Сетевое приложение по обслуживанию лифтов

Сетевое приложение по обслуживанию лифтов

1. Изучение предметной области

1.1 Описание поставленной задачи

netcracker моделирование лифт приложение Данная курсовая работа направлена на выполнение двух основных задач: моделирование компьютерной сети и создание сетевой информационной системы «Сетевое приложение продажи лифтового оборудования».

В первой части курсовой работы необходимо разработать проект локальной компьютерной сети в одном здании для данной предметной области с помощью системы автоматизированного проектирования NetCracker.

После моделирования сети необходимо оценить производительность и устойчивость работы сети, произвести расчет спецификации и себестоимости модели компьютерной сети.

Во второй части курсовой работы необходимо создать клиент-серверное приложение.

Приложение должно обладать следующими функциями:

— список всех фирм производителей лифтов;

— выбор количества этажей связанный здания, где будет установлен лифт;

— заполнение контактных данных заказчика такие как Ф.И.О., телефон, адрес установки лифта;

— удаление заказов только из серверного приложения;

— серверное приложение осуществляет расчет с использованием входных параметров, полученных из клиентского приложения;

— клиентские приложения содержат разнообразные элементы управления, подсказки пользователям приложений.

Для реализации данного проекта был выбран язык программирования C# из пакета Microsoft Visual Studio 2008.

1.2 Актуальность исследуемой задачи

Актуальность создания локальной вычислительной сети в предприятии обусловлена, прежде всего, тем, что пользователи получают возможность заказывать покупку лифтового оборудования по сети Интернет. Преимущество использования локальных систем:

— сокращение бумажных потоков за счет организации обмена информации в электронном виде;

— доступ к удаленной базе данных, к файлам, находящимся на сервере;

— реализация доступа к данным по локальной сети позволит заказчику получить необходимую информацию с любого места;

— хранение всех документов, касающихся заказов, поступивших на сервер, позволит локализовать всю документацию в одном едином хранилище данных, ускорит поиск необходимых документов.

1.3 Современное состояние исследуемой задачи

Работа фирм занимающихся продажей лифтового оборудования сопровождается большим потоком информации и документооборотом. Объединение компьютеров в сеть дает возможность систематизировать и контролировать весь документооборот, а так же предоставлять необходимую информацию руководству и операторам.

К корпоративным компьютерным сетям, а так же к другим типам компьютерных сетей, предъявляется ряд требований. Главное из них — выполнение сетью ее основной функции, то есть обеспечение пользователям возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Решению этой основной задачи подчинены остальные требования, такие как требования к производительности, надежности, отказоустойчивости, безопасности, управляемости, совместимости, расширяемости, масштабируемости, прозрачности и поддержке различных видов трафика.

Для выполнения поставленных задач сеть нуждается в трудоемкой настройке и постоянном мониторинге состояния. Для монтажа таких сетей используется, как правило, неэкранированная витая пара. Данный тип кабеля легко можно протестировать в случае неполадок в сети. Для этого можно применять цифровой генератор тона и детектор «IntelliTonePRO 200».

Прибор, изображенный на рисунке 1.1, позволяет:

— отслеживать и находить кабели в активной сети;

— исключает ошибки при нахождении кабеля, а также влияние шумов и ложных сигналов;

— обнаружение кабелей в активных сетях, даже при соединении с коммутатором;

— позволяет точно определить нужный кабель или жилу в жгуте, исключая возможные наводки;

— подтверждает место расположения кабеля, проверяет целостность, определяет дефекты (обрывы, короткие замыкания, перепутанные пары) за один проход.

Рисунок 1.1 — Прибор «IntelliTonePRO 200»

Даже при выявлении всех неисправностей и незамедлительном их устранении, никто не может гарантировать стабильной безопасной работы сети. Поэтому необходимо периодически, а лучше постоянно, прибегать к мониторингу сети, проверки ее на атаки различного рода. Для этого существуют приборы, которые позволяют действовать и реагировать, когда, вопреки всем профилактическим мерам, в сети проявляются компьютерные атаки или проблемы безопасности. Такими приборами являются сетевые анализаторы, а также системы обнаружения вторжений и беспроводные анализаторы.

Иначе говоря, сетевой анализатор (networksniffer) прослушивает пакеты определенного физического сегмента сети. Это позволяет анализировать трафик на наличие некоторых шаблонов, исправлять определенные проблемы и выявлять подозрительную активность. Сетевая система обнаружения вторжений является ничем иным, как развитым анализатором, который сопоставляет каждый пакет в сети с базой данных известных образцов вредоносного трафика, аналогично тому, как антивирусная программа поступает с файлами в компьютере. Ярким примером такого прибора является портативный анализатор для локальных сетей Ethernet, Gigabit и Wi-Fi «EtherScope™ Series II Network Assistant», изображённый на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Анализатор «EtherScope™ Series II Network Assistant»

Функциональные возможности:

— диагностика сетей Ethernet (10/100/1000 Мбит/c), построенных на витой паре, оптике, а также беспроводных сетей Wi-Fi стандартов 802.11 a/b/g/n;

— получение подробной информации о сети, просмотр настроек любого сетевого устройства: конфигурация, адресация, статус;

— определение доступных интерфейсов, активных портов, МАСи IР-адресов, имен SNMP и скорости подключения;

— обнаружение двойного использования IP-адресов, несоответствия настроек дуплекса и ошибок работы сервера DHCP;

— измерение параметров радиосигналов в диапазоне 2.4 ГГц и 5 ГГц (уровень сигнала, утилизация, соотношение сигнал/шум и др.);

— оценка безопасности беспроводных сетей — идентификация и физическая локализация точек доступа, клиентских компьютеров, а также любых неавторизованных устройств;

— поддержка таких технологий, как VLAN и PoE (Power over Ethernet);

— измерение производительности сети (точка-точка);

— поддержка защищенного удаленного доступа и управления.

С развитием компьютерных технологий, на смену проводным сетям приходят беспроводные и оптоволоконные сети.

Технология создания беспроводных компьютерных сетей позволяет создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей, без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона. Для создания сетей данного типа используются Wi-Fi роутеры.

UbiquitiPowerAP N — беспроводной Wi-Fi роутер, который работает в стандартах 802.11 b/g/n, имеет 5 портов Ethernet (RJ-45), снабжен двумя съемными всенаправленными антеннами, а также выполнен в стильном дизайне. UbiquitiPowerAP N может подключаться к беспроводным сетям на расстоянии свыше 100 м и передавать данные на максимально доступной для интерфейса Wi-Fi скорости в 300 Мбит/с. Используемая в UbiquitiPowerAP № 5-ая версия операционной системы AirOS, предоставляет широкие возможности маршрутизации и беспроводных настроек. Роутер является функциональным, мощным и надежным и представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 — Роутер «UbiquitiPowerAP N»

Самой новой и быстроразвивающейся технологией построения сети является технология оптоволоконных сетей. Применение оптических волокон для линий связи обусловлено тем, что оптическое волокно обеспечивает высокую защищенность от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала при передаче информации на большие расстояния и возможность оперировать с чрезвычайно высокими скоростями передачи.

1.4 Обзор методов решения подобных задач

В настоящее время существует множество программного обеспечения для моделирования локальных сетей: NetCracker, BosonNetSim for CCNP, NetWizard, 10-Strike LANState и другие.

NetCracker представляет собой CASE-средства автоматизированного проектирования, моделирования и анализа компьютерных сетей с целью минимизации затрат на разработку сетей и подготовку проектной документации. Позволяет провести эксперименты, результаты которых могут быть использованы для обоснования выбора типа сети, сред передачи, сетевых компонент оборудования и программно-математического обеспечения. Программные средства NetCracker позволяют выполнить сбор соответствующих данных о существующей сети без останова ее работы, создать проект этой сети и выполнить необходимые эксперименты для определения предельных характеристик, возможности расширения, изменения топологии и модификации сетевого оборудования с целью дальнейшего ее совершенствования и развития. С помощью NetCracker можно проектировать компьютерные сети различного масштаба и назначения: от локальных сетей, насчитывающих несколько десятков компьютеров, до межгосударственных глобальных сетей, построенных с использованием спутниковой связи. В составе программного обеспечения NetCracker имеется мощная база данных сетевых устройств ведущих производителей: рабочих станций, серверов, сред передачи, сетевых адаптеров, повторителей, мостов, коммутаторов, маршрутизаторов, используемых для различных типов сетей и сетевых технологий.

NetWizard — это мультивендорный онлайн конфигуратор, который помогает спроектировать локальные вычислительные сети и структурированные кабельные систем. На рынке системной интеграции NetWizard является уникальным.

В NetWizard есть возможность подбора пассивного сетевого оборудования в пределах всего здания. Она подбирает информационные кабели, телекоммуникационные розетки, кабельные каналы, патч-панели и телекоммуникационные шкафы. Используя модель идеального здания, NetWizard расставляет коммуникационные узлы по зданию, рассчитывает количество портов для соединения коммуникационных узлов, длину кабелей, длину и ёмкость кабельных каналов.

BosonNetsim — является по сути своей эмулятором сетевых устройств компании Cisco на основе Cisco IOS. Данная программа поможет получить практические знания по работе с сетевыми устройствами, начиная от обычных управляемых свитчей и заканчивая роутерами седьмого поколения. В поставку включена утилита для моделирования сети. В ней можно смоделировать любой тип сети или взять готовую из примеров.

10-Strike LANState — программа для администрирования и мониторинга серверов, компьютеров, и прочих сетевых устройств. Программа может быть полезна администраторам и простым пользователям сетей Microsoft Windows. С помощью LANState можно наблюдать текущее состояние сети в графическом виде, изменяющееся в реальном времени, управлять серверами и рабочими станциями, вести мониторинг удаленных устройств с помощью периодического опроса компьютеров. Механизм мониторинга с сигнализацией позволяет получать своевременные оповещения о различных событиях — неполадках сети, нехватки места на серверах, сбоях в службах и так далее. Поддерживаются Windows 95/98/ME/NT/2000/XP/2003/Vista/2008/7.

1.5 Постановка задачи. Системные требования

Целью курсовой работы является:

— разработать проект локальной компьютерной сети в одном здании (не менее 2-х этажей) для данной предметной области с помощью системы автоматизированного проектирования NetCracker;

— cпроектировать активное и пассивное оборудование локальной вычислительной сети;

— разработать клиент-серверное приложение. Серверная часть — база данных, хранящаяся в файле;

— клиентское Windows приложение должно быть реализовано средствами Visual Studio 2008;

— аутентификация и разграничение доступа пользователей к серверному приложению и данным в файле;

— добавление и редактирование данных в файле из клиентского приложения;

— удаление данных только из серверного приложения;

— серверное приложение осуществляет расчет с использованием входных параметров, полученных из клиентского приложения.

Результатом выполнения курсовой работы должен быть проект компьютерной сети, законченное программное приложение и пояснительная записка к курсовой работе.

Минимальный состав технических средств:

— процессор с частотой не менее 2 ГГц;

— оперативная память объемом не менее 1024 Мб;

— тип монитора: CRT и выше;

— устройство ввода: клавиатура, мышь;

— операционная система Windows XP, Windows 7, Windows 8;

— компоненты среды. NetFramework 3.0.

2. Проектирование структуры и архитектуры программного продукта

2.1 Разработка компьютерной сети

Целью данной курсовой работы является разработка компьютерной сети лифтовой компании, здание которой состоит из двух этажей. На первом этаже здания расположены: приемная, касса, охрана. На втором этаже здания расположены: Директор, заместитель директора, конференц-зал.

С учетом количества рабочих мест было решено установить по одному компьютеру в следующих кабинетах: «заместителя директора», «директора».

Было принято решение установить по два компьютера в следующих кабинетах: «конференц-зал» и «приемной».

В отделе «касса» и «охрана» было решено установить три компьютера.

В качестве рабочих компьютеров предполагается использование компьютеров серии OFFICE, а именно Office X2−250D2, предлагаемой компьютерной фирмой «Тираэт». Данные компьютеры построены на базе процессоров AMD, что обеспечит достаточную надежность и высокую производительность.

В качестве программного обеспечения рекомендуется использовать операционную систему Microsoft Windows XP/Microsoft Windows 7 для компьютеров персонала.

В проектируемой сети предполагается использовать кабели UTP 5e Cat 100Base-TX (по СКС TIA/EIA-568-B), который выбран по той причине, что обладает необходимой пропускной способностью. Среда передачи данных: витая пара. Выбрана (витая пара) в связи с широким распространением и простотой обслуживания. Физическая топология сети: звезда. Данная топология имеет ряд достоинств:

— неисправность одной станции не отражается на работе всей сети;

— хорошая масштабируемость сети;

— лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

— высокая производительность, гибкие возможности администрирования.

Было решено проложить кабель в плотном широком пластиковый коробе, что привело к необходимости воспользоваться услугами фирмы «Legrand».

2.2 Спецификация и расчет себестоимости спроектированной сети

После анализа прайс-листов представленных на рынке фирм по продаже сетевого оборудования, была составлена спецификация, представленная в таблице 2.1

Таблица 2.1 — Расчет стоимости спецификации

2.3 Проектирование сети с помощью программы NetCracker

Для построения сети в программе NetCracker требуется запустить программу из меню «Пуск». В браузере устройств выбираем «Bildings, campuses and LAN workgroups» из палитры в нижнем окне браузера, зажав левую клавишу мыши, перетаскиваем «Bilding» (здание) на окно проекта. Окно проекта изображено на рисунке 2.3:

Рисунок 2.3 — Браузер программы NetCracker

Почтовое отделение состоит из двух этажей. Чтобы отобразить это в проекте, необходимо по иконке здания кликнуть правой кнопкой мыши, из меню выбрать команду Exspand (расширить). Откроется новое окно, его название будет «Building of Insurance Company». Далее в это окно из браузера устройств выбираем «Buildings, campuses and LAN workgroups» из палитры в нижнем окне браузера, зажав левую клавишу мыши, перетаскиваем объект «Floor» (этаж). Данную операцию проделаем дважды, так как у нас в проекте два этажа. По проекту на первом этаже в «приемная» будет установлено два компьютера. В «касса» и отделе «охрана» будет установлено три компьютера. Первый этаж почтового отделения изображен на рисунке 2.4:

Рисунок 2.4 — Первый этаж лифтовой компании.

На втором этаже по плану установлено восемь компьютеров: по три компьютера в следующих кабинетах: «Касса», «Охрана». Два компьютера будут установлены в «Приемная». Схема второго этажа представлена на рисунке 2.5:

Рисунок 2.5 — Второй этаж лифтовой компании

Статистика работы сети дает следующие показатели:

— количество пакетов в секунду времени — 693 пакета;

— загруженность сети составляет примерно — 36 Мбит/с;

— средний размер ответа сервера — 2458 байт.

Исходя из данных результатов, можно сделать вывод о том, что спроектированная сеть отвечает всем требованиям надежности и быстродействия.

2.4 Выбор средств разработки клиент-серверного приложения

Для разработки клиентского и серверного приложения использовалась интегрированная среда разработки Visual Studio 2008, язык C#.

Для обеспечения обмена данными между серверным и клиентским приложением был использован протокол TCP.

TCP (Transmission Control Protocol) — используется как надежный протокол, обеспечивающий взаимодействие через взаимосвязанную сеть компьютеров. Данный протокол проверяет, что данные доставляются по назначению и правильно.

TCP — это ориентированный на соединения протокол, предназначенный для обеспечения надежной передачи данных между процессами, выполняемыми или на одном и том же компьютере или на разных компьютерах. Термин «ориентированный на соединения» означает, что два процесса или приложения, прежде чем обмениваться какими-либо данными должны установить TCP-соединение. В этом TCP отличается, например, от протокола UDP, являющегося протоколом «без организации соединения», позволяющим выполнять широковещательную передачу данных неопределенному числу клиентов.

Поддержка сокетов TCP на платформе.NET значительно усовершенствована по сравнению с предыдущей моделью программирования. Раньше большинство разработчиков, использовавших Visual C++ для реализации любых типов взаимодействия сокетов, обращались к классам CSocket и CAsyncSocket или пользовались библиотеками независимых поставщиков. Для высокоуровневого программирования TCP встроенная поддержка практически отсутствовала. В.NET для работы с сокетами предоставлено особое пространство имен System. Net. Sockets. Это пространство имен содержит не только такие низкоуровневые классы, как Socket, но и классы высокого уровня — TcpClient и TcpListener, предлагающие простые интерфейсы для взаимодействия через TCP.

В отличие от класса Socket, в котором для отправки и получения данных применяется побайтовый подход, классы TcpClient и TcpListener придерживаются потоковой модели. В этих классах все взаимодействие между клиентом и сервером базируется на потоке с использованием класса NetworkStream. Однако при необходимости можно работать с байтами.

Класс TcpClient обеспечивает TCP-сервисы для соединений на стороне клиента. Он построен на классе Socket и обеспечивает TCP-сервисы на более высоком уровне. В классе TcpClient есть закрытый объект данных m_ClientSocket, используемый для взаимодействия с сервером TCP. Класс TcpClient предоставляет простые методы для соединения через сеть с другим приложением, отправки ему данных и получения данных от него.

3. Реализация программного продукта

3.1 Описание логической структуры программного продукта

В программе реализованы следующее процессы обработки информации:

— создание подключения клиентского приложения к серверному;

— передача данных между компонентами программного продукта по протоколу TCP;

— добавление в базу данных, хранящуюся в текстовых файлах, новых заказов;

— добавление новых квитанций;

— удаление квитанций из базы данных;

При обращении клиентского приложения к серверному приложению происходит передача массива данных, элементы которого являются параметрами, необходимыми для расчета стоимости продажи лифта. Используя полученные данные, серверное приложение осуществляет их обработку и возвращает клиентскому приложению стоимость заказа лифтового оборудования. Если клиента устраивает стоимость услуги, то отправляется заявка о продаже лифтового оборудования на сервер, из которой формируется текстовый файл.

Серверное приложение устроено таким образом, что находится в режиме постоянного прослушивания портов. Это означает то, что к нему могут обращаться клиентские приложения в любой момент. При подключении клиентского приложения происходит обработка полученной информации, а затем формирование заявки и отправка данных на сервер.

Согласно техническому заданию в серверном приложении реализована функция удаления заказов клиентов из базы данных.

Схема взаимодействия клиентского и серверного приложений представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема взаимодействия клиентского и серверного приложений

3.2 Реализация программного продукта, основные алгоритмы

Программный комплекс, реализующий информационную систему продажи лифтового оборудования, является сетевым. Основными алгоритмами являются алгоритмы, связанные с передачей данных по сети.

Соединение клиентского приложения с серверным приложением осуществляется при помощи методов класса TcpListener.

Для работы с BinaryFormatter, TcpListener, NetworkStream, FileStream файлами необходимо объявить пространства имен:

usingSystem. Net. Sockets;

using System. Net;

using System. IO;

usingSystem. Runtime. Serialization;

usingSystem. Runtime. Serialization. Formatters;

usingSystem. Runtime. Serialization. Formatters. Binary;

Первым следует запускать серверное приложение, поскольку для установления соединения оно должно ожидать запрос со стороны клиентского приложения.

Значительную часть занимает метод обработки запросов от клиентов. Он представляет собой цикл, в котором происходит постоянное считывание данных с клиента. Все данные добавляются в элементы textbox, а затем записываются в переменные типа string:

string marka = Convert. ToString (comboBox1. Text);

string kolvo = Convert. ToString (numericUpDown1. Value);

string fam = Convert. ToString (textBox1. Text);

string name = Convert. ToString (textBox2. Text);

string adres = Convert. ToString (textBox3. Text);

string tel = Convert. ToString (textBox4. Text);

Затем записываем данные заказчика в текстовый файл temp. txt и передаём его с помощью класса BinaryFormatter

string[] data = {marka, kolvo, fam, name, adres, tel};

System.IO. File. WriteAllLines (@ «temp.txt», data);

FileStream fs = new FileStream (@ «temp.txt», FileMode. Open);

BinaryReader br = new BinaryReader (fs);

long k = fs. Length;

format. Serialize (writerstream, k. ToString ());

while ((count = br. Read (buf, 0, 1024)) > 0)

{

format. Serialize (writerstream, buf);

}

fs. Close ();

br. Close ();

В качестве параметра конструктор класса TcpListener принимается номер порта, который впоследствии и будет прослушиваться программой. Объекты этого класса связываются с заданным портом. Однако объект класса TcpListener позволяет только прослушивать определенный порт компьютера. Любые процессы передачи данных через этот сокет осуществляются с использованием объекта TcpClient.

TcpListener clientListener = new TcpListener (34 567);

clientListener. Start ();

Объект TcpClient возвращается методом AcceptTcpClient () класса TcpListener, что обеспечивает сам процесс прослушивания порта. После связывания программы с портом с помощью вызова метода AcceptTcpClient () можно подключиться к этому порту и начать прослушивание входящих соединений.

Заключение

В данной курсовой работе организована локальная вычислительная сеть для продажи лифтового оборудования и создано сетевое приложение расчета стоимости продажи. Проанализировав прайс-листы представленных на рынке компаний по продаже сетевого оборудования, была составлена спецификация сетевого оборудования на сумму в 122 181,301 руб. ПМР.

1) Герберт Шилдт «Полный справочник по C#», перевод с англ., издательский дом «Вильямс», Москва, 2004 г. — 752 с.:ил.

2) Джесс Либерти «Создание.NET приложений. Программирование на C#», Издание 2-ое. Издательство «Символ-Плюс». Москва, 2005 г. — 684 с.

3) Камалян А. К., Кулев С. А., Назаренко К. Н. и др. «Компьютерные сети и средства защиты информации: Учебное пособие», издательство «ВГАУ», Воронеж, 2003 г. — 119 с.

4) Карли Ватсон и др. «C#», перевод с англ., издательство «Лори», Москва, 2005 г. — 862 с.

5) Лабор В. В. «Си шарп: Создание приложений для Windows», издательство «Харвест», Минск, 2003 г. — 384 с.

6) Малышев Р. А. «Локальные вычислительные сети: Учебное пособие», издательство «РГАТА», Рыбинск, 2005 г. — 83 с.

7) Олифер В. Г., Олифер Н. А. «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы», издательство «Питер», Санкт-Петербург, 2002. — 672 с.: ил.

8) Еженедельник для предпринимателей и специалистов в области информационных технологий «Computer Week Moscow».

9) http://www.cyberforum.ru — форум программистов и сисадминов.