Организация локальной сети для использования системы «1С: Предприятие» в учебном процессе

Выпускная квалификационная работа

Организация локальной сети для использования системы «1С: Предприятие» в учебном процессе

локальный вычислительный телекоммуникационный сеть Современные образовательные технологии являются сегодня необходимыми участниками модернизации и развития системы образования, они позволяют отказаться от накопления знаний в пользу освоения способов деятельности в условиях доступности информационных ресурсов и повысить уровень профессиональной подготовки специалистов, востребованных обществом.

Главным направлением становится обеспечение интеллектуального развития навыков эффективного использования информационных ресурсов и применения программных продуктов.

Актуальность темы

выпускной квалификационной работы.

Использование программного продукта «1С: Предприятие» в локальных вычислительных сетях для организации учебного процесса предоставляет огромные возможности учебным заведениям в области повышения эффективности учебного процесса и оптимизации работы административных подразделений.

Цель выпускной квалификационной работы.

Исследование построения оптимального варианта локальной вычислительной сети, а также анализ программного обеспечения для организации учебного процесса.

Основные задачи выпускной квалификационной работы.

— Осуществить выбор среды передачи данных согласно количеству рабочих мест, а также определить необходимость структуризации сети и локализации трафика;

— Предоставить математические расчеты и подтверждающие их результаты имитационного моделирования компьютерной сети;

— Произвести выбор сетевого оборудования для модернизации компьютерной сети;

— Провести выбор программного обеспечения для организации учебного процесса.

Объект исследования.

Выбор средств и повышение качества знаний в рамках учебного процесса.

Предмет исследования.

Построение локальной вычислительной сети, выбор программного обеспечения и установка его на рабочие станции сети.

Теоретическая и методическая база ВКР.

При написании дипломной работы использоваться такие методы исследования как индукция, дедукция, анализ, моделирование, сравнение, классификация, обобщение и другие.

Структура выпускной квалификационной работы.

Дипломная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников.

Первая глава работы посвящена постановке задачи проекта. В параграфах главы описаны: предпроектная ситуация, техническое задание, функциональные и технические требования к сетевой сети и программному обеспечению.

Вторая глава работы описывает процесс проектирования компьютерной сети. В главе представлен анализ вариантов решения поставленной задачи, проанализированы возможности математического и имитационного моделирования.

В третьей главе работы описан непосредственно процесс проектирования. А именно: описан выбор архитектуры и топологии сети, среды передачи данных, серверов и серверных операционных систем; представлена карта информационных потоков после модернизации; приведена математическая и имитационная модель модернизированной сети, а также установка программного продукта «1С: Предприятие».

1. Исследование существующих принципов построения сетей

1.1 Понятие локальной вычислительной сети (ЛВС)

Локальная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, диски, модемы, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями.

Обзор основной классификации ЛВС.

Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков [2]:

— по расстоянию между узлами;

— по топологии сети;

— по способу управления ЛВС;

— по используемой физической среде передачи данных;

— по методу доступа ЛВС.

Далее рассмотрим подробнее каждую из перечисленных признаков.

Классификация по расстоянию между узлами.

В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети [2]:

— местные — ограниченные зданием или группой зданий;

— территориальные (региональные) — охватывающие значительное географическое пространство, действующие в пределах ограниченной территории, но охватывающие значительное географическое пространство (город, область, страна);

— глобальные — связывающие узлы, находящиеся в различных регионах и точках мира.

Классификация по топологии сети.

Сетевая топология — это геометрическая форма сети. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, иерархической, произвольной структуры.

— шинная (bus) (рисунок 1, а) — локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью);

— кольцевая (ring) (рисунок 1, б) — узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии), данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;

— звезда (star) (рисунок 1, в) — имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов;

— иерархическая (рисунок 1, г) — каждое устройство обеспечивает непосредственное управление устройствами, находящимися ниже в иерархии.

а) б) в) г)

Рисунок 1. Сетевые топологии

Классификация по способу управления ЛВС.

Существует несколько способов управления сетью, в зависимости от этого различают следующие сети:

— «клиент / сервер» — в них выделяется один или несколько узлов (их название — серверы), выполняющих в сети, управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент / сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных).

— одноранговые — в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером — объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера;

— сетецентрическая концепция построения, при которой оборудование конечного пользователя предоставляет только функции ввода-вывода, а все запросы на обработку и получение информации выполняет сетевое ядро.

Классификация по используемой физической среде передачи данных.

В зависимости от среды передачи данных выделяют следующие три типа передающей среды:

— проводные кабельные сети;

— оптоволоконные кабельные сети;

— беспроводные сети.

Классификация по методу доступа ЛВС

— случайный метод доступа — наиболее известными из них являются метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection CSMA/CD), который регламентируется стандартом IEEE 802.3 (Ethernet);

— детерминированный метод доступа — метод передачи маркера, который регламентируется стандартом IEEE 802.5 (Token Ring).

1.2 Анализ основных требований к современным сетям

Главным требованием, предъявляемым к сетям, является обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Остальные требования — производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, масштабируемость — связаны с выполнением этой основной задачи.

Хотя все эти требования важны, есть 2 важные характеристики сети — производительность и надежность.

Характеристики производительности сети и её виды.

Существует несколько характеристик производительности сети:

— пропускная способность;

— время реакции;

— задержка передачи и ее вариации.

— Виды пропускной способности:

— средняя пропускная способность — вычисляется за длительный промежуток времени (час, день, неделя);

— максимальная пропускная способность — наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная в течение определенного периода наблюдения. Позволяет оценить возможности сети справляться с пиковыми нагрузками, характерными для особых периодов работы сети (например, начало рабочего дня, когда множество пользователей одновременно регистрируются в сети, тем самым, обращаясь к серверам сети).

Время реакции сети является важной интегральной характеристикой производительности сети с точки зрения пользователя. В общем случае время реакции определяется как интервал времени между запросом, к какой либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос.

Значение этого показателя зависит от типа службы, к которой обращается пользователь, от того, какой пользователь и к какому серверу обращается, а так же от текущего состояния локальной сети.

Такая характеристика, как пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени. Она непосредственно характеризует качество выполнения основной функции сети — транспортировки сообщений. Она говорит о скорости выполнения внутренних операций сети — передача пакетов данных между узлами сети через различные коммуникационные устройства. Поэтому чаще используется при анализе производительности сети.

Задержка передачи, характеристика производительности сети, определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход сетевого устройства и моментом появления его на выходе этого устройства. Обычно задержки составляют сотни миллисекунд.

Расширяемость и масштабируемость сети.

Расширяемость означает возможность добавления отдельных элементов сети, наращивания длины сегментов сети и замены аппаратуры. Расширение может обеспечиваться в ограниченных пределах.

Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность каналов в широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Масштабируемость обеспечивается применением дополнительного оборудования и структуризацией сети.

Расширяемость и масштабируемость играет важную роль в дальнейшем развитии сети. Учет данных параметров на ранних этапах проектирования позволяет сэкономить время и средства компании в будущем.

Проблема надежности и безопасности сети.

Локальные и глобальные сети, средства телекоммуникации затрагивают все сферы нашей жизни — как деловой, так и личной и именно поэтому, на первый план выдвигаются проблемы обеспечения бесперебойности работы, безопасности данных и их защита от несанкционированного доступа и вторжения в сеть.

Безопасность сети — способность сети защитить данные от несанкционированного доступа и вторжения в сеть. В локальных сетях информация передается по открытым линиям связи, в которых могут быть установлены средства перехвата сообщений.

Показатели надежности, среднее время наработки на отказ, вероятность отказа, интенсивность отказов, коэффициент готовности используются для технических устройств. Кроме того, в сети необходимо обеспечить сохранность данных и защиту от искажений.

Анализ управляемости сети.

Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.

Система управления наблюдает за сетью и обнаруживает проблему, активизирует определенное действие, исправляет ситуацию и уведомляет пользователя о том, что произошло и какие действия сделаны. Система управления должна накапливать информационные данные, на основании которых проводится планирование и развитие сети.

В настоящее время в области управления сетями недостаточно удобных, компактных и много протокольных средств управления сетью. Большинство существующих средств не управляют сетью, а всего лишь осуществляют наблюдение за ее работой. Они не выполняют активных действий, оставляя это за человеком.

1.3 Анализ телекоммуникационного оборудования

Анализ горизонтальной кабельной системы.

Горизонтальная кабельная система начинается телекоммуникационной розеткой на рабочем месте пользователя и заканчивается горизонтальным кроссом в телекоммуникационном шкафу. Система включает в себя: розетку, горизонтальный кабель, точки терминирования и коммутационные шнуры, представляющие собой горизонтальный кросс.

Горизонтальная кабельная система имеет топологическую конфигурацию «звезда». Максимальная протяженность любого горизонтального кабельного сегмента не должна превышать 90 м. Каждое рабочее место пользователя соединено непосредственно с горизонтальным кроссом в телекоммуникационном шкафу.

Во всем объеме кабельных сегментов телекоммуникационной инфраструктуры здания горизонтальные кабели по своему количеству занимают первое место. Несмотря на то, что стандарт суживает круг возможных вариантов кабельной продукции, одним из основных моментов при планировании сети передачи данных является правильный выбор типа передающей среды. Это обеспечивает поддержку вероятных изменений в будущем.

Применяемый тип кабеля должен служить более одного планируемого периода развития телекоммуникационной сети. В горизонтальной подсистеме стандартом 568 разрешается использовать следующие типы передающих сред:

— Кабель UTP 4 пары;

— Кабель STP-A 2 пары;

— Многомодовое оптическое волокно;

— Коаксиальный кабель.

Характеристики витой пары и критерии выбора.

Витая пара представляет собой вид кабеля связи, состоящий из одной или нескольких пар изолированных проводников, скрученных между собой, покрытых пластиковой оболочкой[7].

Свивание проводников производится с целью:

— повышения уровня качества связи между собой проводников каждой взятой пары, электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары;

— уменьшения от внешних источников электромагнитных помех;

— при передаче дифференциальных сигналов уменьшения взаимных наводок.

Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Для снижения связи отдельных пар кабеля в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала в таких технологиях, как Ethernet, Arcnet и Token Ring. В настоящее время является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже.

При выборе кабеля необходимо учитывать важные электромагнитные характеристики кабеля. Кабель категории 5 имеют следующие значения электромагнитных характеристик[6]:

— полное волновое сопротивление в диапазоне частот до 100 МГц равно 100 Ом (допускается также кабель с волновым сопротивлением 120 Ом);

— величина перекрестных наводок в зависимости от частоты сигнала должна принимать значения не менее 74 дБ на частоте 150 кГц и не менее 32 дБ на частоте 100 МГц;

— затухание имеет предельные значения от 0,8 дБ (на частоте 64 кГц) до 22 дБ (на частоте 100 МГц);

— суммарное переходное затухание на ближнем конце (PS NEXT) — не менее 27,1 дБ;

— защищенность на дальнем конце — не менее 17 дБ;

— активное сопротивление не должно превышать 9,4 Ом на 100 м;

Критерии выбора активного оборудования Fast Ethernet.

Коммутатор — одно из наиболее важных устройств, используемое при построении корпоративных сетей. Коммутатор работает на втором канальном уровне модели OSI. Главное назначение коммутатора — разгрузка сети посредством локализации трафика в пределах отдельных сегментов.

Коммутаторы второго и третьего уровней модели OSI могут быстро продвигать пакеты, но это не единственное свойство сетевого оборудования, которое требуется для создания современной сети.

Ключевым звеном коммутатора является архитектура без блокирования (non-blocking). Она позволяет установить множественные связи сети Ethernet между разными парами портов одновременно, причем кадры не теряются в процессе коммутации. Сам трафик между взаимодействующими сетевыми устройствами остается локализованными. Локализация осуществляется с помощью адресных таблиц. Таблицы устанавливают связь каждого порта с адресами сетевых устройств, которые относятся к сегменту этого порта. Адресная таблица заполняется в процессе анализа коммутатором адресов станций отправителей в передаваемых ими кадрах. Кадр передается через коммутатор локально в соответствующий порт только тогда, когда адрес станции назначения, указанный в поле кадра, уже содержится в адресной таблице этого порта. В случае отсутствия в таблице адреса станции назначения, кадр рассылается во все остальные сегменты. Если коммутатор обнаруживает, что MAC-адрес станции назначения приходящего кадра находится в таблице MAC-адресов, приписанной за портом, то этот кадр сбрасывается — его непосредственно получит станция назначения, находящаяся в данном сегменте.

И, наконец, если приходящий кадр является широковещательным (broadcast), то есть если все биты поля MAC-адреса получателя в кадре задаются равными 1, то такой кадр будет размножен коммутатором, то есть направляются во все остальные порты.

Сетью нужно управлять, и одним из аспектов управления является обеспечение нужного качества обслуживания. Поддержка обеспечение нужного качества обслуживания дает администратору возможность предвидеть и контролировать поведение сети за счет изменения приоритетов исполнения и приложений, подсетей и конечных станций, или предоставлении им гарантированной пропускной способности.

При построении проекта локальной вычислительной сети будут учтены следующие критерии при выборе коммутатора:

— высокая производительность;

— коммутатор 2 уровня;

— безопасность;

— многоуровневое качество обслуживания;

— возможность установки в стойку 19″;

— возможность подключения резервного источника питания.

Различают две альтернативные технологии коммутации:

— Без буферизации (cut-through);

— С буферизацией SAF (store-and-forward).

Резервирование — метод повышения характеристик надёжности. При использовании резервного источника питания время безотказной работы коммутатора возрастает.

1.4 Анализ программного обеспечения локальных вычислительных сетей для организации учебного процесса

Современные информационные технологии предоставляют огромные возможности учебным заведениям в области повышения эффективности учебного процесса. Анализ тенденций развития информационных систем показывает, что в ближайшее время на рынок выйдут типовые решения, предназначенные для построения глобальных информационных систем основанные на различных программных платформах. Одним среди таковых будет система построенная на платформе «1С: Предприятие 8.2», перспективность и популярность которой не вызывает сомнений.

К данному выводу приводит ряд фактов. Рассматривая, прототипы интегрированных информационных систем видно, что в них закладывается обмен данными с типовыми решениями «1С: Предприятие». Потребности в автоматизации управления учебным процессом, электронного обучения, документооборота, библиотек и др. рассматриваются во вторую и последующую очередь. Данная ситуация не случайна, так как большинство учебных заведений в первую очередь автоматизируют финансово-хозяйственную деятельность и это производится, как правило, на типовых конфигурациях «1С: Предприятие». Для этих целей могут применяться различные системы, рациональное функционирование которых, рано или поздно потребует обмена данными с решениями «1С». Поэтому всегда будет высок интерес к построению интегрированной системы на одной платформе «1С: Предприятие».

1С: Предприятие — программный продукт компании 1С, предназначенный для автоматизации деятельности в учебном учреждении.

Первоначально 1С: Предприятие было предназначено для автоматизации бухгалтерского и управленческого учётов (включая начисление зарплаты и управление кадрами), но сегодня этот продукт находит свое применение в областях, далеких от собственно бухгалтерских задач.

Технологическая платформа «1С: Предприятие» представляет собой программную оболочку над базой данных (используются базы на основе DBF-файлов в 7.7, собственный формат 1CD с версии 8.0 или СУБД Microsoft SQL Server на любой из этих версий).

Кроме того, с версии 8.1 хранение данных возможно в СУБД Postgre SQL и IBM DB2, а с версии 8.2 добавилась и Oracle. Клиентская часть платформы функционирует в среде Microsoft Windows и, начиная с версии 8.3, в среде Linux.

Имеет свой внутренний язык программирования, обеспечивающий, помимо доступа к данным, возможность взаимодействия с другими программами.

1С-Предприятие является гибкой настраиваемой системой для решения широкого круга задач в сфере автоматизации учебного процесса.

Существуют специальные версии среды исполнения программы 1С для ноутбуков, ПО создания веб-приложений, взаимодействующих с базой данных «1С: Предприятие».

На рисунке 2 приведена схема взаимодействия различных компонент 1С: Предприятия.

Рисунок 2. Структурная схема 1С: Предприятия

Одной из характерных особенностей программ, является их масштабируемость: одна и та же конфигурация может работать на локальном компьютере, в сети и на сервере под управлением MS SQL Server.

Специальная компонента «Управление распределенными базами» позволяет производить обмен данными между удаленными рабочими местами пользователей.

Конфигурация «1С: Управление производственным предприятием 8».

При разработке решения «1С: Управление производственным предприятием 8» учитывались как современные международные методики управления предприятием (MRP II, CRM, SCM, ERP, ERP II и др.), так и опыт успешной автоматизации производственных предприятий, накопленный фирмой «1С» и партнерским сообществом. При этом разработчик не позиционирует свою систему как ERP.

Имеются конфигурации: «Управление производственным предприятием» (для России), «Управление производственным предприятием для Казахстана», «Управление производственным предприятием для Украины» и это именно разные конфигурации, а не разные варианты настроек.

Существует возможность изменения учтённых (проведённых) документов. Появилась возможность отслеживать историю изменений документов и справочников. В системе также есть журнал регистрации, который позволяет отследить сам факт изменения (кто, когда, какие документы менял).

Microsoft SQL Server — система управления реляционными базами данных (СУРБД), разработанная корпорацией Microsoft. Основной используемый язык запросов — Transact-SQL, создан совместно Microsoft и Sybase. Transact-SQL является реализацией стандарта ANSI/ISO по структурированному языку запросов (SQL) с расширениями. Используется для работы с базами данных размером от персональных до крупных баз данных масштаба предприятия; конкурирует с другими системами управления баз данных в этом сегменте рынка.

В данном разделе были рассмотрены основные требования при построение локальных сетей и типы сетей передачи данных. На основании этого можно сделать выводы:

— сеть Ethernet является одной из наиболее популярных современных локальных сетей и отвечает всем предъявляемым требованиям;

— ЛВС Ethernet имеет высокую пропускную способность, что позволяет работать с современными мультимедийными приложениями.

— сеть Ethernet использует топологию «звезда-шина», что позволяет ей без особых трудностей изменять, расширять и модернизировать сеть с минимальными трудовыми и денежными затратами;

Исследовано основное оборудование, применяемое при построении ЛВС. Определены основные критерии по выбору оборудования для проектируемой ЛВС. Для повышения надежности и времени безотказной работы необходимо резервировать наиболее уязвимые места в оборудовании. Для защиты сетевого оборудования от неполадок питающей сети необходимо использовать источник бесперебойного питания.

Анализ программного продукта в локальных сетях показал, что применение программ семейства 1С: Предприятие позволит автоматизировать деятельности в учебном учреждении.

2. Разработка проекта локальной вычислительной сети

2.1 Постановка и анализ задачи проектирования

Согласно техническому заданию, требуется разработать проект локальной вычислительной сети в учебных аудиториях с использованием программного обеспечения 1С Предприятие. Проектируемая локальная сеть должна обеспечивать доступ в Интернет в пределах учебных аудиторий, помимо предоставления возможности централизованной обработки данных.

Необходимость создания данного проекта связана с тем, что функционирующая в настоящее время на территории учреждения локальная сеть не отвечает полному спектру требований, предъявляемых к производительности и функциональности. Также данная локальная сеть не позволяет в полной мере реализовать весь потенциал, которым она обладает.

Также желательно по возможности минимизировать затраты на реализацию данного проекта, но в то же время стараться не пренебрегать качеством используемых материалов и оборудования.

Пусть компьютеры здания распределяются между кабинетами в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1. Распределение компьютеров между помещениями предприятия

2.2 Выбор стандарта передачи данных внутри сети

На сегодняшний день наиболее известными технологиями передачи данных в локальной вычислительной сети являются Token Ring, FDDI и Ethernet. Чтобы выбрать наиболее оптимальный вариант для нашего проекта, необходимо сравнить их между собой для того.

Token Ring — это технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с «маркерным доступом» — протокол передачи данных, который находится на канальном уровне (DLL) модели OSI. Он использует специальный маркер (трехбайтовый фрейм), который перемещается вокруг кольца. Владение маркером предоставляет право обладателю передавать информацию на носителе.

Использование технологии Token Ring позволяет обеспечивать на одном сегменте подключение до 260 рабочих станций и передачу данных на скорости до 16 Мбит/с. В качестве среды передачи данных технология использует витую пару. Данная технология предлагает вариант решения проблемы коллизий (столкновения пакетов данных), которая возникает при работе локальной сети. В технологии Ethernet, такие коллизии возникают при одновременной передаче информации несколькими рабочими станциями, находящимися в пределах одного сегмента, то есть использующих общий физический канал передачи данных.

Технология FDDI является первой технологией локальных вычислительных сетей, в которой средой передачи данных является волоконно-оптический кабель.

Данная сеть строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец — это основной способ повышения отказоустойчивости в сети. В FDDI, как и в Token Ring, используется маркерный метод доступа. отличие лишь в том, что здесь имеется режим раннего освобождения маркера, который передаётся после передачи пакета. В этой сети определены два вида станций для подключения:

— станции двойного подключения (DAS) имеют скорость передачи данных 200 Мбит/с;

— станции одиночного подключения (SAS) — скорость передачи 100 Мбит/с.

Максимальное количество станций двойного подключения в кольце 500, максимальный диаметр двойного кольца 100 км, а между соседними узлами для оптоволокна равно 2 км, для UTP категории 5 — 100 м.

При разработке технологии FDDI ставились в качестве наиболее приоритетных следующие цели:

— Повышение битовой скорости передачи данных до 100 Мбит/с;

— Повышение отказоустойчивости локальной сети за счет процедур восстановления после отказов различного рода, например повреждения кабеля, некорректной работы сетевого узла, возникновения высокого уровня помех на линии и т. п.;

— Максимально эффективное использование потенциальной пропускной способности сети как для синхронного, так и для асинхронного графиков.

Два основных отличия в протоколах управления маркером у FDDI и Token Ring следующие:

— в Token Ring станция, передающая кадры, удерживает маркер до тех пор, пока не получит все отправленные пакеты. В FDDI же станция выпускает маркер непосредственно окончанием передачи кадра (кадров);

— FDDI не использует приоритет и поля резервирования, которые Token Ring использует для выделения системных ресурсов.

Fast Ethernet — общее название для набора стандартов передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие от исходных 10 Мбит/с. В качестве среды передачи данных используется витая пара или волоконн-оптический кабель.

Ее основными достоинствами являются:

— увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

— сохранение метода случайного доступа Ethernet;

— Расстояние между двумя рабочими станциями ограничено и не должно превышать 100 м.

— В качестве физической топологии сети Fast Ethernet используется «звезда».

— сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных — витой пары и оптического кабеля.

Недостатки: малое расстояние.

Таким образом, проанализировав все варианты технологий организации передачи данных в локальных вычислительных сетях, и, учитывая, что для данного объекта необходимо организовать высокопроизводительную, надежную, хорошо масштабируемую и недорогую сеть, оптимально использовать технологию Fast Ethernet, так как она наиболее полно отвечает всем предъявляемым требованиям.

Использование этой технологии позволяет обеспечить качественную и производительную работу сети без сбоев, что обеспечивает высокую степень доступности информации и минимизирует риски ее утраты или искажения при передаче и хранении.

2.3 Обоснование выбора топологии для проекта

Топология локальной сети выбирается в зависимости от используемых условий, задач и возможностей, или определяется стандартом используемой сети. Основными факторами, влияющими на выбор топологии для построения сети, являются [14]:

— среда передачи информации (тип кабеля);

— метод доступа к среде;

— пропускная способность сети;

— метод передачи.

— максимальная длина сегмента сети;

Рассмотрим вариант построения локальной сети по топологии «звезда»: на основе технологии Fast Ethernet. При проектировании по данной топологии длина кабеля не будет превышать 35 метров, что входит в рамки используемого стандарта. Данная технология предусматривает пропускную способность до 100 Мбит/сек, и поддерживает вид передающей среды — неэкранированная витая пара (UTP).

В таблице 2 приведены основные стандарты технологии FastEthernet.

Таблица 2. Типы передающих сред

Правила проектирования топологии стандарта 100Base-T

Технология 10Base-T была стандартизована только в 1990 году. 10Base-T предусматривает построение локальных вычислительных сетей путем использования кабельных сегментов для создания точечных каналов связи (point-to-point links). Тем самым основной топологией становится уже «звезда», а не «шина», как в 10Base-5 и 10Base-2.

Геометрические размеры сетей, построенных по варианту 10Base-T так же зависят от затухания сигнала в передающей среде и от времени распространения сигнала.

Правила применения технологии 10Base-T:.

— компьютеры подключаются к концентраторам с помощью UTP (STP) кабеля категории 3, 4 или 5.

— подключение компьютеров к концентраторам осуществляется с помощью коннекторов RJ-45 и кабелей «прямого соединения».

— соединение концентраторов между собой осуществляется с помощью кабелей «перекрестного соединения» и, при использовании Up-Link-портов с помощью кабелей прямого соединения.

— максимальное количество компьютеров, подключенных ко всем концентраторам ЛВС — 1024 штук.

— минимальная длина кабельного сегмента — 2.5 м.

— максимальная общая длина сети — 500 м.

— максимальная длина UTP сегмента — 100 м.

2.4 Выбор кабельных компонентов

Для того чтобы построить любую сеть, необходимо знать возможности и ограничения каждого типа кабелей, применяющихся при создании сетевой инфраструктуры. На тип применяемой среды передачи существенное влияние оказывает характеристики передаваемой информации, важнейшей из которых является скорость передачи.

Для подключения рабочих станций к коммутатору используем кабель витая пара категории 5, показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Кабель витая пара Кабель содержит 4 экранированные витые пары, заключенные в поливинилхлоридную оболочку и упакован в коробку (305 метров), одножильный, 4-парный, 100 0 м, диаметр проводника — 0,51 мм (0,0201″ или 24 AWG).

Внешняя оболочка кабеля обычно изготовлена из поливинилхлорида с добавлением мела. Мел повышает хрупкость оболочки, что необходимо для получения точного облома кабеля по месту надреза.

В качестве материала оплетки проводников обычно используется поливинилхлорид, а в более качественных кабелях (категории 5 и выше) — полиэтилен или полипропилен.

В некоторых кабелях для изготовления оболочки применяются специальные полимеры, не поддерживающие горение.

Витая пара, предназначенная для для наружной прокладки (прокладки вне помещений) обязательно имеет оболочку из полиэтилена — обычно, это второй слой оболочки, но бывают и исключения. Также при изготовлении витой пары для наружной прокладки могут использоваться водоотталкивающий гель внутри кабеля и бронирование гофрированной сеткой или проволокой.

Общий экран является дополнением к основной конструкции. Внешний диаметр кабеля не более 6,35 мм или 0,25, поддерживает параллельное обеспечение передачи по четырем парам витых проводов одновременно, предназначены для сетей 1000BaseT, Gigabit Ethernet и имеет 15-летнюю гарантию производителя, максимальная частота передачи сигналов достигает 100 МГц. Данный кабель соответствует требуемым характеристикам данной категории.

2.5 Исследование проектируемого помещения и расчет длины кабеля

Для прокладки горизонтальной кабельной системы используем следующие разновидности каналов:

— Закрытые металлические лотки за фальшпотолком, предназначенные для прокладки кабелей горизонтальной подсистемы в помещениях;

— Декоративные кабельные короба (в связи с отсутствием каналов в стенах и в полу рабочих помещений учебных аудиторий), изготовленные из негорючего пластика и используемые для прокладки кабелей горизонтальной подсистемы и силовых кабелей питания. В этом случае все кабели защищены от механических воздействий.

Произведен расчет общего количества оборудования и материалов, расчеты приведены на рисунке 4.

Рисунок 4. Оборудования и материалы Для каждой рабочей станции необходимо установить внешнюю телекоммуникационную розетку. Для подключения рабочих станций к розеткам используем коммутационные шнуры длиной 3 метра.

Прокладка кабеля осуществляется за фальш — потолком в кабельных пластиковых лотках, высота потолка 2,8 м, спуск к рабочему месту осуществляется в кабель каналах.

Расчет длины кабеля приведены в приложении Б.

Максимальная длина кабеля 32,2 м, что соответствует требованиям стандарта. Общая длина всей кабельной системы равна 200 м.

2.6 Принципы планирования и построения локальной вычислительной сети

При проектировании компьютерной вычислительной сети необходимо четко определить ее назначение, функции, решаемые задачи, выбрать ее топологию, протоколы передачи данных. Наличие этой информации позволит подобрать требуемое оборудование в соответствии с бюджетом и грамотно провести построение локальных сетей.

Правильно спроектированная вычислительная сеть даст возможность избежать множества проблем. Вложенные средства быстро окупятся, поскольку такая структура не потребует больших затрат на эксплуатацию.

Основные принципы планирования локальных вычислительных сетей заключаются в следующем:

— определение общих правил построения и использования сети;

— учет условий заказчика и требований по прокладке сети;

— обеспечение необходимого уровня эксплуатации проектируемой сети.

— планирования сети на длительную перспективу с учетом ее развития;

Таким образом, планирование современных компьютерных сетей является достаточно сложной задачей, как для заказчиков сети, так и для разработчиков. Так как специальные условия и требования заказчика сети могут содержать определенные ограничения, например, финансовые, временные, природно-климатические и др. Эта задача требует учета многих факторов.

Основные этапы планирования широкополосной сети:

— определение существующей и планируемой загрузки;

— выбор среды передачи;

— определение видов предоставляемых услуг;

— определение базовых сетевых технологий;

— планирования управления и синхронизации;

— выбор архитектуры и топологии сети;

— оптимизация топологии;

— планирование системы эксплуатационно-технического обслуживания;

— расчет и уплотнение стоимости.

2.7 Прокладка и монтаж кабелей типа «витая пара»

При проектировании и монтаже кабельных систем следует придерживаться следующих общих правил:

1. При прокладке кабеля должна выбираться трасса с наименьшей протяженностью. Трассу прокладывают в местах с наименьшей вероятностью повреждения.

3. Между точками должны использоваться цельные куски витой пары, при этом, их протяженность должна быть как можно меньшей. Радиус изгиба витой пары не может быть меньше её четырех диаметров.

4. Наименьшие допустимые радиусы(R) изгиба кабелей при прокладке на рисунке 5.

Рисунок 5. Изгиб кабеля при прокладке

5. Радиусы изгиба установленных кабелей если нет значения в технической документации должны быть не менее 4 диаметров кабеля для кабелей UTP горизонтальной системы.

6..Прокладка кабелей по нагревательным поверхностям не допускается.

Кабели прокладываются параллельно силовым кабелям электропитания, в этом случае следует соблюдать минимальное расстояние, которое зависит от мощности силового кабеля — 127 мм для кабелей до 2 кВт, не менее 305 мм — от силового кабеля 2−5 кВт, и не менее 610 мм — от кабелей более 5 кВт. Если телекоммуникационный кабель размещен в заземленном металлическом кабельном канале, то это расстояние уменьшается вдвое. Если в заземленных металлических кабельных каналах располагаются и силовой, и телекоммуникационный кабели, то требования к минимальному расстоянию снижаются в четыре раза.

7. Открытая прокладка по внутренним стенам должна производиться на высоте не менее 2,3 мот пола и 10 мот потолка кабелем предназначенным для внутренних работ.

Кабель, проложенный по стенам зданий, располагается параллельно архитектурным линиям помещения.

8. Открыто проложенные кабели на высоте до 2,3 мот пола должны быть защищены гофрами, кабельными каналами, трубами.

9. Крепление кабелей к стенам должно выполняться с помощью скоб.

10. Крепление кабелей должны располагаться на горизонтальных участках на расстоянии 35 см, на вертикальных участках на расстоянии 50 см на рисунке 6.

Рисунок 6. Крепление кабеля к стене здания

11. От проводников питания и цепей электрического освещения, пожарной сигнализации коммуникационные провода и электрические кабели должны отделяться зазором как минимум в 50 мм.

Для снижения воздействия электромагнитных помех кабельные каналы, по которым прокладываются телекоммуникационные кабели, в процессе монтажа СКС необходимо заземлять.

Требования пожарной безопасности строго ограничивают типы кабелей, которые могут быть здесь проложены, поскольку в случае пожара выделяемые ими дым или газы распространятся по всему зданию.

Обеспечение требуемых нормами противопожарных характеристик кабелей достигается использованием в их конструкции специально подобранных материалов.

2.8 Выбор оборудования и программного обеспечения

Подразумевается наличие в компьютерных аудиториях учебного заведения нужного количества персональных компьютеров и серверов с установленным лицензионным программным обеспечением, указанным в разрабатываемом проекте локальной сети учебного заведения.

Предполагается, что на каждой рабочей станции и сервере установлены сетевые платы для подключения к локальной сети. В дальнейшем затраты на приобретение компьютерной техники и программного обеспечения учтены не будут, так как предполагают составление специальной сметы на приобретение, настройку и установку программного обеспечения, что не является целью данной конкретной работы по проектированию локальной сети предприятия.

При выборе программного обеспечения для проектируемой сети особое значение имеет выбор сетевой операционной системы (СОС). В настоящее время широкое распространение получили СОС Novel Netware и СОС Microsoft Windows (Server) (разумеется, это не единственные возможные варианты). Многие специалисты указывают, что при примерно равных затратах на покупку программного обеспечния, сетевая операционная система обеспечивает более высокий уровень защиты данных от несанкционированного доступа и быстродействия при данном типе сетевого оборудования. Поэтому для небольших и средних компьютерных сетей использование СОС Microsoft Windows является вполне оправданным.

В качестве коммуникаторов будут использоваться гигабитные свитчи фирмы D-Link. Основой кабельной системы будет являться неэкранированный (UTP) кабель типа «витая пара» категории 5.

В качестве операционной системы сервера используется Windows Server 2008, а в качестве операционной системы каждой рабочей станции — Microsoft Windows 7 SP1.

На каждой рабочей станции установлены программные продукты фирмы «1С». Система программ «1С: Предприятие 8» включает в себя платформу и прикладные решения, разработанные на ее основе, для автоматизации деятельности организаций и частных лиц.

Сама платформа не является программным продуктом для использования конечными пользователями, которые обычно работают с одним из многих прикладных решений (конфигураций), разработанных на данной платформе.

Поэтому используя единую технологическую платформу, такой подход позволяет автоматизировать различные виды деятельности.

Области применения.

Гибкость платформы позволяет применять 1С: Предприятие 8 в самых разнообразных областях:

— автоматизация производственных и торговых предприятий, бюджетных и финансовых организаций, предприятий сферы обслуживания и т. д.;

— автоматизация организационной и хозяйственной деятельности;

— поддержка оперативного управления предприятием;

— ведение бухгалтерского учета с несколькими планами счетов и произвольными измерениями учета, регламентированная отчетность;

— решение задач планирования, бюджетирования и финансового анализа;

— расчет зарплаты и управление персоналом;

— широкие возможности для управленческого учета и построения аналитической отчетности, поддержка многовалютного учета;

— другие области применения.

Сервис «1С: Предприятие 8» для учебных заведений позволяет студентам и преподавателям работать с программами 1С: Предприятие с любого компьютера, подключенного к Интернет, в любое удобное время. Программа значительно расширяет возможности учебного процесса по подготовке бухгалтеров, аналитиков, аудиторов, хорошо зарекомендовал себя в процессе эксплуатации, был положительно оценен администрацией образовательных организаций и преподавателями. [21]

Использование в учебном процессе программного обеспечения «1С: Предприятие 8» для учебных заведений имеет ряд неоспоримых преимуществ. Оно позволяет преподавателям проводить занятия на актуальных версиях конфигураций, не заботясь об обновлениях программ, иметь свободный доступ с любого компьютера, подключенного к сети Интернет, к базам студентов, преподаватель может подключаться к базам студентов, не мешая их работе, а так же отслеживать активность работы студентов в программах на протяжении всего обучающего курса.

В масштабе образовательного учреждения использование сервиса «1С: Предприятие 8» позволяет уменьшить загрузку сотрудников образовательной организации, путем сокращения объемов работ по сопровождению прикладных систем; активно использовать в рамках обучающего курса самые последние версии популярных на российском рынке программ автоматизации налогового, бухгалтерского и управленческого учета.

Работа с сервисом так же дает ряд преимуществ и студентам, так как работать со своей информационной базой можно не только из аудитории, но из дома и любых других удобных мест. Есть возможность в любой момент вернуться к незавершенным задачам, например, продолжить оформление документов, с которыми не была завершена работа в аудитории. А также позволяет значительно сократить необходимость в вычислительных ресурсах для хранения программ и информационных баз пользователей.

Таким образом, использование в рамках учебного процесса программной среды «1С: Предприятие 8» удобно и выгодно как образовательному учреждению, так и студентам, и преподавателям.

В данном разделе приведена разработка проекта локальной вычислительной сети, дано обоснование выбора топологии для проекта.

Рассмотрен вариант построения сети топологии «звезда»: на основе технологии Fast Ethernet. Исследовано проектируемое помещение и произведен расчет длины кабеля, выбрано оборудования и программного обеспечения. В качестве коммуникаторов будут использоваться гигабитные свитчи фирмы D-Link.

В качестве операционной системы сервера выберем Windows Server 2008, а в качестве операционной системы рабочих станций — Microsoft Windows 7 SP1. На каждой рабочей станции установлены программные продукты фирмы «1С».

3. Проектирование локальных вычислительных сетей для организации учебного процесса

3.1 Проектирование кабельной системы

Создание проекта представляет собой создание прообраза предполагаемого или возможного объекта. Поэтому учесть все возможные факторы, предусмотреть все потребности, с которыми могут столкнуться в будущем пользователи, практически невозможно.

Однако общие подходы к созданию проектов локальных вычислительных сетей для учебных аудиторий могут быть сформулированы, некоторые полезные принципы такого проектирования предлагаются и с успехом используются.

В приложении, А приведена примерная последовательность этапов и варианты выбора при проектировании локальной сети. Выбор одного из многочисленных вариантов при проектировании локальных сетей является основной проблемой для первого этапа проектирования. Выбор затрудняет необходимость учета множества требований, иногда противоречивых (например, обеспечение высоких технических характеристик сети при доступной стоимости), а также настойчивая, порой агрессивная реклама отдельных решений. Последнее часто относится к новейшим вариантам сетевого оборудования, но не самым доступным по цене и не всегда имеющим значительные преимущества по техническим характеристикам перед опробованными вариантами.

Не все этапы проектирования, перечисленные на рисунке приложения А, будут далее рассматриваться.

3.2 Анализ исходных данных

В данном проекте ставится задача спроектировать локальную вычислительную сеть на 1 этаже учебного заведения, рассчитанную на 27 рабочих станции. План помещений изображен на рисунке 7.

Рисунок 7. План помещений Проектирование локальной сети выполняется кабелем витая пара по существующей телефонной канализации от выносного абонентского модуля до учебных аудиторий 1 и 2. Ввод кабеля в стояки производится через закладные детали в строительных конструкциях. Вертикальная междуэтажная прокладка кабеля типа «витая пара» выполняется в отдельном от других проводов канале стояка.

Прокладка сети выполняется кабелем типа «витая пара» F/UTP 5cat скрыто в ПВХ трубах диам. 25 мм (заранее проложенных в подготовке пола).

Все работы должны проводиться в соответствии с действующими указаниями и инструкциями, а также с требованиями эксплуатирующих организаций при обязательном присутствии их представителей и строгом соблюдении правил техники безопасности.

3.3 Разработка схемы прокладки кабельной системы

Учитывая то, как распределяются рабочие станции между помещениями здания, разработана схему локальной сети, которая представлена на рисунках 8 и 9. В приложении, А к дипломному проекту приведены схемы сети поэтапно. На всех схемах подписаны отделы и сетевые узлы. Каждой подсети на схеме присвоены буквенные обозначения для удобства ориентирования. Все коммутаторы отмечены буквой H и пронумерованы. Всего в сети задействуется 2 коммутатора: 24 порта по 1Гбит.

Рисунок 8. Схема устройства локальной вычислительной сети кабинета № 1

Основной объем работ для проектирования локальной вычислительной сети кабинета № 1 приведен в таблице 3.

Таблица 3. Основной объем работ Рисунок 9. Схема устройства локальной вычислительной сети кабинета № 2

Основной объем работ для проектирования локальной вычислительной сети кабинета № 2 приведен в таблице 4.

Таблица 4. Основной объем работ Технические решения, принятые в рабочих чертежах, соответствуют требованиям экологических, санитарно — гигиенических, противопожарных и других действующих норм и правил и обеспечивают безопасную для жизни людей эксплуатацию объекта.

3.4 Расчет требуемых параметров проектируемой ЛВС

Расчет информационного потока в сети будем производить по формуле [1]:

(1)

где — суммарный поток сетевого трафика (кбит/с), a — количество информации (кбит), t — время работы рабочей станции ©, c — количество запросов за смену, N — количество рабочих станций.

Расчет информационного потока в аудитории № 1.

Суммарный поток голосовой информации IP — телефонии по протоколу SIP рассчитаем по формуле (2):

(кбит/с) (2)

где — поток голосовой информации по протоколу SIP [3], N — количество рабочих станций.

Суммарный поток информации при использовании PuTTY рассчитаем по формуле (1):

Суммарный поток информации от web-обозревателя рассчитаем по формуле (1):

Итак, найдем общий суммарный поток от всех приложений в аудитории № 1:

Расчет информационного потока в аудитории № 2.