Разработка эскизного проекта локальной вычислительной сети

• Введение
• 1. Цель курсового проекта. Общее техническое задание
• 2. Системное проектирование
• 3. Планирование построения сети
• 4. Состав оборудования и программных средств
• 5. Расчет необходимого количества и стоимости устанавливаемого оборудования
• 6. Характеристика используемых устройств
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложения
• Введение
• Благодаря высокой скорости технологического прогресса компьютерная индустрия, в том числе развитие компьютерных сетей достаточно быстро набирает свои обороты. Организации с сотнями офисов, должны иметь возможность получать информацию о текущем состоянии своего самого удаленного офиса мгновенно, нажатием кнопки. В связи с тенденциями, которые диктуются XXI веком, процесс проектирования сетей усложняется.
• При проектировании локальной сети мы должны помнить и учитывать высокую скорость передачи информации по сети, низкий уровень ошибок передачи и защиту информации, возможность работы с большими нагрузками. Обращая внимание на совокупность данных факторов, мы можем уменьшить трудности, связанные с ростом и развитием сетевой среды. В данном курсовом проекте рассматривается проектирование локальной вычислительной сети. А именно цели, методология, проблемы. А также разработка топологии сети.

1. Цель курсового проекта. Общее техническое задание. Цель проекта

операционный оптоволоконный вычислительный сеть

Цель данного проекта — разработка эскизного проекта локальной вычислительной сети

Техническое задание

План № 3

Рисунок 1 — План здания

Вариант Отделение связи.

Размеры: L1=26 L2=11 A=6 C=6 D=12

Высота перекрытий=0,375 675 678 253 174 м

Размещение рабочих станций (первая цифра — этаж, вторая — кабинет):

11 12 13 14 15 16 21 22 23 24 25 26 31 32 33 34 35 36

04 9 06 03 07 05 05 10 07 04 08 06 06 11 08 05 09 07

2. Системное проектирование

Анализ предметной области

Объектом проектирования является 3-этажное здание — Отделение связи

Определим перечень задач, решаемых в данном офисе:

1. Ведение и хранение документации.

2. Связь с общественностью.

3. Связь с филиалами.

4. Электронная коммерция

Необходимо обеспечить скорость передачи данных в ЛВС 50 Мбит/с, не менее 1Мб/с соединение Интернет на ПК и обеспечить возможность подключения не менее 20 мобильных устройств на этаже. Имеется фальшпол.

Перечень функций и соответствующих услуг (сервисов), предоставляемых пользователям в ЛВС

Создание сети позволяет основному персоналу:

Осуществление связи между пользователями, для ускорения процесса коммуникации между рабочими.

Совместное использование документов, для совместной разработки проектов.

Сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске ПК.

Совместно использовать периферийные устройства (принтеры), для экономии ресурсов.

Использовать общую базу данных, для централизованного управления.

Осуществлять контроль доступа к важной информации, с точки зрения безопасности.

Выходить в глобальную сеть Internet, для связи с общественностью.

Требования к ЛВС

Выполнение следующих функций:

· Доступ пользователей к ресурсам ЛВС (файловый сервер, web-сервер, почтовый сервер).

· Доступ пользователей к ресурсам глобальной сети.

ЛВС должна быть:

· Надежной

· Безопасной

· Отказоустойчивой

3. Планирование построения сети

Выбор топологии сети

При проектировании сети организации или предприятия со скоростью на каждой рабочей станции не мение 50 Мб/с, воспользуемся топологией «расширенная звезда». (Рисунок 2)

Рисунок 2 — Пример топологии «расширенная звезда»

Преимущества использования данной схемы:

· централизованное управление, в отличие от топологии «кольцо».

· централизованный подвод питания;

· наиболее выгодная в экономическом плане, так как при использовании «кольца», для надежности придется прокладывать две (или более) параллельные линий связи, одна из которых находится в резерве;

· при росте сети, увеличения числа рабочих станций, не придется менять её топологию, достаточно поставить более мощный коммутатор, когда кабельная система здания может остаться прежней.

Физическая топология проектируемой сети приведена в приложении В.

Выбор кабельной системы

Для прокладки сети внутри офиса будем использовать витую неэкранированную пару, а также будем использовать по 2 точки доступа WI-FI (для стабильности) на этаже для подключения мобильных устройств.

Существует неэкранированная (UTP) и экранированная (STP) витая пара, помимо обычной изоляции у второго типа витой пары существует защитный экран, по структуре и свойствам напоминающий фольгу. При соответствующем заземлении экранированная витая пара обеспечивает отличную защиту от электромагнитных помех. В случае если STP кабель не заземлен то экран наоборот выступает, усиливает воздействие наводок, выступая в качестве антенны. Кабель легко ремонтируется и наращивается с помощью обычной изоленты и ножниц. Несмотря на то, что по стандартам восстановлению повреждённый участок не подлежит, даже имея многочисленные участки восстановленных таким образом разрывов, сеть на витой паре работает стабильно, хотя скорость связи несколько падает. Кроме этого, в основанных на витой паре сетях можно использовать различные нестандартные проводники, позволяющие получить новые характеристики и свойства сети.

Преимущества использования данной витой пары:

· Малая цена (дешевле коаксиального кабеля и оптоволокна);

· Способна обеспечить необходимые характеристики

· Гибкость (удобнее для прокладки, особенно в городских условиях);

· Простота эксплуатации (Несложная конструкция разъемов на конце неэкранируемых кабелей облегчает процесс их монтажа, эксплуатации и ремонта)

Преимущества использования WI-FI:

· Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и/или расширения сети.

· Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам.

· Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями. гибкость (удобнее для прокладки, особенно в городских условиях).

Выбор типа оптоволоконного кабеля:

· многомодовый, или мультимодовый, кабель, более дешевый, но менее качественный;

· одномодовый кабель, более дорогой, но имеющий лучшие характеристики.

В одномодовом кабеле практически все лучи проходят один и тот же путь, в результате чего все они достигают приемника одновременно, и форма сигнала практически не искажается. Одномодовый кабель имеет диаметр центрального волокна около 1,3 мкм и передает свет только с такой же длиной волны (1,3 мкм). Дисперсия и потери сигнала при этом очень незначительны, что позволяет передавать сигналы на значительно большее расстояние, чем в случае применения многомодового кабеля. Для одномо-дового кабеля применяются лазерные приемопередатчики, использующие свет исключительно с требуемой длиной волны. Такие приемопередатчики пока еще сравнительно дороги и не слишком долговечны. Однако в перспективе одномодовый кабель должен стать основным благодаря своим прекрасным характеристикам.

В многомодовом кабеле траектории световых лучей имеют заметный разброс, в результате чего форма сигнала на приемном конце кабеля искажается. Центральное волокно имеет диаметр 62,5 мкм, а диаметр внешней оболочки — 125 мкм (это иногда обозначается как 62,5/125). Для передачи используется обычный (не лазерный) светодиод, что снижает стоимость и увеличивает срок службы приемопередатчиков по сравнению с одномодовым кабелем. Длина волны света в многомодовом кабеле равна 0,85 мкм. Допустимая длина кабеля достигает 2−5 км. В настоящее время многомодовый кабель — основной тип оптоволоконного кабеля, так как он дешевле и доступнее.

Так как один из важных критериев проектировки нашей сети является — надежность, я решил использовать для удаленного соединения на 10 км одномодовый оптоволоконный кабель.

Выбор WI-FI протокола передачи данных:

Так же я предлагаю использовать точки доступа D-link DAP-3690 поддерживающие протокол передачи данных 802.11n.

Преимущества протокола 802.11n:

· Предлагается увеличить скорость передачи данных до 600 Мбит/с, что очень существенно по сравнению с 54 Мбит/с. Сейчас на рынке уже имеется оборудование, реально обеспечивающее скорость 300 Мб/с, что в три или более раз превосходит предыдущие стандарты WLAN.

· Используются многолучевые технологии, такие как MIMO, которые усиливают сигнал и сводят к минимуму помехи, вызванные внутренними стенами и металлическими предметами.

· Улучшается агрегация кадров и эффективность доступа к среде при Media Access Control (MAC) слоя, что позволяет передавать одновременно несколько пакетов с минимальными задержками.

Ключевой компонент 802.11n под названием MIMO (Multiple Input, Multiple Output — множественный вход, множественный выход) использует пространственное мультиплексирование, благодаря чему позволяет передавать по одному и тому же каналу сразу несколько информационных потоков. При этом обеспечивается такое многолучевое отражение, которое гарантирует прохождение пакетов до адресата без помех и с весьма небольшими потерями. Именно за счет такой параллельной передачи и достигается повышенная пропускная способность 802.11n.

Максимальная пропускная способность 802.11n может оказаться выше 100 Мбит/с, поэтому такие точки доступа имеет смысл подключать только к проводным сетям Gigabit Ethernet, чтобы данные не задерживались в проводных каналах связи.

Когда информация передается по беспроводному каналу на скорости свыше 100 Мбит/с, а точка доступа подключена к новой инфраструктуре Ethernet, узким местом сети грозит стать беспроводной контроллер. Беспроводные коммутаторы, производящие дешифрование трафика, равно как и другие устройства-посредники, будут просто не в состоянии обслуживать столько же точек доступа, что и раньше, — следовательно, сеть внутри здания будет нуждаться в перепланировании.

В нынешних беспроводных сетях соты имеют сферическую форму (при отсутствии препятствий распространению радиоволн), тогда как MIMO и пространственное мултиплексирование делают диаграмму направленности ломаной и слабо предсказуемой. В сетях 802.11n очень многое зависит от окружающих факторов.

Кабельная структура

Пассивная часть кабельной структуры ЛВС включает в себя: сам кабель, распределительные люки с RJ-45, соединительный кабель с разъемами RJ-45/5Е (для соединения распределительных люков с разъемами на сетевом адаптере компьютера).

Коммутационный узел сети расположен на втором этаже здания, поэтому, присутствует как вертикальная, так и горизонтальная разводка кабельной сети.

Монтаж вертикальной разводки производится в вертикальных слаботочных каналах, предусмотренных архитектурой здания (т.н. кабельные шахты). Кабели вертикальной проводки внутри слаботочного канала должны идти компактно, одним пучком. В зоне прямой видимости (при открытом щитке) кабели должны быть стянуты стяжками через каждые 20 см и промаркированы.

Горизонтальная разводка является продолжением вертикальной. До рабочего места от кабельной шахты кабель проходит в фальшполе до специальных распределительных люков.

В каждое помещение подводиться определенное количество резервного кабеля.

Схема горизонтальной кабельной сети; план размещения и соединения рабочих станций, серверов, принтеров приведены в приложении B.

4. Состав оборудования и программных средств

Выбор операционной системы

Учитывая различные преимущества, наша сеть будет организована по топологии «расширенная звезда». На втором этаже будет установлен монтажный шкаф, в котором будут установлены сервер, коммутаторы уровня ядра и распределения, корневой маршрутизатор, коммутаторы уровня доступа первого этажа. Кабели от коммутаторов уровня распределения идут на этажи, где стоят коммутационные устройства уровня доступа первого и третьего этажа соответственно.

Преимущества расположение всего сетевого оборудования в одном месте:

Централизованное управление.

Быстрое обнаружения неполадок в сети и их быстрое устранение.

Безопасность, защита от злоумышленников.

На рабочих станциях предлагаю оставить операционную систему Windows 7 Professional

· Идет в комплекте с моноблоком Asus Eee Top ET1611PUT-B0120

· Присоединение к домену и групповые политики

· Подключения к удалённым рабочим столам

· Общий доступ к подключению к Интернету

· Быстрое переключение пользователей

· Подключение к беспроводным сетям «на лету»

· Центр мобильности Windows

· Расширенная архивация (сеть и групповые политики)

· Печать с учётом местоположения

Выбор серверной операционной системы

Для установки на сервер используем операционную Windows Server 2008 R2

Причины выбора данной ОС:

· Устойчивая схема разработки.

· Высокая степень документирования системы.

· Высокая стабильность системы.

· Эталонная схема реализации стека протоколов TCP/IP.

· Регулярность обновления и развития системы.

· Высокая производительность.

Windows Server 2008

В каждой роли имеется ряд служб, которые и составляют роль. Службы роли позволяют администратору загружать только те службы, которые нужны для данного конкретного сервера. В некоторых случаях, наподобие ролей сервера DHCP или DNS, роль и служба роли совпадают. В других случаях роль содержит несколько доступных для выбора служб. Например, роль файловой службы содержит перечисленные ниже службы.

— Файловый серверРаспределенная файловая системаПространства имен DFSРепликация DFSДиспетчер ресурсов файлового сервераСлужба сетевой файловой системыСлужба поиска WindowsФайловая служба Windows Server 2003; Служба репликации файловСлужба индексирования

Server Core Installation

В Windows Server 2008, администраторы могут инсталлировать минимально необходимое окружение для работы определенных ролей. Также это повышает безопасность сервера (уменьшая поверхность атаки), снижает затраты на управление, и требования к ресурсам. Для установки в режиме Server Core Installation на жестком диске достаточно 2Гб свободного места! Уверен, в ближайшем будущем, во многих компаниях будут стоять двухпроцессорные серверы (4х или 8ми ядерные), с ПО Virtual Server, на которых будет крутиться два-четыре Windows Server 2008 в режиме Server Core Installation, каждый, со своей ролью.

В режиме Server Core Installation можно инсталлировать роли:

— Active Directory Domain ServicesActive Directory Lightweight Directory Services (AD LDS) — DHCP ServerDNS ServerFile ServicesPrint Server

Опциональные возможности Server Core Installation:

— BackupBitLocker Drive EncryptionFailover ClusteringMultipath IONetwork Load BalancingRemovable StorageSimple Network Management Protocol (SNMP) — Subsystem for UNIX-based applicationsTelnet clientWindows Internet Name Service (WINS)

Для администрации и фильтрации Интернета используем программу UserGate .

Реализация необходимых свойств сети

Для предоставления необходимой скорости Интернета (1 Мбит/с) воспользуемся формулой ПС=ПК*ТС*30%

ПК= 120, ТС= 1Мбит, ПС=42 Мбит С целью обеспечения безопасности сети (безопасного выхода в Интернет, а также безопасного соединения с удалённой сетью) на маршрутизаторе необходимо настроить фаерволл. Так же на рабочих станциях и сервере будет установлен антивирус Kaspersky Business Space Security

Надежность сети обеспечит:

· Топология сети «Расширенная звезда» (является более надежной и отказоустойчивой).

· Использование современного и качественного сетевого оборудования.

· Качественная настройка оборудования.

· Использование надежного ПО.

Отказоустойчивость сети обеспечит:

· Дублирование коммутаторов уровня ядра (Рисунок 3).

· Использование резервных линий для связи коммутаторов уровня доступа и уровня распределения (на каждом этаже).

Для изоляции каждого этажа будут использоваться списки доступа, настраиваемые на коммутаторах уровня ядра.

Рисунок 3 — Логическая топология сети

5. Расчет необходимого количества и стоимости устанавливаемого оборудования

Таблица 1 — Расчет необходимого оборудования

Итого: 3 236 956 рублей

6. Характеристика используемых устройств

В качестве рабочих станций я предлагаю Моноблок Asus Eee Top ET1611PUT-B0120 по следующим причинам :

v Цена (14 900 руб)

v Компактность

v Надежность

v Производительность

v Мобильность Основные характеристики моноблока Asus Eee Top ET1611PUT-B0120:

В качестве коммутатора я предлагаю Cisco WS-C3560X-48T-S по следующим причинам:

v Надежность

v Производительность

v Цена, А также он превосходит наши требования пропускной способности .

Необходимая пропускная способность ищется по формуле: ПС = ПК*ТС ,

ПК=120, ТС=50Мбит, ПС =6000Мбит Основные характеристики коммутатора Cisco WS-C3560X-48T-S

В качестве Wi-Fi точки доступа я предлагаю D-link DAP-3690 по следующим причинам:

v Производительность

v Надежность

v Цена

v Компактность

v Поддержка протокола 802.11n

Заключение

В данной курсовой работе был разработан проект локальной вычислительной сети, которая должна быть не только простой в управлении, но и надежной. При выходе из строя не ключевого участка сети, в целом сеть останется работоспособной, а неисправленный участок легко будет выявить и устранить неполадки.

В сети задействовано 5 коммутационных устройств, 1 маршрутизатор, 6 точек доступа, 2 сервера. Благодаря высокоскоростным соединениям обеспечена скорость от 50 Мбит/с по локальной сети и до 10,7 Гбит/с в удалённую сеть и интернет.

В результате экономического обоснования проект получился относительно недорогим, 3 236 956 рублей, но весьма производительным. Можно сказать, что цель была достигнута.

Также в данной курсовой работе получили навыки проектирования ЛВС, выбора топологии сети, операционной, кабельной системы, которые пригодятся в будущем.

Список использованных источников

1. А. Поляк-Брагинский Обслуживание и модернизация локальных сетей. Популярный самоучитель.

2. «Экспресс-Электроника», «Выбор топологии сети в реальных условиях». Павел Нагибин.

3. http://www.cisco.com/en/US/docs/switches/lan/catalyst2950/software/release/12.1₉_ea1/configuration/guide/swacl.html

4. В. Г. Олифер «Компьютерные сети», Издательский дом «Питер» 2006;

5. http://www.dflt.ru/articles/os/servernie-roli-v-windows-server-2008;r2

6. http://ru.intel.com/business/community/index.php?automodule=blog&blogid=20 678&&req=printentry&eid=1402

7. http://physics.nad.ru/sensors/Cyrillic/papers/cabel.htm

Приложения

Приложение А

Рисунок 2.1- схематическое расположение 34 ПК с мебелью 1го этажа

Рисунок 2.2- схематическое расположение 40 ПК с мебелью 2го этажа

Рисунок 2.3- схематическое расположение 46 ПК с мебелью 3го этажа

Приложение В

Рисунок 2.4- схематическое расположение лючков в фальшполе 1го этажа

Рисунок 2.4- схематическое расположение лючков в фальшполе 2го этажа

Рисунок 2.4- схематическое расположение лючков в фальшполе 3го этажа

Приложение С

Расчеты длины кабеля по 3 м этажам :

Итого требуется 1954 м кабеля на все 3 этажа .

Так как может быть погрешность в районе 1%-2% и мы знаем что в бухте 305 м, то следовательно будем брать 7бухт (2135м).