная торговля семенами и удобрениями;

· прочая розничная торговля в специализированных магазинах, не включенная в другие группировки;

· розничная торговля через палатки, ларьки и киоски;

· розничная торговля на рынках;

· прочая розничная торговля не в магазинах;

· хранение и складирование;

· столовые;

· поставка готовой пищи;

· грузовой сухопутный транспорт;

· рестораны и кафе.

Сегодня розничная торговая сеть «Родная сторона» представлена 50 универсамами в Барановичах, Бобруйске, Борисове, Бресте, Гомеле, Гродно, Лиде, Минске, Мозыре, Солигорске. Количество сотрудников уже достигло 4500 человек.

Составим таблицу 1.1, изучим структуру имущества и источников его формирования. В качестве источника для анализа структуры имущества и источников его формирования был использован бухгалтерский баланс за 2009 г.

Таблица 1.1 — Структура имущества и источников формирования по торговле ОАОТ «Дабрабыт» за 2009 год. (млн.р.)

Данные таблицы свидетельствуют о том, что в активе ОАОТ «Дабрабыт» наибольший удельный вес в 2009 году занимают внеоборотные активы. В 2010 году наибольший удельный вес в активе занимают так же внеоборотные активы. По сравнению с 2009 годом удельный вес оборотных активов уменьшился на 0,4 п.п., а удельный вес внеоборотных активов увеличился на 3,6 п.п. В пассиве баланса в 2009 году наибольший удельный вес занимают собственный капитал (70,8%), в 2010 году наибольший удельный вес в пассиве занимает так же собственный капитал (74,4%), но по сравнению с 2009 годом удельный вес краткосрочных обязательств уменьшился на 2,9 п.п. Доля собственного капитала в 2010 году по сравнению с 2009 годом увеличилась на 3,6 п.п.

В таблице 1.2 отображены формы документов бухгалтерской и статистической отчетности используемые в ОАОТ «ДАБРАБЫТ».

Таблица 1.2 — Формы документов бухгалтерской и статистической отчетности

Имущество организации используется достаточно эффективно, что прежде всего характеризуется опережением темпом роста выручки от реализации продукции (218.3%), по сравнению с темпом роста активов (112.3%).

В таблице 1.3 отражены данные о прибылях и убытках с 01.01.2010 г. по 31.12.2010 г.

Таблица 1.3 — Формирование прибыли ОАОТ «ДАБРАБЫТ» за 2009 — 2010 г.

По данным таблицы 1.3 видно, что темп роста от выручки от реализации без налога составил в 2010 году по сравнению с 2009 годом 219,8%. Почти такими же темпами возросла полная себестоимость реализованной продукции. Прибыль от реализации продукции увеличилась в 2.6 раза.

Прибыль до налогообложения возросла в 5 раз за счёт успешной операционной и внереализационной деятельности. Чистая прибыль увеличилась меньшими темпами в 3.4 раза, что объясняется усилением налоговой нагрузки на прибыль.

Об эффективности использования имущества организации можно судить по показателю рентабельности реализованной продукции и рентабельности продаж. Рентабельность реализованной продукции в 2009 году составила 1,8% (805/44 460*100), а в 2010 году возросла до 2,1% (2067/98 191*100), т. е. увеличилась на 0,3 п.п. (2,1−1,8). Рентабельность продаж в 2009 году составила 1,49% (805/53 862*100), а в 2010 году возросла до 1,75% (2067/118 374*100), т. е. увеличилась на 0,26 п.п. (1,75−1,49).

Однако следует отметить, что при положительном изменении показателей рентабельности, их уровень низкий.

Более успешной была операционная деятельность ОАОТ «ДАБРАБЫТ». Рентабельность операционной деятельности в 2009 году составила 70% (689/984*100), а в 2010 году составила 54% (5552/10 289*100). Следует отметить, что снижение рентабельности операционной деятельности на 16 п.п., её уровень остаётся высоким.

Внереализационная деятельность в 2009 и 2010 гг. является убыточной, причём убытки в 2010 году возросли с 38 млн. рублей до 1314 млн. рублей, что отрицательно сказалось на суммарной прибыли до налогообложения.

Следует отметить, что в 2010 году увеличилась налоговая нагрузка на прибыль. В 2009 году она составила 20,6% ((187+144)/1605*100), а в 2010 году составила 30,6% ((1817+649)/8045*100), т. е. увеличилась на 10 п.п.

Значительный рост чистой прибыли в анализируемом периоде свидетельствует о возможной активизации инновационной деятельности и удовлетворения социальных потребностей работников коллектива.

Организационная структура организации представлена в ПРИЛОЖЕНИИ А.

Устав организации представлен в ПРИЛОЖЕНИИ Б.

1.2 Аналитический обзор современных технологий ЛВС

Под локальной сетью (ЛВС, LAN) обычно подразумевают объединение компьютеров, расположенных в ограниченном пространстве.

Существует большое количество технологий: Ethernet, FDDI, Token Ring, ARCNet, ATM, UltraNet и другие.

Технология Ethernet была разработана в 1970 году Исследовательским центром в Пало-Альто, принадлежащем корпорации Xerox. В 1980 г. на его основе появилась спецификация IEEE 802.3. Пожалуй, самой характерной чертой Ethernet является метод доступа к среде передачи — CSMA/CD (carrier-sense multiple access/collision detection) — множественный доступ с обнаружением несущей. Перед началом передачи данных сетевой адаптер Ethernet «прослушивает» сеть, чтобы удостовериться, что никто больше ее не использует. Если среда передачи в данный момент кем-то используется, адаптер задерживает передачу, если же нет, то начинает передавать. В том случае, когда два адаптера, предварительно прослушав сетевой трафик и обнаружив «тишину», начинают передачу одновременно, происходит коллизия. При обнаружении адаптером коллизии обе передачи прерываются, и адаптеры повторяют передачу спустя некоторое случайное время (естественно, предварительно опять прослушав канал на предмет занятости). Для приема информации адаптер должен принимать все пакеты в сети, чтобы определить, не он ли является адресатом.

Различные реализации — Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet — обеспечивают пропускную способность соответственно 10, 100 и 1000 Мбит/с.

На рисунке 1.1 изображена характеристика различных реализаций технологий Ethernet.

Рисунок 1.1 — Характеристика различных реализаций технологии Ethernet

Основной недостаток сетей Ethernet обусловлен методом доступа к среде передачи: при наличии в сети большого количества одновременно передающих станций растет количество коллизий, а пропускная способность сети падает. В экстремальных случаях скорость передачи в сети может упасть до нуля. Но даже в сети, где средняя нагрузка не превышает максимально допустимую рекомендованную (30−40% от общей полосы пропускания), скорость передачи составляет 70−80% от номинальной. В некоторой степени этот недостаток может быть устранен применением коммутаторов (switch) вместо концентраторов (hub). При этом трафик между портами, подключенными к передающему и принимающему сетевым адаптерам, изолируется от других портов и адаптеров.

Весьма существенным преимуществом различных вариантов Ethernet является обратная совместимость, которая позволяет использовать их совместно в одной сети, в ряде случаев даже не изменяя существующую кабельную систему.

Технология Token Ring была разработана в 1970 году компанией IBM, а после стала основой стандарта IEEE 802.5. Token Ring является сетью с передачей маркера. Кабельная топология — звезда или кольцо, но в логически данные всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу. При этом способе организации передачи информации по сети циркулирует небольшой блок данных — маркер. Каждая станция принимает маркер и может удерживать его в течении определенного времени. Если станции нет необходимости передавать информацию, она просто передает маркер следующей станции. Если станция начинает передачу, она модифицирует маркер, который преобразовывается в последовательность «начало блока данных», после которого следует собственно передаваемая информация. На время прохождения данных маркер в сети отсутствует, таким образом остальные станции не имеют возможности передачи и коллизии невозможны в принципе. При прохождении станции назначения информация принимается, но продолжает передаваться, пока не достигнет станции-отправителя, где удаляется окончательно. Для обработки возможных ошибок, в результате которых маркер может быть утерян, в сети присутствует станция с особыми полномочиями, которая может удалять информацию, отправитель которой не может удалить ее самостоятельно, а также восстанавливать маркер. Поскольку для Token Ring всегда можно заранее рассчитать максимальную задержку доступа к среде для передачи информации, она может применяться в различных автоматизированных системах управления, производящих обработку информации и управление процессами в реальном времени. Для сохранения работоспособности сети при возникновении неисправностей предусмотрены специальные алгоритмы, позволяющие в ряде случаев изолировать неисправные участки путем автоматической реконфигурации. Скорость передачи, описанная в IEEE 802.5, составляет 4 Мбит/с, однако существует также реализация 16 Мбит/с, разработанная в результате развития технологии Token Ring.

Технология ARCnet (Attached Resourse Computing Network) — сетевая архитектура, разработанная компанией Datapoint в середине 70-х годов XX века. В качестве стандарта IEEE ARCnet принят не был, но частично соответствует IEEE 802.4. Сеть с передачей маркера. Топология — звезда или шина. В качестве среды передачи ARCnet может использовать коаксиальный кабель, витую пару и оптоволоконный кабель. На местной почве, естественно, были популярны варианты на коаксиале и витой паре. Закрепить свои позиции этому недорогому стандарту помешало малое быстродействие — всего-то 2,5 Мбит/с. В начале 90-х Datapoint разработала ARCNETPLUS, со скоростью передачи до 20 Мбит/с, обратно совместимый с ARCnet. Но время было упущено — чересчур медленный ARCnet к тому времени мало где выжил, а в спину новому ARCNETPLUS уже дышал Fast Ethernet. Но есть место для применения ARCnet и в современной сети. Допустимая длина коаксиального кабеля при топологии «звезда» — 610 м. Проблемы две — найти устаревшие сетевые адаптеры и установить старые драйвера к современной операционной системе.

Технология Fiber Distributed Data Interface (FDDI) была разработана в 1980 году комитетом ANSI. Была первой технологией локальных сетей, использовавшей в качестве среды передачи оптоволоконный кабель. Причинами, вызвавшими его разработку, были возрастающие требования к пропускной способности и надежности сетей. Этот стандарт оговаривает передачу данных по двойному кольцу оптоволоконного кабеля со скоростью 100 Мбит/с. При этом сеть может охватывать очень большие расстояния — до 100 км по периметру кольца. FDDI, также как и Token Ring, является сетью с передачей маркера. В FDDI разделяются 2 вида трафика — синхронный и асинхронный. Полоса пропускания, выделяемая для синхронного трафика, может выделяться станциям, которым необходима постоянная возможность передачи. Это очень ценное свойство при передаче чувствительной к задержкам информации — как правило, это передача голоса и видео. Полоса пропускания, выделяемая под асинхронный трафик, может распределяться между станциями с помощью восьмиуровневой системы приоритетов. Применение двух оптоволоконных колец позволяет существенно повысить надежность сети. В обычном режиме передача данных происходит по основному кольцу, вторичное кольцо не задействуется. При возникновении неисправности в основном кольце вторичное кольцо объединяется с основным, вновь образуя замкнутое кольцо. При множественных неисправностях сеть распадается на отдельные кольца.

Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям.

Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество — большие допустимые расстояния.

Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (CCITT, МККТТ) начинали разработку стандартов ATM (Asynchronous Transfer Mode — Асинхронный Режим Передачи) как набора рекомендаций для сети B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). При этом изначально преследовалась цель повышения эффективности использования телекоммуникационных соединений, возможность применения в локальных сетях не рассматривалась. Так как ATM, с одной стороны, весьма специфична и непохожа на другие технологии, а с другой стороны, получила достаточно широкое распространение (особенно за рубежом), она заслуживает отдельного, весьма обширного обзора.

В технологии ATM используются небольшие, фиксированной длины пакеты, называемые ячейками (cells). Размер ячейки — 53 байта (5 байт заголовок + 48 байт данные).

В отличии от традиционных технологий, применяемых в локальных сетях, АТМ — технология с установлением соединения. Т. е. перед сеансом передачи устанавливается виртуальный канал отправитель-получатель, который не может использоваться другими станциями. (В традиционных технологиях соединение не устанавливается, а в среду передачи помещаются пакеты с указанным адресом.) Несколько виртуальных каналов АТМ могут одновременно сосуществовать в одном физическом канале.

Для обеспечения взаимодействия устройств в ATM используются коммутаторы. При установлении соединения в таблицу коммутации заносятся номер порта и идентификатор соединения, который присутствует в заголовке каждой ячейки. Впоследствии коммутатор обрабатывает поступающие ячейки, основываясь на идентификаторах соединения в их заголовках.

Технология ATM предоставляет возможность регламентировать для каждого соединения минимально достаточную пропускную способность, максимальную задержку и максимальную потерю данных, а также содержит методы для обеспечения управления трафиком и механизмы обеспечения определенного качества обслуживания. Это позволяет совмещать в одной сети несколько типов трафика в одной сети. Обычно выделяют 3 разновидности трафика — видео, голос, данные.

Технология АТМ отличается широкими возможностями масштабирования. В рамках применения АТМ в локальных сетях интерес представляют варианты со скоростью передачи 25 (витая пара класса 3 и выше) и 155 Мбит/с (витая пара класса 5, оптоволокно), 622 Мбит/с (оптоволокно). Существующие стандарты АТМ предусматривают скорости передачи вплоть до 2,4 Гбит/с.

Использование АТМ на практике, прежде всего, привлекательно возможностью использовать одну сеть для всех необходимых видов трафика, причем технология АТМ не ограничивается уровнем локальных сетей — те же самые принципы функционирования и у WAN сегментов сетей ATM. В качестве недостатка можно указать стоимость оборудования, существенно большую, чем у Fast Ethernet, например. Кроме того, сама организация сетей АТМ несколько сложнее и в ряде случаев требует существенной реорганизации существующей сети.

Технология UltraNet используется для работы с вычислительными системами класса суперкомпьютеров и «большими» машинами. UltraNet представляет собой аппаратно-программный комплекс, способный обеспечить скорость обмена информацией между устройствами, подключенными к нему, до 1 Гбит/с. Эта технология использует топологию «звезда» с концентратором в центральной точке сети. UltraNet отличается достаточно сложной физической реализацией и совершенно нескромными ценами на оборудование — под стать ценам на суперкомпьютеры. Для инициализации и управления сетью UltraNet даже используются компьютеры класса Intel 386, которые подключаются к концентратору. Другими элементами сети UltraNet являются сетевые процессоры и канальные адаптеры. Также в состав сети могут входить мосты и роутеры для соединения ее с сетями, построенными по другим технологиям (Ethernet, Token Ring). В качестве среды передачи могут использоваться коаксиальный кабель и оптоволокно. Хосты, подключаемые к UltraNet, могут находится друг от друга на расстоянии до 30 км. Возможны также соединения и на большие расстояния путем подключения через высокоскоростные каналы WAN.

1.3 Аналитический обзор топологий ЛВС

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры.

Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология — это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных.

В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:

· физическая «шина» (bus);

· физическая «звезда» (star);

· физическое «кольцо» (ring);

· физическая «звезда» и логическое «кольцо» (Token Ring).

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т — коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т. е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т. е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. На рисунке 1.2 представлена шинная топология.

Рисунок 1.2 — Шинная топология

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно).

Преимущества сетей шинной топологии:

· отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

· сеть легко настраивать и конфигурировать;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

· разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

· ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

· трудно определить дефекты соединений.

В топологии типа «звезда» рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом. На рисунке 1.3 представлена топология «звезда».

Рисунок 1.3 — Топология «звезда»

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т. е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet.

Преимущества сетей топологии звезда:

· легко подключить новый ПК;

· имеется возможность централизованного управления;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

· отказ хаба влияет на работу всей сети;

· большой расход кабеля.

В топологии «кольцо» все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении. На рисунке 1.4 представлена топология кольцо.

Рисунок 1.4 — Топология «кольцо»

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети — логическое кольцо.

Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило, в чистом виде топология «кольцо» не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Топология Token Ring основана на топологии «физическое кольцо с подключением типа звезда». В данной топологии все рабочие станции подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в топологии физическая звезда. Центральный концентратор — это интеллектуальное устройство, которое с помощью перемычек обеспечивает последовательное соединение выхода одной станции со входом другой станции.

Другими словами с помощью концентратора каждая станция соединяется только с двумя другими станциями (предыдущей и последующей станциями). Таким образом, рабочие станции связаны петлей кабеля, по которой пакеты данных передаются от одной станции к другой и каждая станция ретранслирует эти посланные пакеты. В каждой рабочей станции имеется для этого приемо-передающее устройство, которое позволяет управлять прохождением данных в сети. Физически такая сеть построена по типу топологии «звезда».

Концентратор создаёт первичное (основное) и резервное кольца. Если в основном кольце произойдёт обрыв, то его можно обойти, воспользовавшись резервным кольцом, так как используется четырёхжильный кабель. Отказ станции или обрыв линии связи рабочей станции не влечет за собой отказ сети как в топологии кольцо, потому что концентратор отключает неисправную станцию и замкнет кольцо передачи данных. На рисунке 1.5 представлена топология Token Ring.

Рисунок 1.5 — Топология Token Ring

В архитектуре Token Ring маркер передаётся от узла к узлу по логическому кольцу, созданному центральным концентратором. Такая маркерная передача осуществляется в фиксированном направлении (направление движения маркера и пакетов данных представлено на рисунке стрелками синего цвета). Станция, обладающая маркером, может отправить данные другой станции.

Для передачи данных рабочие станции должны сначала дождаться прихода свободного маркера. В маркере содержится адрес станции, пославшей этот маркер, а также адрес той станции, которой он предназначается. После этого отправитель передает маркер следующей в сети станции для того, чтобы и та могла отправить свои данные.

Один из узлов сети (обычно для этого используется файл-сервер) создаёт маркер, который отправляется в кольцо сети. Такой узел выступает в качестве активного монитора, который следит за тем, чтобы маркер не был утерян или разрушен.

Преимущества сетей топологии Token Ring:

· топология обеспечивает равный доступ ко всем рабочим станциям;

· высокая надежность, так как сеть устойчива к неисправностям отдельных станций и к разрывам соединения отдельных станций.

Недостатки сетей топологии Token Ring:

· большой расход кабеля и соответственно дорогостоящая разводка линий связи.

1.4 Описание кабельных подсистем для сетевых решений и их спецификаций

локальный вычислительный сеть топология

Выбор кабельной подсистемы диктуется типом сети и выбранной топологией. Требуемые же по стандарту физические характеристики кабеля закладываются при его изготовлении, о чем и свидетельствуют нанесенные на кабель маркировки. В результате, сегодня практически все сети проектируются на базе UTP и волоконно-оптических кабелей, коаксиальный кабель применяют лишь в исключительных случаях и то, как правило, при организации низкоскоростных стеков в монтажных шкафах.

В проекты локальных вычислительных сетей (стандартных) закладываются на сегодня всего три вида кабелей:

· коаксиальный (двух типов):

— тонкий коаксиальный кабель (thin coaxial cable);

— толстый коаксиальный кабель (thick coaxial cable).

· витая пара (двух основных типов):

— неэкранированная витая пара (unshielded twisted pair — UTP);

— экранированная витая пара (shielded twisted pair — STP).

· волоконно-оптический кабель (двух типов):

— многомодовый кабель (fiber optic cable multimode);

— одномодовый кабель (fiber optic cable single mode).

И хотя общая номенклатура всех этих кабелей у многих производителей составляет даже не сотни, а тысячи наименований, выбирать кабель (повторюсь), как правило, приходится исходя не из характеристик конкретной марки, а из правил применения, что существенно облегчает жизнь проектировщику кабельной подсистемы ЛВС.

При проектировании и монтаже ЛВС, как указывалось выше, в качестве стандартных систем передачи данных можно использовать довольно ограниченную номенклатуру кабелей: кабель с витыми парами (UTP-кабель) категорий 3, 4 или 5 с различными типами экранов или без них (STP — экранирование медной оплеткой, FTP — экранирование фольгой, SFTP — экранирование медной оплеткой и фольгой), тонкий коаксиальный кабель (RG-58) с разным исполнением центральной жилы (RG-58/U — сплошная медная жила, RG-58A/U — многожильный, RG-58C/U — специальное /военное/ исполнение кабеля RG-58A/U), толстый коаксиальный кабель (thick coaxial cable) и волоконно-оптический кабель (fiber optic cable single mode-одномодовый multimode-многомодовый). При этом каждый вид кабельной подсистемы накладывает те или иные ограничения на проект сети:

1. Максимальная длина сегмента:

— 100 м у кабеля с витыми парами;

— 185 м у тонкого коаксиального кабеля;

— 500 м у толстого коаксиального кабеля;

— 1000 м у многомодового (mm) оптоволоконного кабеля;

— 2000 м у одномодового (sm) оптоволоконного кабеля (с применением специальных средств до 40−70−90 км).

2. Количество узлов на сегменте:

— 2 у кабеля с витыми парами;

— 30 у тонкого коаксиального кабеля;

— 100 у толстого коаксиального кабеля;

— 2 у оптоволоконного кабеля.

3. Возможность работать на скоростях выше 10mbit/sec:

— да, у кабеля с витыми парами и волоконно-оптического кабеля;

— нет, у коаксиальных кабелей.

4. Требования пожарной безопасности и применение кабелей:

— правила противопожарной безопасности делят кабели на две категории: общего применения и пленумные (разрешенные для прокладки в вентиляционных шахтах). Это деление осуществляется исходя из материалов, применяемых при изготовлении кабелей. Наиболее распространенные при изготовлении кабелей пластики на базе поливинилхлорида (PVC). При горении они выделяют ядовитые газы. По-этому PVC-кабели запрещены для прокладки в вентиляционных шахтах. В пленумных пространствах обычно применяются кабели с изоляцией на основе тефлона.

5. Основные эксплуатационные характеристики кабелей на витой паре:

— минимальный радиус изгиба — 5 см

— температура при работе и хранении:

§ 35…+60С — для кабеля в поливинилхлоридной оболочке

§ 55…+200С — для кабеля в тефлоновой оболочке

— температура при монтаже:

§ 20…+60С — для кабеля в поливинилхлоридной оболочке

§ 35…+200С — для кабеля в тефлоновой оболочке

— относительная влажность:

§ 0…+100% - для кабеля в поливинилхлоридной оболочке, допускается случайная конденсация

§ не реагирует на влажность, конденсацию и водяные брызги — для кабеля в тефлоновой оболочке

— возможность применения на открытом воздухе:

§ запрещено — для кабеля в поливинилхлоридной оболочке

§ разрешено — для кабеля в тефлоновой оболочке

§ запрещено применение тонкого коаксиального кабеля для прокладки на открытом воздухе между двумя не связанными друг с другом зданиями (между зданиями, не имеющими общего контура заземления).

Подсистема рабочей группы — это функционально-территориальная подсистема. Как правило, пользователь начинает думать о локальной вычислительной сети уже имея рабочие места, оснащенные компьютерами. Очень часто при этом некоторые компьютеры оказываются сопряженными или друг с другом, или с какими-то устройствами (обычно приборами, принтерами и модемами коллективного использования). То есть пользователь перед началом выполнения работ по проектированию ЛВС уже имеет кабельную подсистему той или иной степени сложности. Эту подсистему можно сохранить, если она в достаточной степени развита, или заменить на более приспособленную для решения задач данной рабочей группы. При необходимости сохранения старого кабельного хозяйства и включения его в состав новой ЛВС, целесообразно использовать кабельную подсистему, построенную на базе витой пары, т.к. среди выпускаемого промышленностью оборудования для витой пары есть полный спектр переходников с данного типа соединителя.

Горизонтальная подсистема — это территориальная подсистема. Обычно основной объем работ по прокладкам кабеля приходится на нее. Подсистема рабочей группы и административная подсистема, как правило, являются ее составными частями. В зависимости от характеристик объекта, на котором она устанавливается (производственный цех, этаж административного здания, спортивный стадион, морской порт, выставочный павильон и т. п.), эту подсистему приходится проектировать на оптоволокне, защищенной или незащищенной витой паре, коаксиальном кабеле. Однако, в последнее время, для этих целей редко используется коаксиальный кабель. Обычно применяют витую пару или волоконно-оптический кабель.

В последнее время все чаще принимается решение о применении в горизонтальных подсистемах оборудования, работающего со скоростью 100 Мбит/сек. В тех же случаях, когда в ближайшей перспективе нет смысла в использовании сетевого оборудования с пропускной способностью выше 10 Мбит/сек (оборудование 3-й категории), но есть перспектива развития сети, желательно сразу установить кабельную систему, способную работать со скоростью 100 Мбит/сек (5-й категории). Это позволит во-первых, немного приподнять общую производительность сети благодаря уменьшению количества коллизий, связанных с чистотой каналов связи (кабели 5-й категории значительно «чище»), а во-вторых, и это самое главное, при дальнейшем развитии сети (переходе на оборудование 5-й категории) не придется производить никаких работ, связанных с заменой кабельного хозяйства.

Однако, для того, чтобы кабельная подсистема 5-й категории, собранная на базе 4-х парных неэкранированных витых парах (а именно UTP кабель, как правило, применяется в данных подсистемах), работала надежно, необходимо соблюдать определенные правила:

· все четыре пары кабеля имеют цветовую маркировку, с помощью которой различаются номера пар проводов. Помните о том, что существуют два основных стандарта распределения пар проводов по контактам разъемов RJ45: EIA-T568A и EIA-T568B. Существуют еще внутрифирменные стандарты для работы с определенными марками кабелей и коммутационного оборудования, но правила применения данных видов кабельной продукции вписываются в сопроводительных документах. По стандарту EIA-T568A пары распределяются следующим образом (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 — Соответствие цветовых маркировок парам проводников

· обращать внимание на упаковочные листы к соединителям. Некоторые фирмы (например, Hubbell Premise Wiring) выпускают соединители с отличным от приведенного выше распределением пар;

· в пределах одной горизонтальной подсистемы использовать кабель одной марки одного и того же производителя;

· вся подсистема должна содержать изделия только 5-й категории (включая патч-панели, розетки и разъемы);

· горизонтальные кабели должны иметь длину порядка 90 метров (стандарт IEEE 802.3 запрещает применение кабеля длиной более 90 м);

· соединительные кабели (кабели, прокладываемые от розетки до сетевого адаптера компьютера) не должны иметь длину более 10 метров;

· общая длина горизонтального и соединительного кабелей не должна превышать 100 метров;

· расплетение пар при их заделке допускается не более чем на ½ дюйма (12.7 мм);

· общее количество соединителей в горизонтальной проводке не должно превышать четырех устройств.

Вертикальные подсистемы — территориальные подсистемы, служащие для подключения горизонтальных подсистем друг к другу. Обычно реализуются на базе коаксиального кабеля, защищенной витой пары или волоконно-оптического кабеля.

Административную подсистему, как правило, не выделяют в виде самостоятельной структуры. С одной стороны это правильно, но часто ее желательно обозначить перед Заказчиком как отдельную структуру. Административная подсистема кабельного монтажа — это функциональная подсистема. Ее назначение связывать подсистемы рабочих групп и горизонтальные подсистемы в единое целое. Она должна обеспечивать возможность установления резервных связей, подключение дополнительных рабочих мест и других подсистем. Нередко в рамках административной подсистемы требуется поддержка автономной системы энергоснабжения, голосовой и видио-связи. Одно из основных требований к административной подсистеме — гибкость и возможность увеличения мощности.